电子产品与敏感器件的静电防护

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1、惠州德信诚培训中心 TEL:0752-2279690 18923606035 杨小姐惠州培训网 http:/ E-MAIL：电子器件与产品的静电防护课堂要求欢迎阁下参加本次惠州德信诚培训中心课程，本课程将为您打下 一个良好的基础，提高您的能力和水平。请注意以下的几点：1、手机 请将您的手机开为振动或关闭。 2、吸烟 在课堂内请不要吸烟。 3、其它 课期间请不要大声喧哗,举手提问；不要随意走动。电子器件与产品的静电防护1 静电敏感器件2 静电对电子产品生产的影响3 静电防护与测试模型人体模型机器模型荷电器件模型4 器件静电指标与敏感性分类5 静电测试（JESD22-A114-B）引言 电子产品

2、静电危害的 特点 损伤具有隐蔽性:电子产品的静电危害,人体带电 是主要原因.1-2KV的人体静电,对人而言放电感 受几乎没有,而对电子元器件却是致命的. 失效分析的复杂性:电子产品有精,细,小特点,失 效分析相当困难,静电损伤易于其他损伤混淆. 损伤具有潜在性:有些元器件在损伤后并不马上 表现出来,只是性能的下降,并不马上失效. 损伤的随机性:只要电压超过或接近静电敏感电 压阈值,就可能发生静电损伤,在生产的各个环节 都可能发生.电子产品静电危害的特点 一些电子器件的典型电压值(伏)器件类型耐静电放电阈值器件类型耐静电放电阈 值 VMOS30-1800ECL300-2500 MOSFET100

3、-200JFET140-1000 GaAs FET100-300SCL680-1000 PROM100STTL300-2500 CMOS250-2000DTL380-7000 HMOS50-500肖特基二极管300-3000 E/DMOS200-1000双极型晶 体管380-7000MOS器件电子元器件经典损伤失效类 型 1 突发性完全失效 自身短路,开路,功能丧失,参数变异 电压相关失效:介质击穿,PN节反向漏电等 功率失效:金属条烧断,硅片局部区域融化,PN节边缘损伤等 等,这类失效占静电损伤的10% 2 潜在性缓慢失效带电体电位或能量较低,静电放电有限流电阻,一次放 电没完全损伤失效,使

4、器件内部轻度损伤,但有累计效应, 使器件性能变坏,可能突然失效.难以检测和筛选,使构成 的产品品质受影响.电子元器件主要损伤机理 热二次击穿,又叫雪崩衰变,热量散不走,积 聚下来,融化器件局部而短路. 金属导电层融化 介质击穿 气体电弧放电 表面击穿 体击穿静电损伤与器件结构的关系结构特 点元器件类型失效特征失效机理MOS结 构lMOS场效应晶体管（分立式） 2MOS集成电路 3有金属跨接的半导体器件 a数字集成电路（双极型和MOS） b线性集成电路（双极型和 MOS） 4MOS电容器 a混合电路 b线性集成电路短路（大的漏 员电 流）过电压 引起介质击 穿半导体 结1二极管（PN、PINN、

5、肖特基） 2双极型晶体管 3结型场效应晶体管 4硅晶体闸流管 5双极型集成电路（数字的和线性 的） 6MOS场效应晶体管和MOS集成电 路的输 人保护电 路短路 （失去 二极管或 晶体管作 用）由于能量过大或过热 引 起的微等离子区二 次击穿造成的微扩 散。因SI和AL的扩 散引起电流束的增 大（电 迁移）静电损伤与器件结构的关系结构特点元器件类型失效特征失效机理膜电阻器1混合集成电路 a厚膜电阻器b薄膜电阻器 2单片集成电路：薄膜电阻器 3密封的膜电阻器电阻漂移介质击穿，与电压相关的新电流 通路（仅对厚膜电阻器）， 与焦耳热能量相关的微电流 通路的破坏（其他电阻器）金属化条1混合集成电路 2

6、单片集成电路 3流状覆盖式晶体管开路与焦耳热相关的金属化层烧毁场效应结 构和非导 电性盖板采用非导电石英或陶瓷封装盖板的大规 模集成电路和存储器集成电路，尤 其是紫外线可编程只读存储器工作性能 降低由于静电放电（电荷注人介质材 料）使表面产生离子淀积， 引起表面反型或栅阈电压 漂 移压电晶体1晶体振荡器 2声表面波器件工作性能 降低当所加电压过 大时由于机械力作 用使晶体破裂间距很近 的电极未钝化的薄金属，无保护的半导体，微 电路和 声表面波器件工作性能 降低电弧放电使电极金同烧熔和熔融半导体厂家器件的防ESD设计 对许多集成电路,厂家在器件的输入/输出口上多 佳了一些防静电保护电路,使器件的

7、防静电能力 大大提高.一般器件的说明书中均指明其对静电 的损伤阈值. 为了减少保护电路占的面积,提高集成度,降低成 本,各家有其独有的技术,对通用集成电路,有相应 的国际或企业的防静电标准. 防护电路是不能杜绝静电损伤的. 错误的理念:因选用高损伤阈值器件,对ESD防护 可以放松!常用器件的ESD输入输出防护 电路 输入电路常用器件的ESD输入输出防护 电路输出电路电子产品加工和制造的静电 荷源物体或工艺 加工材料或活动工作表面1封腊、涂漆或没漆表面 2普通乙烯树脂或塑料地板1密封用混凝土 2打腊抛光木板 3普通乙烯树脂基砖或薄板工作服1普通洁净室工作服 2普通合成料服装 3非导电工作鞋 4纯

8、棉工作服（当RHM30时，洁净棉制品 被认为是静电源）电子产品加工和制造的静电荷源物体或工艺加工材料或活动椅子1普通油漆木椅 2乙烯基或玻璃纤维椅包装和操作1普通塑料口袋、罩、封皮，胶带 2普通泡沫容器、泡沫材料 3普通塑料托盘、塑料转运盒、瓶、元件存储器 具 4拉伸和收缩薄膜包装操作组装、清洗、测试和维修区1喷雾清洗器 2普通塑料焊料吸管 3带有不接地焊头的烙铁 4溶剂刷子（人造硬毛） 5 用液化或蒸发来清洗或干燥 6 烘箱 7低温喷雾 8热喷雾枪 或热吹风机 9 喷砂 10静电复印机 11阴极射线管（示波器或显示器）静电位水平静电产生原因静电电位（KV）RH（10 20%）RH（6590）

9、 %人在地毯上走动3515人在乙烯树脂地板上行走12025人在工作台上操作60l包工作说明书的乙烯树脂封皮706从工作台上拿起普通聚乙烯袋2012 从整有聚氨基甲酸泡沫的工作 椅上站起1815小结 电子产品的生产过程中,处处可能产生对器 件造成损伤的静电. 器件的静电敏感与器件的结构有关,尽管采 用输入输出保护电路,但仍在静电的损伤范 围. 错误的观念:采用高阈值的器件,静电防护 可以放松!二 静电对电子产品生产的 影响 静电对电子产品的影响1 对产品的可能损伤,要求必须在产品整个 生命周期中予以考虑.-设计,元器件和原 材料,加工,制造,测试,包装,运输,客户的各 种可能使用环境,以及以后的

10、维护和维修等 2 静电作为一个无形杀手,是电子产品失效的 主要原因之一.静电放电控制大纲- (GJB1649-93)制 大 纲 计 划分 级设计 保护 （不包括 零 件设计 ）保 护 区操 作 程 序保 护 罩培 训硬 件 标 记文 件包 装质量保证 规定检查 和评审失 效 分 析设计YESYESYESYESYESYESYESYESYESYESYES生产YESYESYESYESYESYESYESYESYESYES检查 和 试 验YESYESYESYESYESYESYESYESYESYES贮存和 运 输YESYESYESYESYESYESYESYESYES安 装YESYESYESYESYESYE

11、SYESYESYES维护 和 修 理YESYESYESYESYESYESYESYESYESYES电子产品的静电防护设计内 容 产品设计 元器件的静电防护设计 电路印制版组件的经典防护设计 电子整机与系统的静电防护设计 过程设计 准备过程设计(采购,入库检测,库房管理,生产前预加工等等) 加工过程设计(生产线,测试线,老化房,半成品库存与保管等) 运输,安装与维护过程设计)必须建立静电防护操作系统建立的目的:对静电敏感电子产品设计,加工,制造,安装,运输,失效分析,捆扎,包 装,达标或挂标签等活动中,用手或工具接触产品时,遵守的静电防护 特殊程序与方法,使静电损失最小 系统主要内容: 训练有素并

12、穿戴防静电衣服、鞋、帽和佩戴防静电腕带的操作人员 。 满足防静电性能要求的工具、器具、材料和加工设备、仪表。 受控和满意的环境条件，包括湿度、温度、气压、电磁、接地等。 一套行之有效并得到贯彻实施的管理制度和操作程序、方法。 述4个条件概括了实现静电防护操作的各项主、客观要素，体现了人与 物、软件与硬件的结合防静电操作系统基本配置表元 器 件 待 验及 元 老 器 化 件 筛 检 选 验工 器 件 库 房元 器 件 预 处 理设 计 工 艺 实 验 室装 配调 试机 房维 修外 场 维 修运 输防静电元件存放架配配配配配配 静电识别标签配配配配配配配配 防静电元件盒（袋）配配配配配配配配配 防

13、静电桌垫配配配配配配配配配 防静电地垫需需需需配 防静电周转箱配配需配需配需配 防静电运输车需配需需需配需需配 防静电工作服配配配配配配配配配需配器材配置 项配 置 部 位防静电操作系统基本配置表( 续)防静电腕带配配配配配配配配配配腕带监视 器需需需需需导电鞋束需需需需配需防静电工作鞋需需需需需配配配需防静电工作手套配配配配配配配配配配需防静电烙铁配配配配配防静电吸用器配配配配配防静电印制板架配配配配需配静电电压 表需配配配需需元 器 件 待 验及 元 老 器 化 件 筛 检 选 验工 器 件 库 房元 器 件 预 处 理设 计 工 艺 实 验 室装 配调 试机 房维 修外 场 维 修运 输

14、防静电操作系统基本配置表(续 )离子风静电消除器需配需需配需配需防静电维修箱（包）配防静电海绵泡沫需配需配需需需配防静电接大地线（带）配配配配配配配配配配防静电工作区标志牌配配配需需配配配配防静电文件袋配配配配配配配配需抗静电剂（溶液）需需需需需需需配需静电监测设备配需需配配配元 器 件 待 验及 元 老 器 化 件 筛 检 选 验工 器 件 库 房元 器 件 预 处 理设 计 工 艺 实 验 室装 配调 试机 房维 修外 场 维 修运 输防静电工作区操作系统配置 实例图内各符号代表意识 AI一能够接地的轮子 A3一能够接地的工作表 面 BI一腕带试验器 B2一鞋袜试验器 CI一腕带接线和腕带

15、 C2一接地线 C3一静电放电接大地装 置 C4一地 CS一大地连接点 C6一能够接地的点 C7一手套 CS一足跟带DI一电离器 EI工作面 FI一带接地脚和靠垫的椅子 G1一地板 HI一工作服 H2一工作帽 I1一具有接地工作面的搁 板 I2一能够接地的物品架 J一防护工作区警示标记个人工作台静电配置静电耗散工 作服静电耗散台 布接地的静电 耗散座椅接地的静电 耗散地板垫电导性地板导电鞋或防 静电脚腕接地的静电耗 散工作 台防静电手腕 测试器防静电手腕离子发生器静电放电对产品性能的影响静电放电不管发生发生在产品的哪个环节, 对产品性能的影响都是很明显的 可靠性-平均无故障时间,产品的使用环 境和范围 可生产性-生产环境,人员素质需求以及 产品生产直通率 可维护性-产品维护条件和环境 产品生命周期成本-三静电防护与测试模型 在生产和操作中的静电放电是随机的,当然充电 和放电也是参数不确定的.为了能建立电子器件 和产品的抗静电放电性能,需建立静电放电模拟 测试系统.同时对抗静电放电的性能,业界也要有 相同的标准. 模拟测试系