企业培训_静电基础与防护培训教材

静电基础与防护培训 前言 冬天脱毛衣的时候 用梳子梳头发的时候 走在地毯上手碰金属门把的时候 电脑 电视的屏幕 屏幕上会吸附灰尘 烘衣服产生静电 甩不掉的塑料包装 冬天人与人接触 这是静电放电 ESD 在作怪 培训纲要 一 静电基础1 基本概念2 静电的产生3 静电的特点4 静电类型5 静电的危害 二 静电防护静电防护 Why 静电防护 Who 静电防护 Where 静电防护 What 静电防护 How 三 常见的静电防护规范的实例 1 基本概念 静电 就是物体所带的相对静止 非完全静止 而是缓慢移动 的电荷 它所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场 电荷 物质都是由分子组成 分子是由原子组成 原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成 在正常状况下 一个原子的质子数与电子数量相同 正负平衡 所以对外表现出不带电的现象 但是电子环绕于原子核周围 一经外力即脱离轨道 离开原来的原子A而侵入其他的原子B A原子因缺少电子数而带有正电现象 称为阳离子 B原子因增加电子数而呈带负电现象 称为阴离子 如图所示 一 静电基础 1 基本概念 静电放电 ESD ElectrostaticDischarge 带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移 有两种形式 接触放电 电场击穿放电 静电敏感度 ESDS ElectrostaticDischargeSensitivity 元器件所能承受的静电放电电压值静电敏感器件 ESSD ElectrostaticSensitiveDevices 指对ESD的承受能力较低 在制造 运送 储存和测试等过程中容易因静电放电而遭受损伤的器件EPA ESDProtectArea ESD防护区域 指为保障静电敏感器件免受静电伤害而采用必要的防静电材料和设备而建立起来的区域 2 静电产生 接触性带电 2 静电产生 摩擦带电 2 静电产生 传递带电 2 静电产生 剥离带电 2 静电产生 喷射带电 3 静电的特点 高电位 可达数万至数十万伏 操作时常达数百至数千伏 人通常对3KV以下静电不易感觉到 低电量 毫库仑级 mc 小电流 微安级 uA 作用时间短 微秒级 us 表现为瞬态的现象多 所以静电测量时复现性差受环境影响大 特别是湿度 湿度上升则静电积累减少 静电压下降 3 静电的特点 人体模式 HBM 人体自身携带静电 接触产品后静电传导至产品 4 静电放电及常见类型 机器模式 MM 工序上使用的设备 仪器 工装夹具 传递装置携带静电 接触产品后静电传导至产品 因其放电电阻要比人体模式小很大 故破坏性更大 4 静电放电及常见类型 带电元器件模式 CDM 产品在作业时相互摩擦 碰撞产生静电 且元器件引出腿接地时 壳体将通过芯体和引出腿对地放电 4 静电放电及常见类型 场感应模式 接地的ESD敏感元件处于静电场中的一种静电放电模式 4 静电放电及常见类型 在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动 人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏 下表是在两种不同湿度条件下人体活动产生的静电电位 在干燥的季节 人体静电可达几千伏甚至几万伏 人体活动 人体身上的静电有多高 人带上很高电压的静电会有什么生命危险吗 人身体上能带多高电压的静电 带上很高的静电会有什么生命危险吗 人体静电极端电位值是多少 人体带上5万伏高压静电时没有不适的感觉 人体带上8万伏高压静电时依然面带微笑 人体带静电10万伏 最高试验过12万伏 时也没有生命危险 除静电对人体电击外 作者近期的研究 国家自然科学基金资助项目 表明 静电放电产生的电磁场强度很强 近场峰值电场可达几百伏 m到几kV m 且频率非常宽 几十兆至几千兆以上 作者认为这种强电磁场作用时间短但其强度远比手机辐射的电磁场强 且人体活动多时放电的次数非常多 通常在2千伏以下的放电人体是没有电击感觉的 其对人体的作用是不可忽视的 人体长期遭受静电电击和这种强电磁辐射的作用是不利的 所以应穿防静电服与防静电鞋 静电对人体有害吗 5 静电的危害 直接作用与间接作用 软击穿 产品可靠性 寿命 性能降低 硬击穿 产品失效 静电吸附灰尘 改变线路间的阻抗 影响产品的功能与寿命 ESD以极高的强度很迅速地发生 释放电子流 通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路 在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔 引起即时的和不可逆转的损坏 更加严重的是 这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效 其它90 的情况 ESD损坏只引起部分的降级 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试 而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效 其结果是最损声誉的 对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方 静电放电危害原理及其严重性 静电的基本物理特性为 吸引或排斥 与大地有电位差 会产生放电电流 这三种特性能对电子元件产生四种影响 1 静电吸附灰尘 降低元件绝缘电阻 缩短寿命 2 静电放电破坏 使元件受损不能工作 完全破坏 3 静电放电电场或电流产生的热 使元件受伤 潜在损伤 4 静电放电产生的电磁场幅度很大 达几百伏 米 频谱极宽 从几十兆到几千兆 对电子产品造成干扰甚至损坏 电磁干扰 如果元件全部破坏且能在生产及品管中被察觉而排除 影响较小 如果元件轻微受损 在正常测试下不易发现 在这种情形下 常会因经过多工序之加工 甚至已在使用时 才发现破坏 这其中 不但检查不易 而且其损失亦难以预测 要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题 而且如果在使用时才察觉故障 其损失将可能巨大 静电对电子产品损害有哪些形式 1 隐蔽性人体不能直接感知静电除非发生静电放电 但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉 这是因为人体感知的静电放电电压为2 3KV 所以静电具有隐蔽性 2 潜在性有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降 但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患 因此静电对器件的损伤具有潜在性 3 随机性电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢 可以这么说 从一个元件产生以后 一直到它损坏以前 所有的过程都受到静电的威胁 而这些静电的产生也具有随机动性性 其损坏也具有随机动性性 4 复杂性静电放电损伤的失效分析工作 因电子产品的精 细 微小的结构特点而费时 费事 费钱 要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器 即使如此有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别 使人误把静电损伤失效当作其他失效 这在对静电放电损害未充分认识之前 常常归因于早期失效或情况不明的失效 从而不自觉地掩盖了失效的真正原因 所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性 5 严重性 引起多层次的浪费 甚至因为产品的性能差而招致客户投诉 索赔等 静电对电子产品损害有哪些特点 静电损坏实例 漏电 开路 短路等类型不良 附我司半导体器件的静电防护等级 人体静电可以损毁任何一个常用半导体器件 二 静电防护 为什么要进行ESD控制 Why 哪些人要参与进行ESD控制 Who 在哪些地方需要进行ESD控制 Where 控制什么 WHAT 怎样进行ESD控制 How 电子工业中静电防护的根本目的是在电子元器件 组件和设备的制造过程中 通过一定的途径 防止静电的力学效应和放电效应而产生或可能产生的障害 或把障害限制到最小程度 确保产品的设计性能和使用性能不因静电作用而受到损害 静电控制 WHY 静电控制 WHO 静电控制 WHERE 静电控制 WHAT EPA ESDPROTECTIONAREA 环境个人材料地板个人物品原材料温湿度工衣周转材料工作台工鞋包装材料工装夹具接地 静电控制 HOW 静电控制的原则在EPA控制区域操作所有静电敏感器件存放 运输所有静电敏感器件要用防静电材料测试和监控整个静电控制流程 静电控制 HOW EPA控制方法定义区域的防护水平区域明确定义和标识对区域内的所有导体包括人员可靠接地消除一切不必要的静电产生源运用12英寸 30cm 原则ESD防护体系文件的建立 静电控制 HOW 环境控制温度和湿度 生产制造和维修区域属于静电高风险区域 温度 20 30 相对湿度 RH 45 75 其它防静电工作区环境的温湿度一般要求 温度 20 30 相对湿度 RH 30 75 注 产品物料对环境温湿度有特殊要求时 应根据需要和实际条件采取相应的局部环境保证措施 静电控制 HOW 典型的EPA接地系统 硬接地软接地 静电控制 HOW 防静电工作台防静电台垫的尺寸应不小于工作台面的大小 防静电台垫均须正面 即防静电面 耗散层 朝上 背面 即导电层 朝下铺设 多个防静电工作台的接地线不能相互串接 应以并联方式与公共接地线连接 每块台垫 地垫 必须且只需接一根防静电地线 静电控制 HOW 静电控制 HOW 公共接地点并联 1 接地整洁有序2 接地灵活方便3 保持工作台上各设备的地电平一致4 接地可靠 静电控制 HOW 人员规范防静电工作服 工作鞋操作指引所有人员进入防静电区域必须穿好防静电工作服 防静电工作鞋或防静电鞋套 已配发工作帽的还必须戴好工作帽 工作服外部严禁携带除工卡和笔之外的金属物件 防静电鞋内不得垫鞋垫 更换工作服应在指定地点进行 不允许在设备旁边穿 脱工作服 静电控制 HOW 人员规范作业过程的防静电指引进入EPA区域前 测试腕带和人体电阻 测试通过并做好记录方可进入 接触ESSD及组件之前应戴好防静电腕带 防静电腕带插入香焦插孔中接地 要保证腕带与皮肤接触良好 确认工作区域内的工具 设备和仪器安全 可靠接地 尤其对那些经常移动的设备要特别注意 确认工作区内的静电源 例如 非防静电塑料袋 非防静电泡膜 橡胶等 远离ESD敏感器件和敏感单板 至少30CM 静电控制 HOW 在对单板 芯片 端口操作时 应穿防静电工作服 带防静电手腕且防静电手腕要可靠接地 人员规范 静电控制 HOW 设备 仪器的接地 包括计算机 便携式防静电操作台防静电工具 螺丝刀 毛刷 镊子等 腕带 手套 工衣 工鞋防静电包装材料 人员规范 工程维护现场检查点 静电控制 HOW 防静电包装 存储 转运防静电存储温度 20 30 相对湿度 RH 30 75 注意 对环境有特殊要求的 如潮湿敏感器件等 请遵照相应的专用操作指导书执行 存储器具 可用于直接存储静电敏感器件及组件的器具有 防静电器件盒 IC管 防静电袋 防静电周转箱 单板周转车等 静电控制 HOW 有线手环 佩带时应紧贴皮肤手环鳄鱼夹齿夹在已拨开绝缘层的地线上有线手环戴好后 用腕带测试仪的鳄鱼夹与手环的鳄鱼夹夹在一起 手压下测试仪的测试面 指示灯亮绿色为合格 指示灯亮红色为不合格 手环鳄鱼夹齿夹在已拨开绝缘层的地线上 静电防护的工具 离子风扇 当防静电区域内不可避免的需要使用会产生高静电的材料 必须使用离子风机 且离子风机需要要求定期清洁台式离子风机应置于工作台上且离工作区域30 50厘米左右 以保证有足够的覆盖范围和快速的静电消除 离子风机的出风口不能有异物阻挡 离子风机的平衡电压保持在50V以内 消电时间 从1000V中和到100V 应小于3秒 高风速 静电防护的工具 注 要使用效果好 生产开始要自查 角度风速要控制 保养点测不可少 防静电料盒 防静电台垫 地线 防静电袋 防静电地板 静电防护的工具 静电防护的工具 防静电工作服 不能把非防静电衣的衣领翻出盖住防静电衣的衣领 大褂衣须将扣子扣满扣好 非防静电衣的长度不能长过静电衣 不准将防静电衣的袖子挽起 不准将手表 手饰等与工作无关的装饰物品露出防静电衣外 防静电大褂衣 应保持清洁 注意 清洗时只能用手轻搓 不能用洗衣机清洗 不能使用毛刷涮洗 以免导电纤维断裂 衣服清洗应在周六 周日进行 清洗之后应及时进行检测 穿防静电鞋时可以穿棉质的袜子或不穿袜子 不得另加鞋垫 特别是绝缘性鞋垫 不得在鞋底粘贴绝缘胶片或其它涂料 保持鞋底的清洁 坐式操作的员工应保证工鞋接触地面 不得把脚抬离地面放置 防静电设备或用品及对应原理 三 常见的不符合静电控制规范的实例 未带防静电手腕手环未夹紧手环未接地 操作时的不规范操作示例 三 常见的不符合静电控制规范的实例 物料摆放乱 防静电和不防静电物料摆放在一起 既不符合ESD要求 也不符合5S的要求 三 常见的不符合静电控制规范的实例 所有移动推车上必须装上接地拖链 拖链必须有30 45厘米的长度是永远与地面接触的 三 常见的不符合静电控制规范的实例 使用离子风机消散静电 离子风机在有效范围内 三 常见的不符合静电控制规范的实例 三 常见的不符合静电控制规范的实例 用尺寸不合适的静电箱来放置ESD敏感物料 未防静电包装的物料不能放置在靠近ESD敏感器具的地方 应超过30CM 附 防静电参数测试方法 防静电主要参数及测试仪器 防静电手环测试仪 每日要点检 并且要有记录点检 真实填写 不得做假 手持式简易表面电阻测试仪 静电耗散材料的表面电阻为1 104 Rs 1 10