企业培训_esd培训文件

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 ESD ELECTROSTATICDISCHARGE 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 ESD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放电只要消除上面任意一点 ESD就可被控制 ESD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 ESD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 ESD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 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 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 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 1000 20000 击伤的原因 带电体 高电压的静电放电 不带电的或不受控的带电体 过高或过低 静电的产生 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 静电的产生 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 静电的产生 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2个ESD事件 A A A B B 静电的产生 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 A A B B 接触带电是经常遇到的现象 静电放电的基本模式 人体 机械放电模式 Humanbody MachineModel 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 接地表面 元器件 静电放电的基本模式 充电元器件放电模式 ChargeDeviceModel 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 ICTUBE 静电放电的基本模式 电磁场感应放电模式 FieldInducedModel 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 静电控制的基本方法 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 静电控制的基本方法 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 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 静电控制的基本方法 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 静电控制的基本方法 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 静电控制的基本方法 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 材料的特性 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 1 1011ohms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 1 105ohms如 水 金属 材料的特性 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 1 105 1 1011ohms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 1 108 1 1011ohms如 电胶木 材料的特性 1 0E 121 0E 111 0E 101 0E 91 0E 81 0E 71 0E 61 0E 51 0E 41 0E 30ohm cm VolumeResistivityASTMD991 SurfaceResistanceEOS ESDS11 11 SurfaceResistivityASTMD 257 STATICDISSIPATIVE STATICDISSIPATIVE CONDUCTIVE INSULATIVE INSULATIVE CONDUCTIVE 0ohm STATICSHIELDING 0ohm sq ESD检测方法 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 ESD检测方法 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 ESD检测方法 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1 104 1 109ohms 表面电阻表 被测物 表面须平整且与测试表接触良好 ESD检测方法 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 5 105 1 109ohms 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 ESD检测方法 椅子的表面电阻要求 10 1 1011ohms 表面电阻表 ESD检测方法 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 ESD检测方法 地面的表面电阻要求 10 1 1011ohms 表面电阻表 地面 必须平整并保持良好接触 ESD检测方法 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 ESD检测方法 电烙铁要求 直接接触关键元器件的部分地区 1V ESD公共地 示波器 mV档 ESD检测方法 电动螺丝刀要求 直接接触关键元器件的部分 1V ESD公共地 示波器 mV档 ESD检测方法 焊锡丝要求 直接接触关键元器件的部分 1V ESD公共地 示波器 mV档 带弯角的铜管 ESD检测方法 人体模式要求 HBM 10V ESD公共地 示波器 mV档 金属圆棒 操作员 手腕带 ESD检测方法 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 被测物 静电场表的传感器距被测物1英寸 ESD检测方法 包装材料 容器以及夹具的材料 的表面电阻要求 105 1 1011ohms 包装材料