实用全面的ESD培训文件-P公司

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 快速放电只要消除上面任意一点，

2、ESD就可被控制。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。5ESD 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

3、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。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

4、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。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。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。 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

5、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不带电的或不受控的带电体（过高或过低）（过高或过低）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 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 (P

6、VC) 硅硅聚四氟乙烯 (Teflon)+-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。AAABB12静静 电电 的的 产产 生生 接 触 带 电A_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

7、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (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。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-S5.1(HBM),IEC61340-3-1(HBM), IEC61340-3-2(MM) 接 地 表 面元器件14 静静

8、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 TUBE15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-+ + + -(c)元器件带负电荷(d)第二次放电+ + +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

9、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

10、材料。 屏蔽袋 粉红色防静电袋+ + + + + +ESDSusceptibleParts- - - - - -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21

11、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）。 表 面 电 阻1105ohms 如： 水， 金 属。 22 材材 料料 的的 特特 性性 静 电 消 散 性 材 料 电

12、 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23 材材 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

13、 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/sq24ESD 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

14、器件制造防静电标准) 1 (IEC/CECC标准)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）27ESD 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28ESD ES

15、D 检检 测测 方方 法法 椅子的表面电阻要求: 1011011ohms表面电阻表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)31ESD ESD 检检 测测 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1V32ESD 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

16、地示示 波波 器器 （mV mV 档）档）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）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 波波 器器 （mV mV 档）档） 带带 弯弯 角角 的的 铜铜 管管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37ESD ESD 检检 测测 方方 法法 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