第四部分CQI17教材ESD

附錄二

ANSI/ESDS20.20標準簡介

靜電的危害靜電放電對電子產(chǎn)品造成的破壞和損傷有突發(fā)性損傷和潛在性損傷兩種。突發(fā)性損傷，指的是器件被嚴重損壞，功能喪失。這種損傷通常能夠在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢測中能夠發(fā)現(xiàn)，因此給工廠帶來的主要是返工維修的成本。潛在性損傷指的是器件部分被損，功能未喪失，且在生產(chǎn)過程的檢測中不能發(fā)現(xiàn)，但在使用當中會使產(chǎn)品變得不穩(wěn)定，時好時壞，因而對產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成更大的危害。這兩種損傷中，潛在性失效占據(jù)了90%，突發(fā)性失效只占10%。也就是說90%的靜電損傷是沒辦法檢測到，只有到了用戶手里使用時才會發(fā)現(xiàn)。實例:手機出現(xiàn)的經(jīng)常死機、自動關(guān)機、話音質(zhì)量差、雜音大、信號時好時差、按鍵出錯等問題有絕大多數(shù)與靜電損傷相關(guān)。也因為這一點，靜電放電被認為是電子產(chǎn)品質(zhì)量最大的潛在殺手，靜電防護也成為電子產(chǎn)品質(zhì)量控制的一項重要內(nèi)容。而國內(nèi)外品牌手機使用時穩(wěn)定性的差異也基本上反映了他們在靜電防護及產(chǎn)品的防靜電設(shè)計上的差異。集成電路的最小線寬已經(jīng)降到了45nm這意味著按照10MV/CM計算的理論耐擊穿能力只有45V，可能只是我們彎腰撿起一片紙張時產(chǎn)生的靜電壓的1/20，而另一些領(lǐng)域，如硬盤行業(yè)中的生產(chǎn)對靜電控制的要求已經(jīng)降到5V以下。靜電的危害ANSI/ESDS20.20前身是美國軍標MIL1686，而作為民用靜電防護的標準它卻已經(jīng)取代了MIL1686，成為軍用和民用電子產(chǎn)品同時依照的權(quán)威性標準。ANSI/ESDS20.20是ESDA（美國靜電放電協(xié)會）對于電動引爆裝置以外的電子器件（包括電氣、電子元件、組件、裝置和設(shè)備）靜電防護要求的標準。該標準實際上是以上產(chǎn)品靜電防護的一個總體規(guī)范，它規(guī)定了靜電防護工作的管理原則、技術(shù)原則及技術(shù)要求。該標準適用于靜電敏感電壓HBM（人體帶電放電模型）100V以上電子器件的靜電防護。為配合標準的執(zhí)行，除主標準外，ESDA還發(fā)布了與該標準配套的31本輔助標準和1本使用手冊。這些輔助標準及手冊給出了主標準所有技術(shù)原則和要求的實現(xiàn)方式及測試方法，從而形成了一個系統(tǒng)化的標準族群。此外，20.20標準和輔助標準又有獨立性，在不斷的發(fā)展和更新。ANSI/ESDS20.20標準作為一個非盈利性的技術(shù)性組織，ESDA主要通過兩種機制促使它的標準得到了國際上普遍的認可。第一，技術(shù)和信息上走在前列。ESDA對ESD涉及到的技術(shù)劃分了不同專向，并確定相應(yīng)的小組進行技術(shù)研究和標準更新的工作，并在每年的年會上討論通過。同時，ESDA還與IEC、IEEE、JEDEC、EIA、NARTE、IDEMA、MIL、NASA等涉及靜電研究的組織建立了廣泛的聯(lián)系，保證標準適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需要。ANSI/ESDS20.20標準第二，通過會員機制提高其影響力。ESDA會員遍布世界各地，而其核心成員由知名的靜電學(xué)專家、IBM、Intel、Motorola、Lucent、Boeing、HP、Kodak、Lockheel-Martin、AMD等具有行業(yè)影響力企業(yè)的ESD負責人、核心工程師，以及ESD防護用品測試設(shè)備的知名生產(chǎn)商，如3M、ION、ETS、ACL、Simco、SCC等技術(shù)專家組成，這樣既吸收了學(xué)術(shù)上的最新成果，又兼顧了技術(shù)實際應(yīng)用的問題，而且標準也是核心成員的企業(yè)技術(shù)思想的體現(xiàn)，因而能夠很快得到具有影響力的公司的認可，繼而得到世界范圍的認可，樹立了權(quán)威性。

ANSI/ESDS20.20標準本文件最初版本為ANSI/ESDS20.20-1999并于1999年8月4日獲得批準。ANSI/ESDS20.20-1999由20.20Mil-Std1686轉(zhuǎn)換委員會起草。ANSI/ESDS20.20-2007是ANSI/ESDS20.20-1999的一個修訂版本，由S20.20撰寫小組起草ANSI/ESDS20.20標準ESDS20.202007標準內(nèi)容目錄1.0目的2.0范圍3.0參考出版物4.0定義5.0工作人員安全6.0靜電放電之控制方案6.1靜電放電控制方案的要求6.2靜電放電控制方案之專案經(jīng)理或協(xié)調(diào)員6.3修正ESDS20.202007標準內(nèi)容目錄7.0靜電放電控制方案之行政要求7.1靜電放電控制方案計劃7.2培訓(xùn)計劃7.3認證檢驗計劃8.0靜電放電控制方案之技術(shù)要求8.1接地/等電位相連系統(tǒng)8.2人員接地8.3靜電放電保護區(qū)8.4包裝8.5標記ESDS20.202007標準內(nèi)容目錄附錄A-其它的制程方面的考慮附錄B-敏感度測試附錄C-相關(guān)文件表格目錄表1接地及等電位連接之要求表2人員接地之要求表3靜電放電保護區(qū)之靜電放電控制項目表4器件的靜電放電敏感度之測試參考表5裝置和設(shè)備之靜電放電敏感性測試參考ESDS20.202007標準內(nèi)容序言本標準覆蓋了，設(shè)計，建立，實施和維護一個靜電放電（ESD）控制方案所必要的要求，該控制方案適用領(lǐng)域包括：制造，處理，組裝，安裝，包裝，標簽，服務(wù)，測試，檢驗或其它在處理電氣的或電子的零件，裝置和設(shè)備等，對靜電放電損害的敏感度超過或等于人體模型的100V的情況。根據(jù)軍方和商用兩方面機構(gòu)的歷史經(jīng)驗，本文件包括靜電放電控制方案要求，并為處理靜電放電敏感物體所建立的控制方案提供指導(dǎo)。參考文獻包括靜電放電協(xié)會，美國軍方和美國國家標準局所批準的有關(guān)材料性質(zhì)和測試方法的標準。序言本文件的基礎(chǔ)是建立在靜電放電控制的基本原則上：A.環(huán)境中的所有導(dǎo)體，包括人員，應(yīng)該與一個已知接地或人造接地（如在船或飛機上）結(jié)合在一起，或電氣聯(lián)接和相連。如此的連結(jié)在所有物體和人員之間建立了一個等電位平衡。只要系統(tǒng)中所有的物體都處在同一個電位上，靜電保護就可維持在高出低電位“零伏特”電壓的電位水平上。序言B.環(huán)境中的必要的非導(dǎo)體，不能通過與地連接，失去它們的靜電荷。空氣電離化為這些必不可少的非導(dǎo)體提供了電荷中和的方式（電路板材料和一些器件的封裝就是必不可少的非導(dǎo)體的例子）。為保證配合靜電放電敏感物體的合理的措施的實施，要求對工作場合中必要的非導(dǎo)體上的靜電荷所產(chǎn)生的靜電放電危害，做出評估。序言C.靜電放電敏感物體在靜電放電保護區(qū)（文中以“靜電保護區(qū)”）外運送時，要求用靜電防護材料密封起來，雖然材料的種類依賴于具體的情況和目的。在靜電保護區(qū)內(nèi)，低帶電和靜電耗散材料能提供合適的防護。靜電保護區(qū)外，推薦使用低帶電和靜電放電屏蔽材料。雖然，本文件并沒有討論這類材料，但清楚地了解它們在應(yīng)用中的差別是重要的。更多地闡明可參考標準ANSI/ESDS541。序言物體的任何相對移動和本體分離，或固體，液體及含有微粒的氣體的流動，都能產(chǎn)生靜電荷。通常的靜電放電源包括人員，常用的聚合物制成的物體，和制程設(shè)備。在下列情況下，靜電放電就會發(fā)生：i.一個帶電物體接近并接觸靜電放電敏感器件，或ii.當一個靜電放電敏感器件暴露在一個靜電場中的時候，將它接地。序言微電子線路，分立的半導(dǎo)體器件，厚膜和薄膜電阻，混合器件，印刷電路板及壓電晶體等，就是一些靜電放電敏感零件的例子。通過將一個器件置于模擬的靜電放電過程中，可確定一個器件和物體的敏感度。由模擬的靜電放電過程所測試的敏感度等級，并不一定與實際情況下的敏感度等級相同。但是它們還是被用來建立一個敏感度數(shù)據(jù)的底線，以比較不同制造商提供的同類產(chǎn)品。用于描述電子元器件特性的三個不同的模型是：人體放電模型(HBM)，機器模型（MM），和帶電器件模型（CDM）。目的和范圍1.0目的本標準的目的是提供行政和技術(shù)上的要求，以及建立，實施和維護靜電放電的控制方案(文中稱"方案")。2.0范圍本標準所適用的領(lǐng)域包括：制造，處理，組裝，安裝，包裝，標簽，服務(wù)，測試，檢驗，運輸以及其它除此之外，在處理電氣，電子零件，裝置和設(shè)備中，對靜電放電損害的敏感度超過或等于人體模型的100V的情況。對于敏感度小于人體模型100V的情況，需要更多的控制項目和更嚴格的控制限定。本標準不適用于電動引爆設(shè)備，易燃液體和粉末。3.0參考出版物

除非特別指明，以下文獻的最新版本，修正或校正，構(gòu)成本標準的一部分，作為特別補充。ESDADV1.0靜電放電協(xié)會專門名詞表1ANSI/ESDS1.1防靜電手腕帶1ANSI/ESDSTM2.1工作服1ANSIEOS/ESDS3.1電離化1ANSIEOS/ESDSP3.3空氣電離器之定期檢測1ANSI/ESDS4.1工作表面-電阻特性1ANSI/ESDSTM4.2防靜電工作表面-消電的特性1ANSIEOS/ESDS6.1接地13.0參考出版物

除非特別指明，以下文獻的最新版本，修正或校正，構(gòu)成本標準的一部分，作為特別補充。（續(xù)）ANSI/ESDS7.1地板材料-材料特性1ANSI/ESDSTM9.1鞋類-電阻特性1ESDSP9.2鞋類-腳部接地裝置之電阻特性1ANSI/ESDSTM97.1地板材料和鞋類-與人員相組合的電阻測量1ANSI/ESDSTM97.2地板材料和鞋類-與人員相組合的電壓測量1ESDTR53靜電放電保護設(shè)備和材料之達標驗證1ANSI/ESDSTM12.1座椅-電阻測量1ANSI/ESDS541靜電放電敏感物體之包裝材料1定義和工作人員安全

4.0定義本文件中所使用的用語與EOS/ESD協(xié)會的詞匯表，EOS/ESDADV1.0，中的詞匯，是相符合的。5.0工作人員安全文件中描述的工作流程和設(shè)備，或許會導(dǎo)致操作人員暴露于有害的電氣環(huán)境。本文件的使用者應(yīng)自己負責選擇符合相關(guān)法律，管理條例和內(nèi)外部政策的設(shè)備。用戶要慎重地注意到，本標準不能替換或代替任何其它關(guān)于操作人員安全的要求。無論在哪里，只要操作人員會與電源相接觸的地方，接地斷路器(GFCI)和其它安全保護措施應(yīng)被采用。減少電氣傷害的操作應(yīng)進行演習(xí)，必須遵從正確的機臺接地指示。術(shù)語和定義1.人體模型敏感度（HBM）依照由人體模型標準所作的模型，靜電放電損壞來源于帶電的人體。這個測試模型表示，放電從人體的指尖傳到器件上的導(dǎo)電管腳。該模型通過一個開關(guān)組件，將充了電的100pF電容器，在待測器件和與之相串聯(lián)的一個1500歐姆電阻器上放電。放電本身是有2~10納秒上升時間，和大約150納秒脈沖寬度的雙重指數(shù)信號波形。使用1500歐姆串聯(lián)電阻器，意味著這個模型接近一個電流源。所有器件都應(yīng)該被視為HBM敏感。器件的人體模型靜電放電敏感度，能通過選用一個參考的測試方法去測試確定。人體模型敏感度可以在RACVZAP，合格制造商，產(chǎn)品列單(QML-19500)或合格的制造商名單(QML38535)中找到。術(shù)語和定義2.機器模型敏感度（MM）機器模型的損害主要來源，是能量迅速地從一個帶電的導(dǎo)電體傳輸?shù)狡骷膶?dǎo)電管腳。這個靜電放電模型是200pF電容直接對500nH電感器放電，沒有串聯(lián)電阻。由于缺乏限制電流的串聯(lián)電阻器，這個模型接近一個電壓源。在現(xiàn)實中，這個模型代表了物體之間的迅速放電，譬如帶電的電路板裝置，帶電的電線或一個自動測試的傳導(dǎo)手臂。放電本身是具有5~8納秒上升時間和大約80納秒周期的正弦衰減波形。術(shù)語和定義3.帶電器件模型敏感度（CDM）帶電器件模型的損害主要來源，是能量從一個帶電器件迅速地釋放。靜電放電完全與器件相關(guān)，但器件與地電位面的相對距離，卻能影響實際的失效水平。該模型假定，當帶電器件的導(dǎo)電管腳與具有較低的電位的導(dǎo)體表面接觸時，會發(fā)生迅速放電。帶電器件模型測試標準的準備過程中的一個主要問題，是如何找到適當儀器測量放電過程。信號波形的上升時間經(jīng)常是少于200微微秒。整個過程可能發(fā)生在少于2.0納秒的時間里。雖然時間非常短,放電時電流卻能達到幾十安培的水平。6.0靜電放電之控制方案6.1靜電放電控制方案的要求如在此所描述的，該方案應(yīng)包括行政和技術(shù)要求。根據(jù)這個方案，所處理的物體的最高敏感度被記錄下來。按照本文件的要求，使用單位應(yīng)確立，記錄，實施，維護該方案并核實方案的遵守情況。6.2靜電放電控制方案之專案經(jīng)理或協(xié)調(diào)員按照本文件的要求，本文件的使用單位應(yīng)指派一個負責核實靜電放電方案實施情況的專案經(jīng)理或協(xié)調(diào)員。6.3修正本文件，或其中的部份,可能不適用于所有的應(yīng)用。通過評估每個要求對各具體應(yīng)用的適用性，來完成方案的修正工作。在完成了這個評估的基礎(chǔ)上，可以增加，修改被刪除各項具體應(yīng)用的要求。對任何決定的修正，包括理論基礎(chǔ)和技術(shù)理由，都應(yīng)記錄在靜電放電控制方案計劃中。7.0靜電放電控制方案之行政要求7.1靜電放電控制方案計劃各單位應(yīng)制定一個靜電放電控制方案計劃，將方案中的每一個要求都一一列出。這些要求是：?培訓(xùn)?認證檢驗?接地及等電位相連系統(tǒng)?人員接地?靜電放電保護區(qū)之要求?包裝系統(tǒng)?標記靜電放電控制方案計劃是實施和檢驗靜電放電控制方案的首要文件。其目標是全面實施和整合一個與內(nèi)部質(zhì)量系統(tǒng)要求相符合的方案。該靜電放電控制方案計劃應(yīng)適用于單位內(nèi)部工作的各個方面。7.0靜電放電控制方案之行政要求7.2培訓(xùn)計劃應(yīng)對所有從事處理或接觸靜電放電敏感物件的工作人員提供初級和周期性的，有關(guān)靜電放電知識和預(yù)防的培訓(xùn)。在員工接觸靜電放電敏感物件之前，就應(yīng)提供初級的培訓(xùn)。培訓(xùn)計劃應(yīng)為工作人員定下靜電放電培訓(xùn)類型和頻率。培訓(xùn)計劃應(yīng)提出保留員工培訓(xùn)紀錄的要求，并規(guī)定這些記錄存放何處。培訓(xùn)的方法和具體技巧，由各單位選擇。培訓(xùn)計劃還應(yīng)包括用于檢查學(xué)員理解及培訓(xùn)是否合適的檢查方法。7.0靜電放電控制方案之行政要求7.3認證檢驗計劃認證檢驗計劃的建立，是要確保單位能夠滿足靜電放電方案計劃的要求。認證檢驗計劃應(yīng)該明確要進行檢驗的技術(shù)要求，相關(guān)的測試范圍及認證頻率。根據(jù)此計劃進行認證檢驗。認證檢驗計劃還應(yīng)規(guī)定，檢測和測試方法及設(shè)備。如果單位采用的方法與本文件所列出的標準有差異，必須提供一個修改聲明作為靜電放電控制方案計劃的一部分存檔。認證檢驗紀錄應(yīng)該被確認并保存，以便證明符合了靜電放電控制方案中的技術(shù)要求。所選擇的測試設(shè)備應(yīng)能夠完成認證檢驗計劃中定義的測量項目。8.0靜電放電控制方案計劃之技術(shù)要求以下章節(jié)，8.1到8.5，對建立靜電放控制方案所用到的關(guān)鍵技術(shù)要求作了描述。強制性的限定建立在每個表格所列出的測試方法或標準。認證檢驗計劃應(yīng)該規(guī)定用于檢驗這些限定的測試方法。8.1接地/等電位相連系統(tǒng)接地/等電位相連接系統(tǒng)應(yīng)被使用，以保證靜電放電敏感物件、人員和所有其它導(dǎo)電體(如移動設(shè)備)，處在同樣的電位。任何一個實施方案，可從表格1中選擇。表格1：接地及等電位連接之要求8.0靜電放電控制方案計劃之技術(shù)要求8.2人員接地所有處理靜電放電物件的人員都要與接地或等電位相連接系統(tǒng)實現(xiàn)電氣連接。人員接地的方法，可從表格2選擇。注意：采用服裝來實現(xiàn)人員接地的方法，必須在靜電放電控制方案計劃上注明。從服裝的一個袖子到另一個袖子，必須是導(dǎo)電的，而且，必須滿足表格2的注釋2所要求的電阻值。當工作人員坐在靜電放電保護工作臺前時，他們必須通過手腕帶系統(tǒng)與接地/等電位相連系統(tǒng)相連接。對于站立操作，工作人員必須通過手腕帶系統(tǒng)或地板-鞋系統(tǒng)接地。8.0靜電放電控制方案計劃之技術(shù)要求8.2人員接地當采用地板–鞋系統(tǒng)時，應(yīng)符合下面的兩個條件：A.當系統(tǒng)的總電阻（從人體，通過鞋和地板，到接地/等電位相連系統(tǒng)）小于3.5×107歐姆時，應(yīng)采用方法1（見表格2）。B.當系統(tǒng)的總電阻（從人體，通過鞋和地板，到接地/等電位相連系統(tǒng)）大于3.5×107歐姆，但小于1×109歐姆時，應(yīng)采用方法2（見表格2）。8.0靜電放電控制方案計劃之技術(shù)要求8.0靜電放電控制方案計劃之技術(shù)要求8.3靜電放電保護區(qū)處理那些沒有靜電放電保護覆蓋或包裝的靜電放電敏感零件，組裝和設(shè)備，應(yīng)在靜電放電保護區(qū)內(nèi)進行。靜電放電保護區(qū)的提醒告示應(yīng)貼在工作人員進入靜電放電保護區(qū)之前可清楚地看到的地方。注意：一個靜電放電保護區(qū)可以是一個單獨的工作臺，或整個房間，或整座建筑。應(yīng)該只限完成了相應(yīng)的靜電放電培訓(xùn)的人員才能進入靜電放電保護區(qū)，未經(jīng)培訓(xùn)的個人進入靜電放電保護區(qū)時，應(yīng)由受過培訓(xùn)的人員陪同。8.0靜電放電控制方案計劃之技術(shù)要求8.3靜電放電保護區(qū)為了減少電場感應(yīng)所導(dǎo)致的帶電器件破壞模式，靜電放電控制方案應(yīng)包含對制程中所必要的絕緣材料