ESD培训文件.ppt

1、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 法第1页，共40页。2ESDESD(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 什 么 叫 ESD接地点对静电敏感的物品防静电用品/设备第2页，共40页。3ESD 事 件 的 三 大 要 素每一次静电放电事件的发生都包含下列三大要素：静电的产生 静电的累积快速

2、放电只要消除上面任意一点，ESD就可被控制。第3页，共40页。4ESD 在 工 业 中 的 危 害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。第4页，共40页。5ESD 在 工 业 中 的 危 害 ESD损伤又分为硬击伤和软

3、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。第5页，共40页。6ESD 在 工 业 中 的 危 害污 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

4、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。第6页，共40页。7ESD 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。第7页，共40页。8 静 电 与 动 力 电 的 区 别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

5、。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（100020000）击伤的原因。带电体带电体 高电压的静电放电高电压的静电放电不带电的或不受控的带电体（过不带电的或不受控的带电体（过高或过低）高或过低）第8页，共40页。9 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 第9页，共40页。10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

6、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(Teflon)+-第10页，共40页。11静静 电电 的的 产产 生生 感 应 带 电A_ _ _ _ _ _+_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ +(1)中性的导体“A”(2)“A”被带负电荷的“B”极化。(4)当“B”被移开，且断开“A”的接地，导体“A”上只带有正电荷。(3)当“A”接地后，负电荷被排放，物体只带正电荷。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。AAABB第11页，共40页。1

7、2静静 电电 的的 产产 生生 接 触 带 电A_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(1)中性的导体“A”(2)当“A”接触带负电荷的“B”物体时，“A”也会带上负电荷。(3)最终“A”和“B”带有等量的负电荷。AABB 接触带电是经常遇到的现象。接触带电是经常遇到的现象。第12页，共40页。13 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.

8、1(HBM),IEC61340-3-1(HBM),IEC61340-3-2(MM)接 地 表 面元器件第13页，共40页。14 静静 电电 放放 电电 的的 基基 本本 模模 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。IC TUBE第14页，共40页。15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-

9、+-(c)元器件带负电荷(d)第二次放电+第15页，共40页。16 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 防止静电的累积第16页，共40页。17静静 电电 控控 制制 的的 基基 本本 方方 法法在正常生产中的防护HBM的防护 接地 操作人员戴防静电手腕带，穿防静电衣、鞋等。10 6 to 1011 Ohms106 Ohms106 OhmsEquipment防静电手腕带、脚腕带或导电鞋工作表面和设备导电/静电消散性的包装袋或盒子等

10、第17页，共40页。18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+ESDSusceptibleParts-第18页，共40页。19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。+-+绝绝 缘缘 体体电离系统产生的离子电离系统产生的离子第19页，共40页。20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

11、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 电离系统第20页，共40页。21 材材 料料 的的 特特 性性 绝 缘 材 料 电 荷 几 乎 不 能 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）

12、。表 面 电 阻1105ohms 如：水，金 属。第21页，共40页。22 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。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:电胶木第22页，共40页。23 材材

13、 料料 的的 特特 性性1.0 E+121.0 E+111.0 E+101.0 E+91.0 E+81.0 E+71.0 E+61.0 E+51.0 E+41.0 E+30 ohm-cmVolume Resistivity ASTM D991Surface Resistance EOS/ESD S11.11Surface Resistivity ASTM D-257STATIC DISSIPATIVESTATIC DISSIPATIVECONDUCTIVEINSULATIVEINSULATIVECONDUCTIVE0 ohmSTATIC SHIELDING0 ohm/sq第23页，共40页。2

14、4ESD 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)第24页，共40页。25ESD ESD 检检 测测 方方 法法ESD地与大地间的电阻(约1M)要求:Min.750kohms万用表(设置欧姆档)接ESD地接大地第25页，共40页。26ESD 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）第26页，共40页。27ESD ESD 检检 测测 方方 法法 桌面

15、,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:7.51051109ohms表面电阻表被测物（表面须平整且与测试表接触良好）ESD公共地第27页，共40页。28ESD ESD 检检 测测 方方 法法 椅子的表面电阻要求:1011011ohms表面电阻表第28页，共40页。29ESD 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英吋第29页，共40页。30ESD 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)第30页，共40页。31ESD ESD 检检 测测

16、方方 法法设备,工具,固定夹具以及测试仪(接地)ESD公共地设备的导电部分示波器(mV档)要求:直接接触关键元器件的部分1V第31页，共40页。32ESD ESD 检检 测测 方方 法法电烙铁要求:直接接触关键元器件的部分地区 1VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 档）档）第32页，共40页。33ESD ESD 检检 测测 方方 法法电动螺丝刀要求:直接接触关键元器件的部分1VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 档）档）第33页，共40页。34ESD ESD 检检 测测 方方 法法 焊锡丝要求:直接接触关键元器件的部分1VESDESD公共地公共地示示

17、波波 器器 （mV mV 档）档）带带 弯弯 角角 的的 铜铜 管管第34页，共40页。35ESD ESD 检检 测测 方方 法法人体模式要求:HBM10VESDESD公共地公共地示示 波波 器器 （mV mV 档）档）金金 属属 圆圆 棒棒 操操 作作 员员 手手 腕腕 带带第35页，共40页。36ESD ESD 检检 测测 方方 法法包装材料、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。)被被 测测 物物 静静 电电 场场 表表 的的 传传 感感 器器 距距 被被 测测 物物 1 1 英英 寸寸第36页，共40页。37ESD ESD 检检 测测 方方 法法

18、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)材材 料料 表表 面面 被被 测测 物物 需需 放放 于于 绝绝 缘缘 的的 材材 料料 上上表 面 电 阻 表第37页，共40页。38ESD ESD 检检 测测 方方 法法 离子风机(1)平衡性检测 要 求：20 volts/ft 静静 电电 场场 表表 以以 及及 金金 属属 板板 离离 子子 风风 机机第38页，共40页。39ESD ESD 检检 测测 方方 法法离子风机(2)检测电荷衰减时间 要 求：电荷衰减到10（1000V到100V）的时间20秒静静 电电 场场 表表 以以 及及 金金 属属 板板 离离 子子 风风 机机 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第39页，共40页。40演讲完毕，谢谢观看！第40页，共40页。