实用全面的ESD培训文件P公司

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1、一、原 理：?定 义?ESD 三 大 要 素?ESD 在 工 业 中 的 危 害?静 电 和 动 力 电 的 区 别?静 电 的 产 生?静 电 放 电 的 基 本 模 式?静 电 控 制 的 基 本 方 法?材 料 的 特 性二、实 际 运 用?ESD 的 检 查 方 法1什 么 叫ESDESDESD(E ELECTROS STATIC D DISCHARGE) 静电放电是电荷在不同电势的两个物体间的快速移动。相关符号接地点对静电敏感的物品防静电用品/设备2?ESD 事 件 的 三 大 要 素静电的产生静电的累积快速放电ESD就可被控制。3每一次静电放电事件的发生都包含下列三大要素：?只要消

2、除上面任意一点，ESD 在 工 业 中 的 危? ESD现象会引起电子元器件的致命损伤，造成次品率的增加（产量减少）。人在地毯上行走，在工作台上工作，操作普通材料等活动都会产生上千伏的静电。如果静电电压的聚集到足够的量,就会产生火花放电，使电子元器件、印刷电路板组件受损。特别是集成电路中功能元件体积小、电路密集，更易受到ESD损害。左图所示就是静电放电所造成的损伤。上图：箭头所示是半导体中静电放电的损伤点。下图：显示了两金属连线间静电放电所造成的金属搭接的细节。害4ESD 在 工 业 中 的 危 害ESD损伤又分为硬击伤和软击伤。? 硬击伤是一次性地造成器件的永久性失效，又称即时失效。? 软击

3、伤是造成器件的性能劣化，或参数的下降而成为隐患，又称延时失效。软击穿带来的危害比硬击穿更为危险。因为对于硬击穿，一般可以在产品的检测或调试过程中及时发现并予以调换。而软击穿在初期是难以发现的，往往器件的参数更本没变化或稍有变化，但仍在正常范围内，并可正常工作，所以极易通过出厂前的检验而流入用户手中。在使用过程中随着时间的推移，到了一定时候这种软击穿发展成为元器件的永久性失效，大大影响了生产厂家的声誉和经济效益的大问题。5ESD 在 工 业 中 的 危污 染在洁净室中，无论过滤系统有多好，人员、机械和处理工序都可能将粒子带入空气，如果一个重要产品的表面在其常规的生产过程中带上静电，如果没有被消除

4、的话，它的表面将会吸引悬浮于洁净室空气中的细微颗粒（电磁场越强，对颗粒吸引力越大），并很难使其脱离，以至于造成产品失效。害6?ESD 在 工 业 中 的 危 害干扰微处理器/机械手的操作现在大部分新的生产设备都有微处理控制，因而也对静电放电引起的问题更敏感。装配线上的机械手的一次静电放电故障，可能足以导致整条生产线瘫痪。7?静 电 与 动 力 电 的? 动力电即通常所熟悉的插座中的电。它的特点是：当你在消耗它时（如吹电风扇），供电系统会持续供电，使它保持恒定的电压和能量。? 静电的特点：能量是一次性的释放的，而且持续的时间很短（通常约为200纳秒）。这就是为什么我们不会被如此高的静电压（100

5、020000）击伤的原因。区 别高电压的静电放电高电压的静电放电带电体带电体不带电的或不受控的带电体不带电的或不受控的带电体（过高或过低）（过高或过低）8静静 电电 的的 产产 生生?摩 擦 起 电 摩擦起电是由两种不同类型的材料接触并分离引起的。 任何材料摩擦后都可能带电，不论是导体或已经接地。 摩擦起电因素? 材料的性质? 摩擦系数? 接触面的大小? 分开的速度? 环境的湿 度9静静 电电 的的 产产 生生右表为摩擦起电序列表。序列表上端的材料与下端的材料摩擦后会失去电子而带正电荷。+人手石英石英尼龙羊毛铝铝铬钢钢聚氨脂聚乙烯聚丙乙烯聚丙乙烯聚氯乙烯 (PVC)硅硅-聚四氟乙烯 (Tefl

6、on)10静静 电电 的的 产产 生生? 感 应 带 电A(1) 中性B _ _ _ _ _ _ 的导体“A”+ + + + + + A _ _ _ _ _ B_ _ _ _ _ (3) 当“A”接_ 地后，负电荷被排放，物体只带正A+A+ + + + + 电荷。电场感应模式中感应引起的电场感应模式中感应引起的2 2个个ESDESD事件。事件。“A” 被带B”(4) 当“B”被移开，且断开“A”的接地，导体“A”上只带有正电荷。11(2) 负电荷的“极化。静静 电电 的的 产产 生生?接 触 带 电A(1) 中性B_ _ _ _ _ _ 的导体“A”A_ _ _ _ _ _ B_ _ _ _

7、_ _ (3)最终“A”和“B”带有等量的负电荷。A_ _ _ _ _ _ 接触带电是经常遇到的现象。接触带电是经常遇到的现象。当“A”接触B”A”也(2) 带负电荷的“物体时，“会带上负电荷。12静静 电电 放放 电电 的的 基基 本本 模模 式式人体/机械放电模式Human body/Machine Model(HBM/MM)? 由外到内的放电最常见的静电放电模式。静电通过手指/机器的探针对元器件放电。相关的标准ESD/EOS-S5.1(HBM),IEC61340-3-1(HBM), IEC61340-3-2(MM)元器件接 地 表 面?13静静 电电 放放 电电 的的 基基 本本 模模

8、式式? 充电元器件放电模式Charge Device Model(CDM)?由内向外的放电 该模式主要来自于现代化的自动装配和制造环境。 是由于机械运动（通常为摩擦）使元器件带电，当该元器件金属接触时产生放电现象。14静静 电电 放放 电电 的的 基基 本本 模模 式式? 电磁场感应放电模式Field Induced Model(FIM)?由内到外的放电+ + + + +-(a) 在静电场中的元器件(b)第一次放电-+ + + -(c)元器件带负电荷(d)第二次放电15静静 电电 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法有多种方法可用于防止元器件免受ESD伤害。产品设计时，设计人员会对ESD敏

9、感的元器件作一些电路补偿或一些外部的保护。控制下面任意一点：防止静电的产生防止静电的累积?16静静 电电 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法HBM的防护 接地 操作人员戴防静电手腕带，穿防静电衣、鞋等。防静电手腕带、106Ohms脚腕带或导电鞋106Ohms工作表面Equipment和设备10 6to 1011Ohms导电/静电消散性的包装袋或盒子等17在正常生产中的防护?静静 电电 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法CDM的防护接地使用抗静电或静电消散性的桌面对ESD敏感元器件的包装、装配以及储存使用抗静电或静电消散性的材料。? 屏蔽袋? 粉红色防静电袋+ + + + + +ES

10、DSusceptibleParts- - - - -?18静静 电电 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法? FIM的防护在静电防护区域内禁止放置绝缘材料的物体。通过电离系统来中和静电。FIM 的防护是以上几种中最困难的。电离系统产生的离子电离系统产生的离子+ + + + + + + + +-+-+-+-+-+-+- - - - -+ 绝绝 缘缘 体体19静静 电电 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法环 境地面工作表面设备洁净室湿度人人体的电荷衣服控制程序及定期检查材 料原材料生产的辅助用品包装其 它接地电离系统20?材材 料料 的的 特特 性性绝 缘 材 料电 荷 几 乎 不 能

11、在 该 材 料 中 自 由 移 动。 但 是 静 电 荷极 易 在 该 材 料 上 积 聚， 且 活 动 性 差。 表 面 电 阻 11011ohms如： 普 通 塑 料， 橡 胶， 玻 璃， 合 成 纤 维.。导 电 材 料电 荷 很 容 易 在 这 种 材 料 中 移 动。 静 电 不 能 在 该 材料 上 积 累， 而 将 通 过 该 材 料 快 速 放 电（ 时 间 短，电 流 高）。 表 面 电 阻1105ohms如： 水， 金 属。21?材材 料料 的的 特特 性性静 电 消 散 性 材 料电 荷 依 旧 可 以 在 这 种 材 料 中 运 动， 但 要 克 服 一 定的 电 阻。

12、 静 电 通 过 这 种 材 料 将 缓 慢 的 放 电（ 低电 流）， 可 以 防 止 对 产 品 的 伤 害。 表 面 电 阻：110511011ohms如： 木 头、 皮 革、 棉.。抗 静 电 材 料这 种 材 料 与 任 何 材 料 摩 擦 或 分 离 后 所 产 生 的 电 荷相 当 小。 表 面 电 阻：110811011ohms如: 电胶木22?材材 料料 的的 特特 性性Volume Surface Surface Resistivity Resistance Resistivity ASTM D991EOS/ESD ASTM D-257S11.11INSULATIVE1.0

13、 E +12INSULATIVE1.0 E +111.0 E +101.0 E +9STATIC DISSIPATIVE1.0 E +8STATIC DISSIPATIVE1.0 E +71.0 E +61.0 E +51.0 E +4CONDUCTIVECONDUCTIVE1.0 E +3STATIC SHIELDING0 ohm-cm0 ohm0 ohm/sq23ESD ESD 检检 测测 方方 法法用于静电防护的接地点的对地电阻检测设备: 接地电阻表(摇表)要求: 4? (中国标准:电子元器件制造防静电标准)1? (IEC/CECC 标准)24?ESD ESD 检检 测测 方方 法法?

14、ESD 地与大地间的电阻 (约1M? )万用表(设置欧姆档)接ESD 地接大地要求: Min. 750kohms25ESD ESD 检检 测测 方方 法法桌面,桌垫以及放置ESD 敏感元器件推车的表面电阻要求: 表面电阻 11041109ohms表面电阻表被测物（表面须平整且与测试表接触良好）26?ESD ESD 检检 测测 方方 法法? 桌面,桌垫以及放置ESD 敏感元器件推车的表面到ESD 公共地的电阻要求: 7.5 1051109ohms表面电阻表被测物（表面须平整且与测试表接触良好）ESD 公共地27ESD ESD 检检 测测 方方 法法? 椅子的表面电阻要求: 1011011ohms

15、表面电阻表28ESD ESD 检检 测测 方方 法法? 椅子的静电场要求: 100Volts静电场表静电场表的传感器距被测物1英吋29ESD ESD 检检 测测 方方 法法地面的表面电阻要求: 1011011ohms表面电阻表地面(必须平整并保持良好接触)30?ESD ESD 检检 测测 方方 法法? 设备,工具,固定夹具以及测试仪(接地)示波器(mV档)设备的导电部分ESD 公共地要求:直接接触关键元器件的部分1V31ESD ESD 检检 测测 方方 法法示示 波波 器器（mV mV 档）档）ESDESD公共地公共地电烙铁要求: 直接接触关键元器件的部分地区 1V32?ESD ESD 检检

16、测测 方方 法法示示 波波 器器（mV mV 档）档）ESDESD公共地公共地电动螺丝刀要求:直接接触关键元器件的部分1V33?ESD ESD 检检 测测 方方 法法带带 弯弯 角角 的的 铜铜 管管示示 波波 器器（mV mV 档）档）ESDESD公共地公共地焊锡丝要求:直接接触关键元器件的部分1V34?ESD ESD 检检 测测 方方 法法示示 波波 器器操操 作作 员员（mV mV 档）档）金金 属属 圆圆棒棒手手 腕腕 带带ESDESD公共地公共地人体模式要求: HBM10V35?ESD ESD 检检 测测 方方 法法被被 测测 物物静静 电电 场场 表表 的的 传传感感 器器 距距

17、被被 测测 物物1 1 英英 寸寸包装材料、容器以及夹具的材料要求：100volts/inch( 测量前需先摩擦被测物表面。)36?ESD ESD 检检 测测 方方 法法表 面 电 阻 表被被 测测 物物 需需 放放 于于绝绝 缘缘 的的 材材 料料 上上材材 料料 表表 面面包装材料、容器以及夹具的材料的表面电阻要求: 10511011ohms ( 包装材料)101109ohms ( 夹具材料)37?ESD ESD 检检 测测 方方 法法? 离子风机(1) 平衡性检测静静 电电离离 子子 风风 机机要 求： 20 volts/ft表表及及 金金 属属 板板38场场以以ESD ESD 检检 测测 方方 法法? 离子风机(2) 检测电荷衰减时间静静 电电 场场 表表 以以 及及 金金 属属 板板电电 荷荷 发发 生生 器器 (1kV)1. 电电 荷荷 为为 +1kV 2. 电电 荷荷 为为 -1kV离离 子子 风风 机机要 求： 电荷衰减到10（1000V到100V）的时间?20秒39