普通员工ESD培训教材.ppt

ESD培训,東莞光順電子廠,静电概念,ESD （Electrostatic Discharge，ESD）的中文含意：静电放电; 因为电子产品生产中静电放电是静电危害最主要的部分，所以ESD成为静电的防护代名词;,静电:就是靜止不動的電荷 電荷流動之前的狀態 正負電荷在局部範圍內失去平衡的結果,常见的静电放电现象,雷电：电压高达数亿伏； 干燥环境下的静电电击：电压可达数千伏； 绝大多数的静电放电是我们看不到的；,人们对静电的感知,人体能够感觉到静电时一般电压超过2000V。静电不易感知的原因：电量小，放电时间短,一些常见动作的静电电压,静电产生的途径,接触分离； 摩擦； 剥离； 断裂； 传导； 感应； 其他：热电、光电、压电；,接触分离带电,不同物质接触分离都会产生静电。,分离带电,摩擦带电,摩擦可以看作反复的接触分离过程,工作中因摩擦或接触分离产生静电的地方,工作中的人体走动，取放物品都会产生静电 设备中的运动也有摩擦或接触分离的动作，因此也会产生静电 移动的设备如推车，也会因摩擦产生静电,决定摩擦电压的因素,接触的程度、表面的均匀度、接触压力、磨力、分离速度等因素都会影响到摩擦电压的大小。 材料的不同摩擦电压不同。 环境温度湿度的不同对摩擦电压也有重大的影响。湿度越小摩擦电压越大。,剥离带电,+,+,+,同种物质的剥离和不同物质间的剥离都会产生静电,物质原有的电荷平衡被打破，两边带上相反的电荷,不干胶带、胶贴、传送带等都会因为剥离带电,断裂带电,物体断裂成后，各部分会带上不同的电荷,传导带电,一个不带电的物体接触带电的物体会通过传导带上相同的电荷,感应带电：,接近,静电传递,接地,离开,带电体产生电场，电场中的导体因电荷转移而带电,感应带电往往会让电子器件带电，从而造成损坏,工作场地容易产生静电的动作,人的活动 移动的设备 推车 传动带,工作场地中常见的静电源,工作台,漆, 腊面, 塑胶和乙烯树脂等。,地板,表面处理木料, 腊面, 乙烯树脂等。,椅子,玻璃纤维, 塑胶, 表面处理木料等。,工作人员,衣物, 头发, 鞋子, 手套等。,包装,塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等。,办公用品,纸张、文件夹、文件袋、笔等,我们的工作环境存在许多静电源。,许多塑胶产品都是容易制造和价格低廉,电子产品中也需要采用许多绝缘体材料,在移动和摩擦下，即使如金属一般的导体也会产生,静电,设备和人体舒适所需要的温湿度要求环境有一定的,干燥，助长静电的产生,ESD风险,静电序列,（+）,空气 人类的手 锡面 动物的毛 玻璃 头发 晴纶 羊毛 毛皮 铝 绸子 纸 棉 木材 铁 铜 银 金 硫磺 PVC（塑料）,（-）,静电序列,两物体接触分离或摩擦后，排在前面的带正电，后面的带负电； 距离越远，摩擦电压越高； 人类认识的不足：不同列表有所差异；循环现象；反向现象； 应用时不可作为硬标准。,典型的工业静电放电特性,放电时间 数纳秒 数微秒 ( RC ),放电电流量 数安培 ( I = Q / t ),峰值功率 数 KW ( I or V ),产生的高频电场 1 MHz 1 GHz,( 能够在短至 0.5 nsec 内放电 ),ESD 电子器件的破坏,即使是相当小的静电放电也可能损坏电子器件！,ESD damage,Field failure,HBM simulation failure,Bipolar IC,静电敏感器件的英文缩写ESDS,ESDS 有多敏感 ?,人体 30 v的静电就会损坏一些敏感器件,一些器件自身10 v静电放电就可能损坏,ESD 造成的破坏,半导体是最容易受到静电破坏的器件 .,氧化层击穿,界面过热烧损,金属熔化,常见的破坏有 :,以上的混合模式,Metallization burnout,ESD 造成的破坏,静电破坏前,静电破坏后,60 75%,EOS / ESD,其他,30 50%,EOS / ESD,ESD 对电子业造成的损失,8 33%,ESD alone,损失是巨大的！,欧洲调查数据,其他,其他,美国ESD协会调查数据,日本调查数据,IC 制造商 ( 高速 bipolar LSI ),质量改进由 22% 达到 100%,IC 制造商 ( NMOS-LSI),制作质量损失下降了 50%, 并获得 800% 的 R.O.I.,PCBA 组装加工厂,13% 的生产质量改善，以及市场返修率下降了 1.5%,半导体制造商 (低功率 Schottky-TTL ICs),废品率从 2.6% 降至 0.21%,ESD 控制获得的收益,ESD 破坏的风险,微型化和更高度集成不利于静电防护,1206,0805,0603,0402,0201,USA,3216,2012,1608,1005,0502,Japan,对静电的破坏更加敏感 !,ESD 破坏的风险会逐级放大,缺乏管制意识的主要原因,1. 人体能感觉出静电存在的水平为 2,000 4,000 volts，但,敏感器件只须 100 volts便能被损坏 ( 大部分 1,000 volts ),2. 大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出。,3. 静电破坏现象有较差的重复性, 并且不容易模拟。,4. 找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成本可,5. 缺乏培训和对问题的重视,( ESD 破坏常被误判为 EOS 损坏 ),能很高,ESD防护的基本技术手段,等电位 接地 中和 阻值控制 静电场屏蔽 湿度控制 材料选择和工艺控制避免产生静电 敏感器件的标注 保护电路和结构设计提高抗静电能力,等电位,基本原理： 让可能接触敏感器件的所有表面处于等电位状态，避免静电放电发生。,做法：所有可能接触器件的物体使用并联连接（共同连接点）,接地,基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。,做法： 建立静电接地系统 使用静电导电或静电耗散材料并接入ESD接地系统 人体佩戴手腕带，并接入ESD接地系统 人体穿防静电鞋,中和（离子化）,基本原理： 电离空气产生正负离子，中和静电电荷。 使用对象：绝缘体或静电太大接地泄放太慢的情况,做法： 离子风机、离子风枪、离子棒,电阻控制,基本原理：通过电阻控制，控制过强的静电泄放或放电，同时保证人体安全,做法： 静电耗散材料的使用 连接安全限流电阻,静电场屏蔽,基本原理： 屏蔽静电场 阻隔静电放电电流通过敏感器件,做法： 静电屏蔽材料和屏蔽容器的使用 绝缘材料和阻隔结构,湿度控制,基本原理： 增加湿度减少静电的产生，降低摩擦电压,做法： 控制湿度在3070%,材料选择和工艺控制避免产生静电,基本原理： 通过使用不产生或产生静电小的材料，减少静电 材料表面光洁，减少静电 静电序列的应用,做法： 使用抗静电材料 使用抗静电剂,ESD防护的安全性考虑,防止意外漏电等情况： 安全电流：0.5mA 限流电阻：1M 安全电阻的上限：109（静电泄放的需要） 漏电断电保护器 其他安全考虑： 出现危险时容易脱开 无腐蚀，无刺激等,ESDS器件警示标志,ESDS保护标志,共同接地点标志,ESD标志和标注,接地点标志（一般用于设备）,可能含高电压的EPA标志,防静电区（EPA）标志,可回收使用标志，常用于包装上,早期的静电敏感器件标志，现在还有少数产品在用,警示标带，可用于多种区域,ESD防护材料界定,Conductive Materials导电材料： 表面电阻率小于1x 105 /square,或其体积电阻率小于 1x 104 -CM Static Dissipative Material静电耗散材料： 表面电阻率1x 105 /square1x 1012 /square,或 其体积电阻率1x 104 -CM1x 1011 -CM Anti-Static Material 抗静电材料： -能抑制摩擦生电的材料 -摩擦电压200V以下的材料 -抗静电材料没有表面电阻率或体积电阻率的要求.,ESD防护材料界定,Insulating Material 绝缘材料： 表面电阻率大于1x1012或体积电阻率大于1x1011的材料 (EIA-625-1994);ESDA ADV 1.0-1994) Static Shielding Material 静电屏蔽材料： 可防止元件遭受外界的静电场破坏的一种防护屏障,表面电阻小于1.0 x 103 的材料,ESD防护材料界定,建立防静电工作区（EPA),EPA（electrostatic discharge protected area ）的含义就是静电放电保护工作区 EPA就是能够提供器件保护条件的工作区域,保护区设置,涉及到敏感器件的场地就应当设置为保护区，常见的保护区有以下几种情况：,静电防护的基本原则,原则一：静电敏感器件打开包装的操作只能在EPA中进行。 原则二：离开EPA的敏感器件必须使用屏蔽包装或容器存放或运送 原则三：定期检测所安装和使用的静电防护用品是否正常 原则四：确保供应商明白和遵守以上原则,进入EPA的基本要求,穿戴合格的防静电用品：防静电服、防静电鞋、防静电手腕带，并通过检测后方可进入 防静电区的工作人员有权有义务监督外来人员按照要求进入EPA，对于不符合要求的人员，可以拒绝其进入。 每次进入EPA都进行手腕带和鞋的检测,EPA中的工作规范,操作敏感器件之前一定要戴好手腕带，并确保接好接地后再进行操作。 外来人员需工作区人员同意才能进入工作区。进行操作或检查前必须戴好手腕带，并接好地。 使用离子风机的工作台，必须先开离子风机再进行操作，工作完毕后再关离子风机 桌面保持清洁，不必要的物品一律移出工作区 不可避免的绝缘材料放入屏蔽袋或远离敏感器件30厘米以上 在填写记录区填写资料,桌面的处置,每天检查接地扣是否正确接地，保证接地连接牢固 使用耗散材料，避免过强的放电电流（有敏感器件操作的不锈钢台面必须铺防静电桌面垫） 注意防静电台垫清洁剂必须得到ESD工程师的许可,本教材由华诺丰源提供,工作区静电源的防范,注意可能产生静电的绝缘材料： 普通塑料包装袋、文件袋、泡棉等 塑料凳子 笔、键盘、鼠标 CRT显示器 纸张：有可能是也有可能不是，因此首先要有ESD协管员评估 有时黑色的包装材料也可能是绝缘材料,防静电桌面垫,确保工作界面静电足够小和工作表面接地而设计 静电泄放电流控制 容易接地 摩擦电压小 寿命长，耐磨损 耐热、抗常规腐蚀,多层结构：面层为耗散材料，下层为导电材料 面层一般为内混式抗静电剂制成（可能对酒精、丙酮等非极性清洗剂敏感）。,设备和工具,设备要有良好的故障及安全接地 防静电工作区中设备的按钮、按键、手柄等部位使用防静电材料或进行防静电剂处理 有直接接触敏感器件的金属面，应加添防静电台垫，并接地,周转用品,敏感器件的周转容器使用静电耗散或导静电材料 EPA内容器接地（软接地） 移出EPA的容器屏蔽措施：须加盖或层叠形成封闭空间,移动设备,接地 桌面垫的使用（注意接地和相互间的连接）,注意接地的吊链不要断开,人体静电的泄放途径,1、人体接地： 站立状态通过防静电鞋、脚束带经防静电地板接入接地系统 坐姿通过手腕带，经共同接地点接入接地系统 2、屏蔽： 防静电服、防静电帽,手腕带,所有与静电释放敏感产品和设施有直接接触的人员在加工中或在成品处理中必须佩戴腕带； 作业员在每班开始前必须用腕带测试仪检查其连续使用性,并在ESD日检表上作记录。发现有不合格的须立即进行更换，直到检测合格为止。,佩戴防静电手腕带注意事项,1 手腕带必须贴紧皮肤，不要戴在衣服或手套上； 2 皮肤干燥的员工，如果测试失败，可在再次测试前，在戴手腕带处抹一些专用皮肤霜，以增加皮肤的导电性；,手腕带测量仪的使用,基本原理：测量配戴后的对地电阻 LOW设置750K HIGH设置10M100M(通常为10M）,防静电服,屏蔽作用防止衣物产生的静电场 通过与身体的接触，将静电通过人体手腕带防静电鞋泄放到大地,防静电服的技术要求： 1)布片之间相互导通 2)与人体有效接触 3) 覆盖内部衣物,工衣的穿着和检测,工衣的穿着 扣好衣扣，保证覆盖内部衣物； 保证袖口松紧完好，并避免内部衣物露出袖口,工衣的检测 兆欧表检测测试平台，保证阻值11012； 检测袖对袖及衣襟点对点阻值,防静电鞋,每天在人体综合阻值测量仪上检测穿戴后能否达到要求 洗涤后，或被酒精丙酮等溶剂浸渍后检测电阻值是否符合要求。 脚束带、防静电鞋套佩戴时导电带一定要通过紧贴皮肤与人体连接,防静电鞋的检测,人体综合阻值测量仪Static Shoes/Wrist Strap Tester 基本原理：测量对地电阻 LOW设置750K HIGH设置10M100M(通常为10M） 鞋的测量应当左右脚分开,线路板的持拿,正确的持拿方法如图所示：,ESDS产品的运输、存放和操作器具,1. 在运输和存放 ESDS产品时应使用防静电袋、防静电货架、防静电推车和防静电周转容器； 2. 防静电货架必须铺垫 防静电垫，并接地； 3. 运输用的防静手推车和转运车的表面必须覆盖上防静电垫，每层之间相互连接。 4. 推车的轮子必须是导电轮或使用金属链条拖地接地；,防静电包装袋,屏蔽袋、防潮袋最安全的包装袋,导电袋，一般为永久性防静电材料,暂时性防静电材料制成的包装袋，需要定期评估,注意：防静电包装袋应标注防静电标志，以示区别！,防静电材料的种类,防静电材料按防静电有效性时间长短分为： 永久性防静电材料； 暂时性防静电材料；,暂时性防静电材料一般使用表面喷涂防静电剂或材料混入防静电剂制成。有效性从几个月到二年不等。 永久性防静电材料一般使用填充添加炭粉、碳纤维、金属及金属氧化物等工艺