《静电防护技术ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《静电防护技术ppt课件.ppt（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Confidential Information 静电防护技术 专题讲座 He ZhongmingHe Zhongming Confidential Information ESD防护技术 第一部分 ESD基础知识 Confidential Information 静电的基本概念 定义静电的基本概念 定义 静电 物体表面过剩或不足的相对静止不 动的电荷 静电是一种电能 它留 存于物体表面 静电是正电荷与负 电荷在局部范围内失去平衡的结果 静电现象 是电荷的产生和消失过程中产 生的电现象的总和 Confidential Information 静电的主要特点静电的主要特点 静电材料按电阻率划分的
2、静电导体 静电耗 散体 静电绝缘体与 动 电 流动的电流 情 况下按电阻率划分的导体 半导体 绝缘体 完全不同 静电具有高电位 低电量 小电流以及作用 时间短的特点 受环境条件 特别是湿度的影响比较大 静 电测量时复现性差 瞬态现象多 Confidential Information 物体的起电方式物体的起电方式 由于电子的得与失使物体失去电平衡 就产生了静电 静电产生的基本过程可归纳为 接触 电荷转移 偶电层的形成 电荷分离 物体的起电方式主要有 1 物体间的摩擦 产生的热可使电子转 移 产生静电 2 物体间的接触与分离 3 电磁感应 4 摩擦与电磁感应综合效应 Confidential I
3、nformation 常用物品摩擦起电序列常用物品摩擦起电序列 人手 玻璃 人的头发 尼龙 羊毛 铝 纸 棉花 硬橡皮 铜 银 金 聚乙烯 Confidential Information R 1011 106 R 1011 R 106 V t Vo e t RC t 0 V 0 Vo t V 0 静电衰减规律静电衰减规律 Confidential Information 静电积累规律静电积累规律 Confidential Information 人人 体体 静静 电电 人体静电 指由于自身行动或与其它的带 电物体相接触或相接近而在人 体上产生并积聚的静电 人体静电的起电方式主要有 步行起电
4、摩擦起电 静电感应起电 接触传导带电 Confidential Information 静电放电 ESD 当带电体上的电荷所产生的电场 其电场强度超过周围介质的绝缘击穿电场强度时 带电体表面附近的介质就发生电离 引起静电电 荷转移 因而使带电体上电荷趋向减少或消失 这 种情况又叫静电放电 Electrostatic discharge 缩写为ESD 静电放电效应静电放电效应 Confidential Information 静电放电效应静电放电效应 右图是ESD对电子元 件的损害 箭头所指 处为静电放电后造成 的 爪型脚 使集成 电路部分损坏 该 图放大320倍 Confidential In
5、formation ESDESD损伤的失效模式损伤的失效模式 即时失效 又称为硬击穿或突发性完全失效 它是 器件的一个或多个电参数突然劣化 完全失去规定功 能的一种失效 延时失效 如果带电体的静电位或存贮的静电能量 较低 仅能供给短暂发生的局部击穿能量 或ESD回 路有限流电阻存在 一次ESD脉冲不足以引起器件发 生突发性完全失效 但它会在器件内部造成轻微的 损伤 使器件的性能劣化或参数指标下降 降低了 器件抗静电的能力 使用可靠性与寿命 使其运行 一段时间后 出现故障而不能正常工作 Confidential Information 典型的典型的ESDESD损伤失效机理损伤失效机理 典型的ES
6、D失效机理包括 1 热二次击穿 2 金属化熔融 3 体击穿 4 介质击穿 5 气弧放电 6 表面击穿 前三者的失效机理与能量有关 而后三者的失效机理与电压有 关 典型ESDs器件失效分析示例表 组成部分 元器件类型 失效机理 失效标志 MOS结构MOSFET MOSIC等 由于电压过高引起介质击穿 短路 半导体结二极管 晶体管 可控硅等 能量集中 热二次击穿 短路 薄膜电阻 混合IC 密封薄膜电阻器 介质击穿或热量有关的微通道破坏 电阻漂移 金属化条 单片或混合IC 与焦耳热量有关的金属烧毁 开路 场效应结构 石英陶瓷封装LSI或EPROM 电荷注入绝缘材料 性能退化 压电晶体 晶振 声表面波
7、器件 电压过量使机械压力造成晶体断裂 性能退化 近间距电极 未钝化金属 未防护半导体 电弧放电使电极金属熔融或烧毁 性能退化 Confidential Information 静电敏感器件 静电敏感器件 SSDSSD 元器件类型 损坏电压 V 元器件类型 损坏电压 V Pentium 5J FET140 V MOS 30SAW150 MOSFET 100OP AMP190 EPROM100CMOS250 SSD 在日常操作 贮存 传递 测试过程中容易因静电 放电而引起损伤的器件称为静电敏感器件 Static Susceptivity Device 典型器件静电敏感度 Confidential
8、Information 静电放电敏感度级别 静电放电敏感度级别 是建立静电安全作业区的依据 是指电子 元器件 组件和设备按照静电放电敏感度试验方法测出的其对静电放 电损坏的敏感度而进行的分级 静电放电敏感 ESDS 电子元器件分类 级别静电电位 V 元器件类别 级0 1999微波器件 电耦合器件 集成电路等 级2000 3999运算放大器 结型场效应管等 级4000 15999硅整流器 片装电阻器等 16000非静电敏感产品等 Confidential Information 静电放电敏感度级别 ANSI STM5 1 2001标准 序号静电敏感度ESD等级 1 1 250V 0 0 2 2
9、250 500V1A 3 3 500 1000V1B 4 4 1000 2000V1C 5 5 2000V 4000V 2 2 6 6 4000 8000V3A 7 7 8000V3B Neophotonics 现行标准 Confidential Information 静电放电敏感度级别 公司产品ESDS分级 产品类别 样品型号 试验时间试验结果ESD等级 CATV 接收 2609B Dec 04 4000V3A 单纤三向模块 PTB4375 83422 SCAPC Feb 07 4000V 3A 2 5G发射模块 PT9352 6 09 A Nov 01 500V 1B 2 5G接收模块
10、PT0136 6 Nov 01 500V 1B 980nm 无制冷泵 浦激光器 PT3947 2 X01 K May 06 100V 0 收发一体模块 PT7320 31 1TD Oct 03 4000V 3A 收发一体模块PT7317 32 1 Apr 00 1000V 1C Confidential Information 操作者典型活动产生的静电电压 人 体 动 作 相对湿度下静电电压 V 10 40 55 人在塑胶地板上行走 1200050003000 人在工作台面上工作 6000800400 从塑料管中取出DIP 2000700400 从塑料盘中取出DIP 1150040002000
11、 从泡沫塑料中取出DIP 1450050003500 从塑料包装中取出PCB 26000200007000 用泡沫塑料包装PCB 21000110005500 Confidential Information 工业环境静电防护技术 第二部分 ESD防护技术 Confidential Information ESDESD防护的必要性防护的必要性 静电损伤失效模式比较 半导体失效率的分配 Confidential Information 环境静电防护区域分级 将静电敏感度小于等于500V的产品所在操作 处理区域的静电防护区划为B级 标识为B级 要求该区域的静电电位不得超过 100V 将静电敏感度大
12、于500V的产品所在操作处理 区域的静电防护区划为C级 标识为C级 要求 该区域的静电电位不得超过 500V PCBA生产部全部的静电防护区域均属C级静电 防护区 Confidential Information ESDESD防护的必要性防护的必要性 由于器件集成度的不断提高 电路密集度更高 致使其 耐击穿电压愈来愈低 静电在电子工业中被称为 看不见的敌人 无处不在的 杀手 一般情况下 几百伏的静电电压不易被人体感知 人体 能感觉到静电电击时的静电电压一般在3KV 4KV以上 在 5KV以上静电电压才能看到静电放电火花 然而一般器件可 能早已损坏 对静电的防护主要应致力于防患于未然 对ESD进
13、行综 合防护 Confidential Information 人体带电电位与静电电击程度的关系人体带电电位与静电电击程度的关系 电位 伏 电击程度 备注 1000完全无感觉 2000手指外侧有感觉 但不疼发出微弱的放电声 2500有针触的感觉 有哆嗦感 但不疼 3000有被针刺的感觉 微疼 4000有被针深刺的感觉 手指微疼见到放电的微光 5000从手掌到前腕感到疼指尖延伸出微光 6000手指感到剧疼 后腕感到沉重 7000手指和手掌感到剧疼 稍有麻木感觉 8000从手掌到前腕有麻木感觉 9000手腕子感到剧疼 手感到麻木沉重 10000整个手感到疼 有电流过的感觉 11000手指剧麻 整个
14、手感到被强烈电击 12000整个手感到被强烈地电击 Confidential Information 静电防护的目的静电防护的目的 SMT组装过程中静电防护的根本目的是 在元器件 组件的制造和使用过程中 通过各种防护手段 防止因静电的放电 效应而产生或可能产生的损害 或将这些 损害限制在最小的程度 以确保元器件 组件和设备的设计性能及使用性能不致因 静电作用受到损害 Confidential Information 防防 防止静电场防止静电场 有效抑制或减少静电荷的产生 严格 有效抑制或减少静电荷的产生 严格 控制静电源 控制静电源 泄泄 迅速 安全 有效迅速 安全 有效地消除已经产生的静电荷
15、 避免地消除已经产生的静电荷 避免 静电荷的积聚 静电荷的积聚 控控 对所有防静电措施的有效性进行实时监控对所有防静电措施的有效性进行实时监控 定期 定期 检测 维护和检验检测 维护和检验 静电防护的基本原则静电防护的基本原则 Confidential Information 静电的基本防护途径静电的基本防护途径 工艺控制法 泄漏法 静电屏蔽法 复合中和法 整静措施 Confidential Information 在每个即使细小的环节 利用一些必要的 有效的静电防护手段 选用优质的防护 技术产品 制定完善的静电防护管理规程 并切实有 效地贯彻执行 全面 综合 配套的静电防护内容全面 综合 配
16、套的静电防护内容 Confidential Information 防静电工作区防静电工作区 EPAEPA EPA ESD Protected Area 是一配备各种 防静电设备和器材 能限制静电电位 具有确 定边界和专门标记的适于从事静电防护操作的 场所 在该场地经培训的工作人员可以在具有 最小的静电放电或静电场损害的情况下操作 ESD敏感产品 Confidential Information 防静电工作区标记防静电工作区标记 根据GJB3007 97国家军标规定 A级防静电工作区允许的对地 静电电位不超过 100V B级防静电工作区是指允许的对地静 电电位不超过 1000V Confidential Information ESD防护过程控制要求 1 静电防护是一个系统工程 渗透到生产的全过程 每个环 节都必须同样重视 万不可厚此薄彼 2 防静电工程涉及的部门众多 需要相互协调 共同努力 各司其职 ESD才能得到有效控制 3 静电防护在很大程度上是提高静电防护意识问题 提高所 有接触静电敏感器件人员的静电防护意识 定期进行静电防 护安全操作与静电防护技术培训是非常重要的 4 制定完
