ESD技术要求和测试方法

严格管理不断创新

持续改进客户满意ESD-

技术要求/测试方法by：制程质保证部2019下一页ESD产生及危害静电放电(ESD)是静电荷在两个由静电源产生的带有不同电位的物体之间快速传递的现象。当静电荷接触或接近静电放电敏感（ESDS）元器件时会对元器件造成损伤。操作或处理不当会使ESDS元器件失效或发生元器件性能的改变，这些失效可能会立即发生或潜伏起来，立即失效的结果可以单独测试、返工或报废，而潜伏失效的后果是最严重的，即使产品通过了检验和功能测试。仍有可能在送到客户手中后失效。对我司来说，如果ESD导致的LED模组立即失效，能通过检测手段拦截住；如果导致潜伏失效，可能会导致LED模组到客户处甚至是做成整灯到终端客户在行驶过程中才会失效。对客户来说，在组装成品灯时，如果由ESD导致ESDS产生立即失效或潜伏失效，也会产生类似上面的风险。而历史上因ESD导致的整灯失效也是有的。所以，建立一套完整的ESD控制程序，并严格执行操作，提前做好ESD防护是十分必要的。人体对元器件放电孤立导体对元器件放电必要的绝缘体对元器件放电整灯厂ESD失效简单原理我司ESD影响产品的简单例子下一页前言ANSI/ESDS20.20，即建立静电放电控制程序方案——电气/电子零件、装置和设备的防护（不包括电启动爆炸装备），是美国标准学会（ANSI）与静电放电（ESD）协会共同发布的ESD国际标准，目前最新版为2014版。静电放电（ESD）协会：/美国国家标准学会：/我司遵循ANSI/ESDS20.20，建立ESD（静电释放）控制程序下一页目录目录接地/等电势连接EPA区域划分产品认可标识符合性验证必要绝缘体孤立导体包装名词解释返回目录下一页名词解释ESD（ElectroStaticDischarge）——静电放电ESDS——静电放电敏感ESD接地——导体与耗散材料连接到能供给或接受大量电荷的物体（如大地、舰船或运载工具外壳等）等电势连接——导体与耗散材料通过电气互联，之间形成了相同的电势（位）EPA（ElectroStaticProtectedArea）——静电防护区域产品认可——在初始选择防静电设备和材料时，需要对这些产品进行认可，以确认其符合防静电方案要求。产品认可可以使用产品规范复查，独立实验室评估或内部实验室评估三种方法中的任何一种方法符合性认证——在使用防静电设备和材料时，需要对这些产品进行周期性的验证，以确认其符合防静电方案要求必要的绝缘体——在EPA区域以内，生产过程中必须使用到的绝缘体。需要对其进行周期性的验证，以确认其符合防静电方案要求孤立导体——在EPA区域以内，所有未接地或未等电势连接的导体。需要对其进行周期性的验证，以确认其符合防静电方案要求q返回目录下一页接地/等电势连接接地/等电势连接目的是确保静电放电敏感物件、人员以及其它所有接触到静电敏感物件的导体（包括静电耗散材料）处于相同的电势。测量方法：1，使用测量表电阻档测量设备接地导体电阻2，使用测量表电阻档测量辅助接地到设备接地导体的电阻3，等电势连接测量见后续各单元公共接地点到设备接地电阻测量输出(插座)设备接地公共接地（母排）金属底座或管道手腕带两种公共接地点到辅助接地的工作站交流设备接地辅助接地金属底座或管道公共点接地货架ESD地板/垫子工作表面典型的等电势连接的现场服务工作站ESD地板/垫子ESD鞋类人员手腕带工作表面货架等电势连接（公共连接点）到工作表面Gp到工作表面（桌垫）Gp到地板垫Gp跳线设备接地辅助接地（可选）到手腕带Gp公共点接地（举例）接地/等电势连接返回目录下一页EPA区域划分EPA区域划分一个EPA区域可能包括单个的工作站，一间房，或一栋建筑单个工作站房间建筑储存（进料）印刷贴片回流焊包装储存（出货）组装EPA配置举例所有处理没有静电放电保护覆盖或包装的静电放电敏感（ESDS）物件、零件、组件和装置的行为均应在静电放电保护区（EPA）内进行，静电防护保护区应该有清晰辨识的边界，下图是EPA配置的一个例子。我司电子料仓库区域，电子料检验区域，SMT段电子料线边仓区域，SMT、组装生产区域，GP12、成品检验区域，包装区域，相关的样品间，实验室等均属于EPA区域，使用ESD标识地板胶带作为EPA区域边界。三角头所指的方向为EPA返回目录下一页产品认可人员接地手腕带系统电阻测量：目前测试方法最新为：ANSI/ESDS1.1-2013测试方法如右图：手腕带系统测试腕带接地线下一页产品认可人员接地鞋类/地板系统结合人的电阻测量：目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM97.1-2015测试方法如下图：预处理和测试环境：相对湿度（RH）：12%RH(±3%)，温度：23℃（±3℃）；已安装的防静电地面在周围环境下测试（部分地板材料湿度对电阻影响较大，请与供应商讨论此特性）。手持电极或手腕带地板绝缘体制造者为地板建立的接地连接到电气接地下一页产品认可人员接地鞋类/地板系统（续）结合人的电压测量：目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM97.2-2016测试方法如下图：预处理和测试环境：相对湿度（RH）：12%RH(±3%)，温度：23℃（±3℃）；已安装的防静电地面在周围环境下测试。可接地点下一页产品认可EPA（静电防护区域）-技术要求下一页产品认可EPA（静电防护区域）——工作表面（包括货架和移动设备）点对可接地点测量工作表面点对可接地点和点对点电阻测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM4.1-2017测试方法如下图：所有的样品在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。低湿度环境：12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。样品数至少3个。点对点测量下一页产品认可EPA（静电防护区域）——工作表面（包括货架和移动设备）货架点对可接地点和点对点电阻测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM4.1-2017测试方法如下图：所有的样品在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。低湿度环境：12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。样品数至少3个。点对可接地点电阻测量点对点电阻测量绝缘支撑表面绝缘支撑表面不锈钢板下一页产品认可EPA（静电防护区域）——工作表面（包括货架和移动设备）移动设备点对可接地点和点对点电阻测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM4.1-2017测试方法如下图：所有的样品在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。低湿度环境：12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。样品数至少3个。点对可接地点电阻测量点对点电阻测量下一页产品认可EPA（静电防护区域）——手腕带+线、腕带手腕带+线电阻测量腕带电阻测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDS1.1-2013腕带测试装置及方法如下图，手腕带+线测试装置一样，测试时将接地线安装到腕带上再进行测试即可。固定金属圆筒测试探头可移动的金属圆筒测试探头下一页产品认可EPA（静电防护区域）——人员接地连接件（非监测）人员接地连接件（非监测）即使用腕带接地插座，目前测试方法最新为：ANSI/ESDS6.1-2014测试方法使用电阻测量计直接测量接地连接件电阻。下一页产品认可EPA（静电防护区域）——鞋类（不包括脚筋带类）单鞋类电阻测量和鞋类系统电阻测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM9.1-2014测试方法如下图，单鞋类测试样品在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。鞋类系统测试要求在低湿度环境下预处理和测量。低湿度环境12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。内有钢珠的袜子正极电极下一页产品认可EPA（静电防护区域）——脚筋带类脚筋带类电阻测量目前测试方法最新为：ESDSP9.2测试方法如下图，每种类型的样品均需在低湿度和中湿度环境下进行预处理和测试。低湿度环境12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±2%RH，23℃±3℃。每种类型的样品数：≥6pcs下一页产品认可EPA（静电防护区域）——地面材料地面材料对可接地点和点对点电阻测量，包括地板，地板垫子，地板覆盖物、涂层、漆面，地板饰面。目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM7.1-2013测试方法如下图，样品均需在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。低湿度环境12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。样品数：≥5pcs下一页产品认可EPA（静电防护区域）——座椅座椅电阻测量。目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM12.1-2013测试方法如下图，样品均需在低湿度环境下进行预处理和测试。低湿度环境12%±3%RH，23℃±3℃。样品数：3pcs下一页产品认可EPA（静电防护区域）——离子发生器离子发生器放电时间和残留电压测试。目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM3.1-2015测试原理和测试方法如下图，下一页产品认可EPA（静电防护区域）——电焊、电拆焊手工工具电焊、电拆焊手工工具尖端对地电阻、尖端到电源线接地导体的电压和漏电电流目前测试方法最新为：ANSI/ESDS13.1-2015测试原理和测试方法如下图，下一页产品认可EPA（静电防护区域）——静电控制衣服静电控制衣服点对点电阻（RPP）测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM2.1-2013测试方法如下图，样品均需在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。低湿度环境12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。样品数：每种样式：≥3pcs下一页产品认可EPA（静电防护区域）——可接地静电控制衣服可接地静电控制衣服点对点电阻（Rpp）和点对可接地点电阻（Rpgp)测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM2.1-2013点对点电阻测量与静电控制衣服一样；点对可接地点电阻测试方法如下图，样品均需在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。低湿度环境12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。样品数：每种样式：≥3pcs下一页产品认可EPA（静电防护区域）——可接地静电控制衣服系统可接地静电控制衣服系统点对点电阻（RPP）和点对可接地点电阻(Rpgp)和Rpgp-BCP到衣服可接地点测量（使用固定装置）和结合人员的可接地静电控制衣服测量目前测试方法最新为：ANSI/ESDSTM2.1-2013测试方法如下图，样品均需在低湿度和中湿度环境下都要进行预处理和测试。低湿度环境12%±3%RH，23℃±3℃；中湿度环境：50%±5%RH，23℃±3℃。样品数：每个制造商的每种款式：≥3pcs返回目录下一页符合性验证注：符合性验证测试方法均遵循ESDTR53-2018ANSI/ESDS20.20标准中只对阻抗的上限进行了规定，而实际中考虑人员安全和避免快速放电，需要增加电阻下限的管控，一般情况下在等电势连接各环节内串联1MΩ（即1.0×106Ω）电阻，可有效保证人员安全，另外避免快速放电的耗散材料电阻要求≥1×104Ω，故要求等电势连接的各系统下限阻抗1×106Ω。注：即使这样，也不能取消或代替或替换人员安全的相关法律法规要求。下一页符合性验证接地/连接系统工作站电插座和人员可接地点到参考接地电阻验证电插座验证项目：a，插座输出端零线与设备接地导体线均存在且相互不相连；b，火线与零线未接反；c，火线与设备接地导体线未接反；c，设备接地导体电阻≤最大允许电阻。人员可接地点使用直流欧姆计测量人员可接地点到参考接地之间的电阻。ESD防护工作表面（垫子）ESD防护标识ESD防护工作表面ESD防护工作表面（垫子）ESD防护工作表面（垫子）人员接地公共点接地设备接地下一页符合性验证工作表面工作表面到参考接地的电阻验证测试方法如下图，易磨损和脏污区域应进行测量为确保工作表面未恶化，可采用测量点对点电阻的方法进行验证电极到设备接地公共点接地设备接地下一页符合性验证手腕带手腕带系统电阻验证测试方法包括两种，使用综合测试仪和仪表进行测试，如下图，使用综合测试仪测试手腕带使用仪表测试手腕带鞋类鞋类系统（仅人和鞋类）电阻验证测试方法包括两种，使用综合测试仪和仪表进行测试，使用综合测试仪只需双脚站立在测试电极上，然后用手按住接触片即可；使用仪表测试如下图，鞋类包括鞋子，脚筋带，靴类使用仪表测试ESD鞋类下一页符合性验证地板地板电阻验证测试方法如下图，易磨损和脏污区域应进行测量为确保地板材料阻抗合适，采用测量点对点电阻的方法进行验证椅子椅子接地系统电阻（通过ESD地板接地）验证测试方法如下图，测试区域除图所示，还可选靠背背部中心，脚圈，扶手易磨损和脏污区域应进行测量ESD地板测试ESD椅子测试到设备接地下一页符合性验证空气离子发生器空气离子发生器放电时间和残留电压验证测试方法如下：放电时间：按照测试仪器说明书操作，测试空气离子发生器使孤立导电板电压衰减的时间进行测试。残留电压：按照测试仪器说明书操作，测试空气离子发生器使孤立导电板电压衰减到平衡时的电压值。移动设备移动设备接地系统电阻（通过接地的地板）验证注：使用接地线接地的移动设备按照工作表面进行验证测试方法如下图，易磨损和脏污区域应进行测量ESD移动设备测试下一页符合性验证电焊/电拆焊手工工具电焊/电拆焊手工工具验证包括对地电阻（热烙铁和冷烙铁）和端电压及漏电流两种测试方法如果使用设定好的综合测试仪，可按综合测试仪操作说明书进行测试。如果没有，参考产品认可章节测试方法（ANSI/ESDS13.1-2015）下图为电阻测量示意图恒定（连续）监控器恒定（连续）监控器运行情况验证恒定（连续）监控器设计用来对手腕带系统进行不间断的监控。也可以为ESD工作表面对参考接地的连接提供监控回路。测试方法按照监控器厂商指导进行。如下图所示，电阻测量示意图ANSI/ESDS20.20-2014只对电阻限制进行了规定，而ESDTR53-01-2018关于电焊/电拆焊手工工具的符合性验证里的13.1目的，推荐两种测试都执行。插入式插座下一页符合性验证服装可接地静电控制衣服和面与可接地点验证测试方法分两种，如下图所示，使用综合测试仪测试可接地静电控制衣服系统结合人手持探针和仪表可衣服测试设定静电控制服装和可接地静电控制服装点对点验证测试方法如下图所示，绝缘表面下一页符合性验证服装（续）静电控制服装和可接地静电控制服装悬挂夹钳验证夹钳电极图和测试方法如下图所示，夹钳电极图点对点电阻测量方法返回目录下一页必要的绝缘体必要的绝缘体必要的绝缘体静电电场强度或静电电势验证使用静电场测量仪或非接触式静电电压计按照说明书进行测量，如右图所示，返回目录在采购或使用绝缘体物品之初应识别判定是否为必要的绝缘体，所有非必要的绝缘体（如咖啡杯、食品包装、个人物品等），应全部移到EPA区域以外如果距离ESDS（静电放电敏感）物件30cm以内的必要的绝缘体测量数值＞2000V/英寸时，需要对此必要的绝缘体做如下操作：A，分离ESDS物件与必要的绝缘体距离超过30cm；或，B，使用离子发生器或其它减少电荷技术来中和电荷如果距离ESDS（静电放电敏感）物件2.5cm以内的必要的绝缘体测量数值＞125V/英寸时，需要对此必要的绝缘体做如下操作：A，分离ESDS物件与必要的绝缘体距离超过2.5cm；或，B，使用离子发生器或其它减少电荷技术来中和电荷下一页孤立导体孤立导体孤