ESD的意义及防护简介.ppt

ESD的意義及防護簡介 DMD- QA 李錦光 序序 言言 (ELECTROSTATIC DISCHARGE) “靜電放電” 已被認為是造成對靜電放電 敏感電子零件的失效、劣化、潛在失效的主要 凶手,而導致戰艦、飛機、發射和導引系統、電 子和資訊設備出現故障,使得如此昂貴的設備變 得毫無可靠度可言。 目目 錄錄 一.靜電系列概念及產生原理 二.靜電對電子工業的危害 三.靜電控制原理 四.靜電標示及其意義 五.如何建立抗靜電的工作站 六.生產現場靜電防護須知 静电的概念 靜電是物體表面過剩或不足的靜止電荷 1、静電是一种電能，它留存物体表面；静 電是正電荷和负電荷在局部范围内失去平衡 的结果；静電是通过電子或离子转移而形成 的。 2、静電现象是電荷的产生 和消失的过程中产生的電现 象的总称。 靜電產生的原理 電子圍繞原子核運動,一有外力即脫離軌道,離開 原來的原子而侵入其他的原子 A原子因缺少電子數而帶有正電現象, 稱為陽離子。 B原子因增加電子數而帶有負電現象, 稱為陰離子。 外力包含各种能量, 如動能,位能,熱能,化學能,電磁能等. 靜 電 識 知 靜電的概念 靜電是電荷的產生與消失過程中產生的 電電 現現 象象 的 總 稱 特特 點點 高電位 低電量 小電流 作用時間短 復現性差 瞬間現象多 受濕度影響較大 1. 接触起電 當兩個不同的物體相互接触時就會使得其中一個物體 失去一些電荷带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物 体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会 积累使物体带上静电。 A. 剥离塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起 电B. 脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。 C. 摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平 衡的过程。实质上是接触分离起电。 例 当带電物体接近不带電物体时会在不带電的导体的两 端分别感应出负電和正電 2. 感應起電 A B C 3. 热電和压電起電、喷射起電等 气体, 液体的流動與噴射 靜 電 識 知 靜電產生的物理過程 接 觸 電荷轉移 偶電層形成 電荷分離 靜電 產生的方式 接 觸 摩 擦 沖 流 冷 凍 電 解 壓 電 溫 差 . 靜電產生 在各種SMT生產現場易產生的靜電壓值 靜 電 識 知 靜電產生的物理效應 力學效應(靜電吸附) 放電效應(ESD) 放電感應效應(靜電感應) 何謂靜電放電(ESD): Electro-Static Discharge 由不同靜電電位的物體因直接接觸或因靜電場 的感應而導致物體間電荷的移動;靜電放電的快速電 荷移動會產生很大的瞬間電流. 強的電場和電磁輻射等,它們如通過或接近電子 零件時,便會加以破壞. 通常,放電是電荷迅速流動,在一靜電放電過程 中,電荷的迅速流動會引起很大的瞬間電流,強烈的 電場和電磁輻射。當放電通過或接近電子零件時,會 損毀電子零件。 靜電放電敏感項目(ESDS): 對15.000伏特以下的靜電放電敏感的電氣和電 子零件及裝配品和設備;CMOS,NMOS,JFET和其 他低功率零件對靜電入電最敏感 具有限制靜電放電電壓低於靜電放電敏感零件 的敏感水準的靜電放電保護材料和設備的區域 靜電防電保護區(ESD PROTECTED AREA): 局部處理(TOPICAL INTESTATE): 加在一絕緣材料的表面以降低其摩擦生電的能力 的一種化學劑 在一局部的表面上利用對空氣分子充電形成正.負 離子來消耗靜電電荷的設備 游離器(IONIZER) 電場屏蔽(FIELD SHIELDING): 利用傳導容器當做靜電和電磁線的障礙物,使被包 裝的東西不會感覺到容器表面的電荷 硬接地(HARD GROUND): 將一金屬棒或金屬板埋入地下,使其接地電阻在 1.0以內 軟接地(SOFT GROUND) 藉由一電阻(一般為1M)來限制從可評估的電壓源 而來的電流在5mA以下,來隔離一硬接地的任何點. 等位結合,分路 (EQUIPOTENTIAL BONDING,SHUNTING): 一零件或裝配品的零件腳和端子連接在一起后, 通過一低阻抗, 可大大地降低靜電放電的損害 高傳導材料(BULK CONDUCTIVE MATERIAL): 在熱塑性樹脂或其它一般性的絕緣材料內加入 一傳導物質或金屬(一般是碳膜)以降低電阻系數在 傳導范圍內 抗靜電材料(ANTISTATIC MATERIAL): 在一熱塑性樹脂或其它一般性的絕緣材料內加入 一抗靜電物質使它有抗拒摩擦生電的電荷和降低電 阻系數在抗靜電范圍內 由靜電作用對各類SMD的擊穿電壓 靜電對電子工業的危害形式 1、靜電吸附 2、靜電放電引起的器件擊穿 3、靜電感應 4、靜電放電時產生的電磁脈沖 硬擊穿:一次性造成芯片介質擊穿, 燒毀等永 久性失效。 軟擊穿:造成器件的性能劣化或參數指標下降 而成為隱患。 電磁脈沖導致電路出現錯誤, 設備 誤動作。 靜 電 識 知 靜電對半導體元件的不良影響(一) 靜 吸 附 電 靜電 粒子 塵埃 粒子 靜電吸附使 IC等半導體 制程良率受 到影響,同時 為了防止靜 電吸附工廠 對於制程空 氣的潔淨投 入極大成本 靜 電 識 知 靜電對半導體元件的不良影響(二) 靜電放電(ESD)引起器件擊穿 接觸-分離,摩擦,感應致人體 /設備等產生並釋放靜電荷 芯片局部被形成硬擊穿或軟擊穿 靜 電 識 知 靜電對半導體元件的不良影響(三) 靜電感應之靜電源使半導體蕊線,工具 ,包裝容器等產生較高靜電壓,會對半 導體蕊片介質放電 芯片局部被形成硬擊穿或軟擊穿 容器等上感應靜 電形成靜電壓,電 靜 電 識 知 靜電對半導體元件的不良影響(四) 1 0 1 0 靜電放電時產生 的電磁脈沖信號 計算機正常工 作時電平信號 受幹攏后計算機 產生翻轉信號 靜電放電時產生的電磁脈沖 可使計算機產生誤動作, 強能量脈沖,可使靜電敏感器件破壞 電子產品生產中的典型靜電源 地板 工作面 主要設備 清潔室 原材料 生產輔助物 包裝材料 身體 衣服 程序 牆壁 天花板 光源固定器 通風架 靜 電 識 知 電子廠典型靜電源 電子裝配生產中的靜電源(1) 工作服工作服: 同外物摩擦可產生6000V以上的靜電電壓並使人體電, 從而通過人體放電使器件電介質擊穿. 工作鞋工作鞋: 達1013 OHM以上的一般工作鞋同地面摩擦產生的靜 電傳致人體及衣服,使人體靜電不能快速泄漏從而對元 器件產生不良影響. 樹脂、浸漆封裝表面樹脂、浸漆封裝表面:該類物件包裝后,於運輸過程中同外物摩 擦,在其表面可產生幾百伏以上的靜電電壓,造成器件產 生不良影響. 靜 電 識 知 電子廠典型靜電源 電子裝配生產中的靜電源(2) 各種包裝容器各種包裝容器: 用PE、PP 、PS 、PVC 、PUR等高分子材料制備 備的包裝及元件盒其摩擦靜電壓可達1.53.5 KV. 終端台、工作台終端台、工作台: : 表面摩擦靜電,可對放置其上的電子器件放電. 各種絕緣地面各種絕緣地面: : 易產生摩擦靜電,同時也不利於靜電泄漏. 溫箱溫箱: : 熱循環空氣同箱體摩擦產生靜電,對器件熱烘處理不利. 空氣壓縮機空氣壓縮機: : 空氣的劇列流動或介質與噴嘴摩擦產生靜電可損壞 電子器件. 某些電子生產設備某些電子生產設備: : 焊烙鐵,波峰焊機等某些元件裝配設備可因 其本身的電流/電壓變化感應靜電電壓而損壞電子器件. 靜 電 識 知 電子廠典型靜電源 人體靜電源 步 行 起 電 摩 擦 起 電 靜 電 感 應 起 電 人體靜電 產生原因 人體對地的電阻 不同布料制成的服裝和濕度關系 人體電容 影響人體 帶電因素 靜電控制原理 一、靜電泄漏和耗散 1、防靜電材料 2、泄漏與接地-軟接地 硬接地 二、靜電中和 將正負離子與靜電源上的正負電荷中和, 從而消 除靜電源上積累的靜電 離子風扇, 靜電刷, 抗靜電劑 三、静电屏蔽与接地 四、增湿 對ESD敏感的符號,用來表示該物 体對ESD引起的傷害十分敏感 對ESD防護的符號,用來表示該物 体經過專門設計具有靜電防護能力 不僅表示靜電場, 同時也包括電 磁場,磁場. 不是專門針對ESD的 閃電符號的標准含義是指電 力供電的高壓對人体有危險 不應該用此符號于ESD 理想的防靜電工作台 可接受的防靜電工作台 一工作站的表面或桌面完全不需要是傳導的,只要它 不產生傷害性的靜電電荷即可. A.桌墊: 在此工作站的工作人員的皮膚一定要接地,而腕帶( 靜電手環)是最安全,最方便,最易監督和最便宜的方法.腕 帶不是只接到桌面而已,而是接到桌面后再由桌面接到大 地.桌面的接地,是連在腕帶連接到大地接地的同一點.腕 帶一定要有最少250K的電阻才能排除電擊的可能. B.接地: C.腕帶: 珠鏈式腕帶附件手鐲式腕帶FRED腕帶 D.抗靜電包裝材料 1-1.生產場地防靜電規定 f.使用三相五線制供電,其大地線可以作為防靜電地線; a.禁止直接使用木質地板或鋪設毛.麻.化縴地毯; b.可選用防靜電活動地板或在普通地面上鋪設防靜電地 墊,並有效地接地; c.允許使用經特殊處理的水磨石地面; d.防靜電系統必須有獨立可靠的接地裝置,接地電阻一般 小于10; e.防靜電地線不得接在電源零線上,不得與防雷地線共用; g.接地主干線截面積應不小於100mm2,支干線截面積不 小于6mm2,設備與工作台的接地線應采用截面積不小于 1.25mm2的多股塑料導線; h.接地主干線的連接方式應采用縴焊; i. 設備的防靜電連接端應保証接觸可靠,易裝拆,允許使 用各種夾式連接器; j. 天花板材料應選用抗靜電型材料制品,一般可使用石膏 板制品,禁止使用塑料制品; 1-2.生產場地防靜電規定 k.生產場所的牆面可使用抗靜電牆紙,一般右使用石 灰涂料牆面,禁止使用普通牆紙和塑料牆紙; l. 生產場所的環境相對濕度以不低于50%為宜; m.在不對產品造成有害情況下,允許使用增濕設備,以 增加溫度; n.防靜電工作區的進口處,應設明顯標記,警示標記要 符合國家標准;進口處應配置離子化空氣風浴裝置 1-3.生產場地防靜電規定 a. 靜電安全工作台:由工作台.防靜電桌墊.腕帶接頭和接 大地線等組成; b. 防靜電桌墊上應有兩個以上的腕帶接頭; c. 靜電安全工作台上不允許堆放塑料盒等易產生靜電的雜 物,圖紙資料應放入防靜電文件袋內; d. 防靜電腕帶:直接接觸靜電敏感器件的人員均須帶防靜 電腕帶,腕帶與人體皮膚有良好接觸,腕帶系統對電阻值 應在106-108范圍內; 2-1.生產場地防靜電設施 e. 防靜電容器:生產場所的元件承料袋,周轉箱,PCB料架 等應具備靜電防護作用,不允許使用金屬和普通容器, 周轉箱等必須接地; f. 防靜電工作服:進入靜電工作區的人員和接觸SMD的人 員均應穿防靜電工作服,工作服面料應符合國家標准; g. 在相對濕度大于50%環境中,防靜電工作服允許范圍選 用純棉制品; 2-2.生產場地防靜電設施 h. 進入工作區的人員必段穿防靜電工作鞋,防靜電工作鞋 應符合國家標准,穿普通鞋者應使用導電鞋束或腳跟帶; i. 生產線上用的傳送帶和傳動軸,應裝有防靜電接地的電 刷和支杆; j. 對傳送帶表面可使用離子風靜電消除器; k. 生產場所使用的組裝夾具,檢測夾具,焊接工具,儀器等 都應設制良好的接地線. 2-3.生產場地防靜電設施 防静电用品 一、人体静电防护系统 二、防静电地坪 三、防静电操作系统 四、特殊用品 一、人体静电防护系统 防静电用品 静电手环 1、必须与皮肤接触 2、每天进行点检 3、工作时必须接地 静电服 静电鞋、袜、手套、帽 二、防静电地坪 防静电用品 1、防静电橡胶板地面 2、防静电塑