la000204_esd课程

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1、,LA000204 ESD课程,课程开发部,2,引入,静电在我们的生活中无处不在，您知道静电的危害吗？ 在我们的工程和维护工作中应该如何做呢？,3,学习目标,掌握静电的危害和基本概念 掌握安装维护工作中正确的操作方法,学习完本课程，您应该能够：,4,课程内容,5,第一章 静电危害,对器件的损伤 在所有失效中ESD失效所占比例 对企业的影响金钱、时间、客户满意度 业界情况,6,对器件的损伤（1）,彷真人体带8000V静电放电，放电3次，放大3000倍,7,一般失效：ESD减弱了器件或单板 的性能，能通过测试，但单板 或器件的特性变差，最终失效 严重损伤： 器件不在工作,对器件的损伤（2）,8,在

2、所有失效中ESD失效所占比例,ESD/EOS引起的失效 排在第一位,EOS/ESD 59% 电子测试 3% 氧化/钝化 3% 导体失效 3% 硅片断裂 4% 引脚短路/开路 7% 引脚连接 15% 其他 6%,9,金钱：投入更多的人力和物力从事设备维护，降低技术 支援投入产出比 时间：因静电引起的失效不易被发现和定位，影响新产 品开发周期；同时也会降低产品生命周期 客户满意度：产品性能不稳定、缩短产品使用寿命，降 低客户满意度，从而降低公司产品竞争力,对企业的影响,10,HP、LUCENT、IAM、BAOING等公司都有完善的ESD管理体系和组织结构，有ESD专职人员； 有严格的培训、考核与稽

3、查制度；有从研发、生产、市场严格的ESD控制措施；有完善的ESD控制文档; HP等公司对设备安装维护有具体的ESD控制要求 （如HP：Workmanship Specification for ESD Control Document A-5951-1589-1 Revision H）,业界情况,11,课程内容,第三章 ESD损伤,第二章 静电基本知识介绍,第四章 半导体发展趋势及半导体失效,第五章 ESD的控制,第六章 常用防静电材料和工具介绍,第七章 规范的操作图示,第一章 静电危害,12,基本知识介绍,静电的历史 静电的产生和静电电压的改变 典型的静电电压 材料的电特性绝缘体、导体、静电

4、释放材料,13,静电的历史,闪电 600BC-Thales发现用猫皮摩擦过的橡胶可以吸起羽毛 公元1400年，欧洲人在黑火药的生产过程中采用了静电控制 公元1600年，William Gilbert 重复了Thales 的实验，并观察到 干燥天气的影响。 公元1700年Hauksbee 发明了静电发生器，验电器和发现了 电磁感应现象 公元1800年 -Faraday 发明了法拉第笼 -Kelvin 发明了静电测试仪 -造纸厂使用了接地技术 -Volta 发明了电池,14,1、什么是ESD？ ESD就是ElectroStatic Discharge（静电放电） 2、什么是静电？ 静电就是物体上多

5、余的电荷；它所产生的效应包括 带电体之间力的作用和电场。,静电的产生和静电电压的改变,15,3、静电电压能够由以下几种情况产生： A 摩擦 B 感应 C 电容改变,静电的产生,16,A）库仑定理 同性排斥 异性吸引,B）V=Q/C V=电压（伏特） Q=电荷（库仑） C=电容（法拉）,库仑定理,17,物质是由原子构成，原子是由电子、质子、中子构成。 电荷的单位是库仑。 一个电子的电荷量是1.610的负19次方库仑。 1nC=110的负9次方C=6.2510的9次方电子 1pC=110的负12次方C=6.2510的6次方电子 电子过剩:物体带负电 电子缺少:物体带正电,电荷,18,电容与电荷和电

6、压有关 Q=CV 典型的电容是在几十pF(110的负12次方F） 例如： Q=1nC C=1pF 那么 V=Q/C=(110负9次方C）/（110负12次方F） =1000V！,电容,19,物质结合和分离会产生静电,胶带在撕下的过程中会产生上千伏的静电！,20,哪里有移动，哪里就有摩擦起电,21,物质结合的紧密度 分开的速度 材料的导电性 摩擦系数以及位置,影响摩擦起电的因素,6、影响摩擦起电的因素,22,人体活动,静电势（相对湿度1020%）,静电势（ 相对湿度6590%）,在地毯上走动,35000,1500,在聚乙烯地板上走动,12000,250,在工作台上工作,6000,100,拿聚乙烯

7、纤维包,7000,600,从工作台拿起聚乙烯衬垫,20000,1200,坐在填有聚氟脂泡膜的椅子上,18000,1500,典型的静电电压,干燥的空气更易产生静电电荷！,23,空气 石棉 玻璃 云母 头发 尼龙 羊毛 毛皮 铅 丝 铝 纸,钢 木头 琥珀 硬橡胶 铜银 硫磺 聚合物 特氟龙,负电,正电,材料摩擦生电序列表,24,限制电子自由移动 很大的体电阻1011 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，不能通过自己的表面,1、绝缘体的电特性,材料可分以下三类：绝缘体、导体、静电耗散材料,材料的电特性（1）,25,尼

8、龙 纸板 木头 硬橡胶,常见的绝缘材料,聚和物 聚氟乙烯 特氟龙,26,导体的电特性,电子在导体表面和体内流动 体电阻104 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,27,常见导体,人体 铜 锡 钢 铝,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,28,耗散材料的电特性,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:大于104；小于1011 导体上的电荷可以移动 耗散的速率受接地电阻的控制 耗散的低速率将减少损伤的危险,29

9、,物体充电和电压,物体的充电能导致令人吃惊的高电压！ 物体带的电荷一定时，它的电压取决于电容大小 如果物体电容增大，电压将减小 当物体靠近地表面时，电压减小 物体带的静电电压与物体的等效电容有很大关系 电容由于物体相对于其他物体的位置改变而变 增加电容，电压减少；降低电容，电压升高,30,课程内容,第三章 ESD损伤,第二章 静电基本知识介绍,第四章 半导体发展趋势及半导体失效,第五章 ESD的控制,第六章 常用防静电材料和工具介绍,第七章 规范的操作图示,第一章 静电危害,31,ESD损伤,ESD导致的损伤事例 损伤类型：软损伤、硬损伤 失效原因：电介质击穿、热击穿,32,ESD损伤导致的损

10、伤事例（1）,33,ESD损伤导致的损伤事例,ESD能引起电波应力（EOS），熔化器件的金属部分 EOS（Electric Overstress）有下列特点：持续时间较长的大电流对器件的大面积损伤，损伤可以观察到,34,损伤类型：软损伤、硬损伤,1、软损伤 单板、芯片内部受到部分损伤，没有完全损坏，减弱了性能，器件或单板的特性变差，但仍能正常工作和通过测试 2、硬损伤 单板或器件完全被损坏，性能消失、不能工作,35,损伤类型：软损伤、硬损伤,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。 800V90

11、0V 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。,200v 400v 600v 800v 900v 1000v,36,软损伤的特点和影响,根据2000年四月国际可靠性物理会议，对软损伤得出了以下结论： -通过微观分析，发现ESD事件引发了许多内部连线失效 -由熔化和空洞引起的损伤，具有隐藏性 -软损伤不能找到物理上的证据，因为通过测试不能发现电路参数 的明显改变 -空洞是由大电流密度和高温引起电迁移引起,37,失效原因,电介质击穿 -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，过热和短路会损坏器件 热击穿 -在ESD事

12、件中产生的热量使器件局部过热和使接点融化 -热是由放电电流产生的 -热能与放电电流的平方成正比,38,课程内容,第三章 ESD损伤,第二章 静电基本知识介绍,第四章 半导体发展趋势及半导体失效,第五章 ESD的控制,第六章 常用防静电材料和工具介绍,第七章 规范的操作图示,第一章 静电危害,39,半导体发展趋势及半导体失效,半导体器件的敏感性 半导体发展趋势 ESD/EOS引起失效占各类失效之首,40,常用器件静电损坏电压,器件类型,损坏电压 单位：V,器件类型,损坏电压 单位：V,MOSFET,10-100,SAW,150-500,VMOS,30-1800,OPAMP,190-2500,NM

13、OS,60-100,SCHOTTKY,300-2500,GaAsFET,60-2000,filn resisitor,300-3000,EEPROM,100以上,bipolar resisitor,300-7000,CMOS,200-3000,ECL,500以上,JFET,140-7000,SCR,500-1000,TTL,500-2500,静电可以损毁任何一种常用电子器件！,41,半导体发展趋势（1）,时间,CPU名称,三极管数目,最小尺寸,1993,Pentium,310万,800纳米,1997,Pentium ,750万,350纳米,1999/2月,Pentium ,950万,250纳米

14、,1999/10月,Pentium ,2800万,180纳米,现在,Pentium ,？,？,42,半导体发展趋势（2）-摩尔定律,43,半导体发展趋势（3）,现在半导体器件 变得： 更加精密 更加复杂 更加静电敏感,44,ESD/EOS引起的失效占各类失效之首,ESD/EOS引起的失效 排在第一位,EOS/ESD 59% 电子测试 3% 氧化/钝化 3% 导体失效 3% 硅片断裂 4% 引脚短路/开路 7% 引脚连接 15% 其他 6%,45,课程内容,第三章 ESD损伤,第二章 静电基本知识介绍,第四章 半导体发展趋势及半导体失效,第五章 ESD的控制,第六章 常用防静电材料和工具介绍,第

15、七章 规范的操作图示,第一章 静电危害,46,ESD的控制（3W1H）,Why？ 为什么要进行ESD控制 Who？ 哪些人要参与进行ESD控制 Where？ 在哪些地方需要进行ESD控制 How？ 怎样进行ESD控制,47,为什么要进行ESD控制,提高产品生命周期和运行稳定性 提高技术支援投入产出比 提高客户满意度,48,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,哪些人要参与进行ESD控制,用服 市场 顾客,49,哪些地方要进行ESD控制,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,备件库房 用户机房,50,如何控制,防静电包装材料 防静电腕带 设备接地 环境的温湿度、灰尘 离子风机 体表电阻测试仪 静电测试仪,人员意识！,51,课程内容,第三章 ESD损伤,第二章 静电基本知识介绍,第四章 半导体发展趋势及半导体失效,第五章 ESD的控制,第六章 常用防静电材料和工具介绍,第七章 规范的操作图示,第一章 静电危害,52,常用防静电材料和工具介绍,Why？ 常用防静电材料 Who？ 常用防静电工具,53,常用防静电材料,防静电塑料袋,防静电屏蔽袋,防静电纸箱,54,常用防静电材料,防静电泡膜,防静电吸塑盒,55,常用防静电材料,易产生静电,防静电吸塑盒,外层泡膜袋没有防静电作用，而且是