ESD防护基础知识.

《ESD防护基础知识.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ESD防护基础知识.（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、ESD 基础培训,目录,静电的危害及历史 静电基础知识 静电控制 常见的不符合ESD控制规范的实例,ESD损坏种类比例,严重损坏 10%,潜在损坏 60%,局部损坏 30%,在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损伤（即无法通过出厂测试筛选出来）,静电损伤试验,对微电路中的一段线路做ESD实验发现： 200V400V时 线路的阻抗没有发现变化 600V时 微电路的性能指标稍有下降，但仍能通过测试。 800V900V 出现了局部熔断和孔洞，线路阻抗发生了明显变化 1000V 线路断路，器件被完全损坏。,人体对静电的敏感程度,在大于3000伏时，你能通过皮肤感知,在5000伏时，你能听见,在1000

2、0伏时，你能看见,人体对ESD的感觉,部分元件ESD的敏感度,大部分器件的敏感度都小于人体感知电压,我司EPA控制电压为100V H公司的ESSD(静电敏感器件)包括集成电路（IC），场效应管（MOS管） ，光电器件(LED,数码管) ,厚膜(电阻),板卡及其组件,88年美国ESD影响损失50亿美元 电子产品运行出现的故障49的为静电所致 日本IC生产中的不合格品45是静电造成的 90ESD对元器件、电路的破坏是潜在的,ESD对行业造成的损失如此巨大，加上人体对小于3000V的静电基本上无感知，所以静电需要引起足够的重视.,静电在行业中的损失,静电的危害及历史 静电基础知识 静电控制 常见的不

3、符合ESD控制规范的实例,目录,有关静电名称解释,静电：静电就是物体上多余的电荷,所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。 静电放电（ESDElectrostatic Discharge）：带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。 静电敏感度(ESDSElectrostatic Discharge Sensitivity) 静电敏感器件(ESSDElectrostatic Sensitive Devices) EPA：ESD Protect Area(ESD防护区域):抑制静电荷的积累和静电压的产生；安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷 ECA：E

4、SD Control Area(ESD控制区域) EOS：Electrostatic Over Strength（电过应力）,静电的产生几种静电产生方式,静电的产生有三个途径。,1. 接触分离 （最常见的摩擦）,2. 电感效应,3. 电容效应,电容效应只增加静电破坏的风险程度，并没有改变电荷量 ！,思考：温度变化是否能产生静电,静电的产生摩擦起电,主要来源：,接触 +,摩擦,压力,或,+ 分离,摩擦生电,静电的产生摩擦起电的影响因素,材料（包括材料的相对性）,接触力,分离速度,环境湿度,在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和增加静电破坏风险！,接触面积和表面粗糙情况,决定静电量的

5、主要因素：,静电的产生摩擦起电环境对静电的影响,相对湿度越高越好 ( 60% )；高湿度对于一些考虑 ( 例如腐蚀、污染 ) 不利； 折中湿度要求 45% 75%,空气中的水气增加空气的导电性，因此减少静电的产生或累积。,静电的产生电感效应,电感效应,注：绝缘体不能够被电感生电 !,静电的产生电容效应,C = o r A / d,o = 8.85 X 10 -12 F/m,r = 材料的相对介电常数,V = Q / C,静电压并非固定值！,静电的产生静电的特性,高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）。 低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例

6、外）。 作用时间短：微秒级。 受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降。,静电的损伤方式,半导体氧化层周围的电压超过了氧化层介质击穿电压 氧化层越薄，对静电越敏感。 在ESD事件中产生的热量使器件局部过热和使接点融化，过热和短路会损坏器件 热是由放电电流产生的 热能与放电电流的平方成正比,电 介 质 击 穿,热 击 穿,静电的损伤方式,硬损伤：器件不能工作 软损伤：ESD减弱了器件或单板 的性能，但仍能通过测试。单板 或器件的特性变差，最终失效。,静电的损伤方式EOS,ESD能引起电过应力（EOS），熔化器件的金属部分 EOS有下列特点： 持续时间较长的大电流 对器件的大面

7、积损伤 损伤可以明显观察到,材料的电特性,绝缘体是个问题，因为静电可以产生和累积其上。而,导体也可能是个问题。因为导体造成快速的放电，以及受到外来感应！,最终造成电晕放电或电感破坏现象。,Conductor,Insulator,在ESD领域，材料分为绝缘体、导体、静电耗散材料,材料的电特性绝缘体,限制电子自由移动 很大的体电阻1x1011 很少有电子在物体中移动 能够保持大量电荷 在同一种物体的上的不同地方可以保持正电荷和负电荷。 绝缘体的耗散只能通过环境（离子风机、涂防静电液等），不能通过自己的表面,注意：纸板和木头在湿度较高时因为吸水具有静电耗散性能，湿度较低（一般小于50%左右）时表现为

8、绝缘性能。,材料的电特性导体,电子在导体表面和体内流动 体电阻1x104 如果连接到地，电荷能被中和 电荷能被积累在没有接地的导体上 在导体上的电荷泻放快,材料的电特性人体,最容易产生静电 对地能储存电荷 人在走动时产生静电 产生15千伏的静电很常见 产生35千伏的静电是可能的，但不常见,材料的电特性静电耗散材料,电子在材料的表面可以自由移动，但移动的速率由于电阻而受到控制 如果被接地，电荷将被缓慢的释放掉 体电阻1x1041x1010,思考：导体电阻小，更易释放物体上的静电，为何不选用导体作为静电耗散材料？,静电耗散材料抗静电包装袋,Antistatic 包装袋,常被称为“粉红塑胶袋”,聚乙

9、烯填入控制材料或涂层,加入粉红色素以方便和非防静电,材料进行区分,有无静电和散电功能，但没有屏,蔽能力,通常用以包装非敏感器件，使和,敏感器件共同使用时不会出现静电而对ESSD件造成损坏,1109R 10 11 / typical,静电耗散材料静电屏蔽袋,静电屏蔽袋,利用多层多材料技术来对所有静电放电模式进行防护。,聚乙烯层,Antistatic,可热压封口,耐拉,良好绝缘强度,聚酯层,耐拉,外形稳定（不变形）,良好绝缘强度,耐击穿,导电金属膜层,低电阻 102 / ,透光性 40%,连续导电面,耐磨涂层 或,dissipative 涂层,防静电采用标识,问题点：,1、如何判断材料是否为防静电

10、材料？可以通过是否仪器检测出来？ 2、如何消除绝缘体上的静电压？ 3、ESSD器件焊接到单板上后是否等效ESSD器件？ 4、液体、粉末是否能产生静电？ 5、常见的静电敏感器件有哪些？,目录,静电的危害及历史 静电基础知识 静电控制 常见的不符合ESD控制规范的实例,ESD控制-技术依据,4 项基本技术依据 ,1. 制止静电的产生,2. 通过设计在产品中置入保护,3. 消除产生的静电,4. 控制放电的途径和速度,ESD控制-控制原则,建立EPA区域 在EPA控制区域操作所有静电敏感器件 运输所有静电敏感器件要用法拉第笼 测试和监控整个静电控制流程,ESD控制EPA基本要求,区域明确定义和标识 定

11、义区域的防护水平 对区域内的所有导体包括人员可靠接地 消除一切不必要的静电产生源 运用12英寸原则 ESD防护体系文件的建立,ESD控制-识别,WHO ?,供应商 管理人员 设计师 采购 库房人员 测试和装配人员 运输人员 用服 市场 顾客,WHERE ?,产品设计 实验室 供应商 IQC 仓储 周转车 工具包 手动和自动插件 SMT 波峰焊 装配和测试 维修工位 理货和包装 用服,ESD控制-控制点,环境 个人 材料 地板 个人物品 原材料 温湿度 工衣 周转材料 工作台 工鞋 包装材料 工装夹具 接地 ,另外建立完善的控制操作流程,ESD控制环境控制,生产制造和维修区域属于静电高风险区域（

12、定义为一级EPA）： 温度：2028 相对湿度(RH)：4575%,注：一级EPA应该使区域内静电压控制在100V以下,其它防静电工作区环境的温湿度一般要求： 温度：2030 相对湿度(RH)：3070%,ESD控制-接地系统,接地是静电泻放的关键措施，EPA内必须有独立可靠的防静电接地系统，工作中产生的的静电才能安全有效地泻放，避免静电的累积。防静电接地必须有一个安全可靠的防静电接地母线（防静电地线），所有人体、工作台、台垫、工具等以并联的方式接入防静电接地母线。,EPA内防静电工作台上的所有仪器、AC工具、金属体及等必须连接到公共接地点上，人体腕带、防静电台垫、防静电地垫、导体和静电耗散的

13、材料防静电器具等需要串接1M电阻（或等效串接1M的电阻）后连接到接地系统上,设施的接地线建议采用黄绿色或黄色线，连接点应该采用螺钉、焊接、双线交绕的紧固连接方式，保证连接点连接可靠、接触电阻小，禁止使用鳄鱼夹、挂接等不可靠的连接方式。,ESD控制接地方式,采用三相五线制供电系统中的地线，引入电源零线的同时，单独引出大地地线作防静电接地线，工程上称为“一点引出电阻隔离”。电源主变电箱到大地的接地电阻应小于4。如图所示：,ESD控制防静电工作台,防静电台垫的尺寸应不小于工作台面的大小。,当防静电台垫上附着有绝缘性的油膜、树脂和其他污物时，应及时使用中性清洗剂（酒精）或防静电剂进行清洁。,多个防静电

14、工作台的接地线不能相互串接，应以并联方式与公共接地线连接，每块台垫（地垫）必须且只需接一根防静电地线,压接静电地线联接端子时应从防静电台垫/地垫的正面压下，使其穿过台垫并紧固，以保证电接触良好。,防静电台垫均须正面（即防静电面）朝上、背面（即导电面）朝下铺设。,ESD控制防静电工作台,表面电阻: 1*1061*109,对地电阻: 7.5*1051*109,表面电阻: 1*1021*105,耗散层,接地,导电层,ESD控制防静电工作台,理想的防靜電工作台,可接受的防靜電工作台,ESD控制人员控制,人体的运动和操作过程是产生静电的主要根源，任何进入防静电区域或接触（包括直接和间接接触）ESSD（静

15、电敏感器件）的人员，必须严格遵循防静电规范，贯彻执行静电防护措施。,接受防静电知识培训和教育是对每位员工的基本要求，是减少静电危害的根本方法和途径之一,所有人员进入EPA前必须穿好防静电工作服和防静电工作鞋，已配发工作帽的还必须戴好工作帽（将头发盘绕到工帽内，要求头发不等外露） 。无防静电工作鞋的，必须穿防静电拖鞋；工作服外部严禁携带除工卡和笔之外的金属物件和塑料物件；更换工作服应在指定地点进行，不允许在生产现场穿、脱工作服。,防静电工作服、工作鞋等要勤洗勤换，建议洗换频次1次/周，员工着装工衣、工鞋、工帽无破损污秽现象。,进入防静电区域的所有作业人员、接触产品的其他人员，每天上岗前应使用腕带

16、测试仪对所配发的防静电腕带进行测试，并做好测试记录；进入生产区域前必须经人体综合电阻测试三辊闸机,ESD控制人员控制,ESD控制人员控制,接触ESSD及组件之前应戴好防静电腕带，防静电腕带插入香焦插孔中，要保证腕带与皮肤接触良好，在戴腕带处皮肤上不得涂护肤油、防冻油等绝缘物质。,工服外部严禁携带除工卡和笔之外的金属物件，防静电鞋内不得垫鞋垫。,防静电手套或棉质手套较脏时应及时清洗干净，通常情况下手套使用期限为一周，在污损较少的场合最长使用期限不超过半个月，逾期一律以旧换新。,ESD控制人员控制,每日上班ESD自查十步 1、测试腕带和人体电阻并做记录。 2、视查工作区所有ESD敏感器件、单板都放置在防静电周转工具或包装中。 3、确定工作区内防静电周转工具或包装中没有静电源。 4、确认工作区域内所有防静电工具都有ESD标识。 5、确认工作区内的静电源例如：非防静电塑料袋、非防静电泡膜、橡胶等远离ESD敏