普通员工ESD培训教材

1、普通员工ESD培训,*有限公司 讲解人：*,静电概念,ESD （Electrostatic Discharge）的中文含意：静电放电; 因为电子产品生产中静电放电是静电危害最主要的部分，所以ESD成为静电的防护代名词;,国际主要的ESD体系,ANSI/ESD S20.20 2007 标准制订：美国静电放电协会（Electrostatic Discharge Association) IEC61340-5-1 1998 标准制订：国际电工协会（International Electrotechnical Commission) JESD/EIA625-A 1999 标准制订：美国电子工业联合会（

2、Electronic Industries Alliance),贴示：尽管3套标准的基本思想并没有显著的差异，但在要求和侧重上会有不同。,EIA625标准体系,标准制订：美国电子工业联合会（EIA） 创建于1924年，EIA成员已超过500名，代表美国2000亿美元产值电子工业制造商成为纯服务性的全国贸易组织，总部设在弗吉尼亚的阿灵顿。 EIA成员的位置对于全美境内所有的从事电子产品制造的厂家都开放，一些其他的组织经过批准也可以成为EIA的成员。目前，EIA的成员来自从生产微电子元件到设计生产复杂的工业制造系统、军事防御、空间及消费电器的广泛的电子工业领域。 EIA下设工程部、政府关系部和公共

3、事务部三个部门委员会和若干个电子产品部、组及分部。部门委员会为EIA成员提供市场统计及其他数据、技术标准、法律法规信息、政府关系、公共事务方面的技术支持。其中，技术标准的制定工作由工程委员会承担，工程委员会下设专业委员会。,EIA625-A标准体系的构成,检测及检测仪器要求 EPA及ESD工作站要求 接地 敏感器件包装要求 符合性验证 操作培训 减少静电的措施,防护等级：HBM200V,贴示1：虽然EIA625的保护的敏感电压较高，但并不代表着相关的技术要求低，部分指标的还严过ESD S20.20。,贴示2：EIA中的ESD标准相对较弱，本标准组织中除有关标识、敏感度测试、包装外没有其他的辅助

4、标准作支撑。,IEC61340-5-1标准体系,标准制订：国际电工委员会（IEC） 成立于1906年，是世界上最早的国际性电工标准化机构，总部设在日内瓦。 制订国际电工标准3000多个，并希望各国家委员会在其本国条件许可的情况下，使用这些国际标准。IEC的工作领域包括了电力、电子、电信和原子能方面的电工技术。 IEC对于电磁兼容方面的国际标准化活动有着特殊重要的作用。承担研究工作的主要是电磁兼容咨询委员会(ACEC)、无线电干扰特别委员会(CISPR)和TC77。随着电子技术的飞速发展，IEC拟在电磁兼容方面开展认证工作。 ESD相关标准制定的部门TC101静电组。 静电方面最重要标准IEC6

5、1340标准目前尚属于技术报告，但已得到多数成员的认可。IEC61340-5-1标准2000年8月获得欧洲电工技术标准委员会（CENELEC）批准，成员国推行和适用。,IEC61340标准目录,IEC61340-1：ESD总论 IEC61340-2-1：静电测量方法消电特性测试 2002 1.0ED IEC61340-2-2：静电测量方法带电特性测试 2000 1.0ED IEC61340-2-3：静电测量方法电阻和电阻率测试 2000 1.0ED IEC61340-3-1：静电影响模拟方法静电放电模拟人体模型（HBM）2006 2.0ED IEC61340-3-2：静电影响模拟方法静电放电模

6、拟机器模型（MM）2006 2.0 IEC61340-3-3：静电影响模拟方法静电放电模拟带电器件模型（CDM）待考虑 IEC61340-4-1：特别应用的测试安装地板及地面覆盖物的静电特性 2003 2.0ED IEC61340-4-2：特别应用的测试服装的测试方法 待考虑 IEC61340-4-3：特别应用的测试防静电鞋类的特性 2001 1.0ED IEC61340-4-4：特别应用的测试防静电柔性容器 2005 1.0ED IEC61340-4-5：特别应用的测试防静电鞋、地板与人体的系统特性2004 1.0ED IEC61340-5-1：电子器件的静电保护一般性要求 1998 1.0

7、ED IEC61340-5-2：电子器件的静电保护用户指南 1999 1,0ED IEC61340-5-3：电子器件的静电保护敏感器件包装测试 待考虑,IEC有关ESD保护的标准主要在其61340标准群中，其中61340-5-1、61430-5-2是核心标准，而5-1又是要求部分，因此以此标准群为依据的体系通常称为IEC61340-5-1体系。 标准群的目录如下：,IEC61340-5-1体系构成,标注和标志 EPA （ ESD保护工作区） 静电防护包装 敏感器件采购、验收、仓储和操作的要求 培训 质量责任 周期性审核,防护等级：HBM100V,贴示1：IEC61340-5-1标准在细节上，特

8、别是管理细节要求上要强于ESD S20.20，从操作性来讲，其对实践的指导性更强些。,贴示2：尽管ESD S20.20时目前认可最普遍的标准，但许多欧洲企业可能还会认同IEC61340-5-1标准，因此体系的兼容性需要考虑。,美国防静电协会（ESD Association）成立于1982年,简称ESDA，目前在世界30多个国家和地区有会员2000多个,是世界公认最权威的ESD标准制定组织之一，其标准为美国国家标准化组织所认可，在北美及亚洲部分地区广泛推行。它也是美国在IEC静电技术委员会（IEC TC101.）的代表。 ESDA共出版了30个标准，18个技术报告，内容涵盖静电防护的材料技术要求

9、、静电敏感度及静电控制材料的和产品的测试和评价。此外，ESDA还出版了大量的ESD防护的参考信息。ESDA 标准代号EOS/ESD，1994年以后的标准代号为ESD。 ESD S20.20一共发布了2个版本，第一版是1999版，公布于1999年12月，第二版为2007版，2007年3月发布。从2008年开始2007将全面取代前者。,标准制订：美国静电协会（ESDA）,ANSI/ESD S20.20标准体系,ANSI/ESDS20.20标准的发展,ESD S20.20前身是美国军标:MIL STD1686 1995年美国政府试图将前军用标准商业化 政府及军队寻找工业伙伴发展可接受的商业标准 美国

10、国防部向ESDA发出求助函 1995年4月ESDA成立工作组发展新标准 ESDA在美国军标MIL STD 1686C基础上发展形成的静电控制体系标准。经过重新定义静电控制的基本要素，并且按照ISO9000、ISO14000的质量控制要求进行了调整，使之成为一个能够控制性要求的体系标准。 同时ESDA通过对ISO审核员的培训及认证公司的授权，使这一标准能够通过第三方认证的方式进行能够认证，极大地推动了标准的推广和贯彻。,常见的静电放电现象,雷电：电压高达数亿伏； 干燥环境下的静电电击：电压可达数千伏； 绝大多数的静电放电是我们看不到的；,人们对静电的感知,人体能够感觉到静电时一般电压超过2000

11、V。静电不易感知的原因：电量小，放电时间短,一些常见动作的静电电压,静电产生的途径,接触分离； 摩擦； 剥离； 断裂； 传导； 感应； 其他：热电、光电、压电；,接触分离带电,不同物质接触分离都会产生静电。,分离带电,摩擦带电,摩擦可以看作反复的接触分离过程,工作中因摩擦或接触分离产生静电的地方,工作中的人体走动，取放物品都会产生静电 设备中的运动也有摩擦或接触分离的动作，因此也会产生静电 移动的设备如推车，也会因摩擦产生静电,决定摩擦电压的因素,接触的程度、表面的均匀度、接触压力、磨力、分离速度等因素都会影响到摩擦电压的大小。 材料的不同摩擦电压不同。 环境温度湿度的不同对摩擦电压也有重大的

12、影响。湿度越小摩擦电压越大。,剥离带电,+,+,+,同种物质的剥离和不同物质间的剥离都会产生静电,物质原有的电荷平衡被打破，两边带上相反的电荷,不干胶带、胶贴、传送带等都会因为剥离带电,断裂带电,物体断裂成后，各部分会带上不同的电荷,传导带电,一个不带电的物体接触带电的物体会通过传导带上相同的电荷,興英科技（深圳）有限公司,感应带电：,接近,静电传递,接地,离开,带电体产生电场，电场中的导体因电荷转移而带电,感应带电往往会让电子器件带电，从而造成损坏,工作场地容易产生静电的动作,人的活动 移动的设备 推车 传动带,工作场地中常见的静电源,工作台,普通工作台上的油漆, 塑料、木材等。,地板,环氧

13、树脂等。,椅子,玻璃纤维, 塑胶, 表面处理木料等。,工作人员,衣物, 头发, 鞋子, 手套等。,包装,普通材料的塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等。,办公用品,纸张、文件夹、计算器、笔等,我们的工作环境存在许多静电源。,许多塑胶产品都是容易制造和价格低廉,电子产品中也需要采用许多绝缘体材料,在移动和摩擦下，即使如金属一般的导体也会产生,静电,干燥的环境会使静电更容易产生,ESD风险,ESD 电子器件的破坏,即使是相当小的静电放电也可能损坏电子器件！,ESD damage,Field failure,HBM simulation failure,Bipolar IC,静电敏感器件的英文缩写E

14、SDS,ESDS 有多敏感 ?,人体 30 v的静电就会损坏一些敏感器件,一些器件自身10 v静电放电就可能损坏,ESD 造成的破坏,半导体是最容易受到静电破坏的器件 .,氧化层击穿,界面过热烧损,金属熔化,常见的破坏有 :,以上的混合模式,Metallization burnout,ESD 造成的破坏,静电破坏前,静电破坏后,60 75%,EOS / ESD,其他,30 50%,EOS / ESD,ESD 对电子业造成的损失,8 33%,ESD alone,损失是巨大的！,欧洲调查数据,其他,其他,美国ESD协会调查数据,日本调查数据,IC 制造商 ( 高速 bipolar LSI ),质量

15、改进由 22% 达到 100%,IC 制造商 ( NMOS-LSI),制作质量损失下降了 50%, 并获得 800% 的 R.O.I.,PCBA 组装加工厂,13% 的生产质量改善，以及市场返修率下降了 1.5%,半导体制造商 (低功率 Schottky-TTL ICs),废品率从 2.6% 降至 0.21%,ESD 控制获得的收益,ESD 破坏的风险,微型化和更高度集成不利于静电防护,1206,0805,0603,0402,0201,USA,3216,2012,1608,1005,0502,Japan,对静电的破坏更加敏感 !,ESD 破坏的风险会逐级放大,正因为如此，客户对ESD的要求越来

16、越高！,缺乏管制意识的主要原因,1. 人体能感觉出静电存在的水平为 2,000 4,000 volts，但,敏感器件只须 100 volts便能被损坏 ( 大部分 1,000 volts ),2. 大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出。,3. 静电破坏现象有较差的重复性, 并且不容易模拟。,4. 找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成本可,5. 缺乏对问题的重视,( ESD 破坏常被误判为 EOS 损坏 ),能很高,ESD防护的基本技术手段,等电位 接地 中和 阻值控制 静电场屏蔽 湿度控制 材料选择和工艺控制避免产生静电 敏感器件的标注 保护电路和结构设计提高抗静电能力,等

17、电位,基本原理： 让可能接触敏感器件的所有表面处于等电位状态，避免静电放电发生。,做法：所有可能接触器件的物体使用并联连接（共同连接点）,接地,基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。,做法： 建立静电接地系统 使用静电导电或静电耗散材料并接入ESD接地系统 人体佩戴手腕带，并接入ESD接地系统 人体穿防静电鞋,中和（离子化）,基本原理： 电离空气产生正负离子，中和静电电荷。 使用对象：绝缘体或静电太大接地泄放太慢的情况,做法： 离子风机、离子风枪、离子棒,电阻控制,基本原理：通过电阻控制，控制过强的静电泄放或放电，同时保证人体安全,做法： 静电耗散材料的使用 连接安全限流电阻,静

18、电场屏蔽,基本原理： 屏蔽静电场 阻隔静电放电电流通过敏感器件,做法： 静电屏蔽材料和屏蔽容器的使用 绝缘材料和阻隔结构,湿度控制,基本原理： 增加湿度减少静电的产生，降低摩擦电压,做法： 控制湿度在3070%,材料选择和工艺控制避免产生静电,基本原理： 通过使用不产生或产生静电小的材料，减少静电 材料表面光洁，减少静电 静电序列的应用,做法： 使用抗静电材料 使用抗静电剂,ESD防护的安全性考虑,防止意外漏电等情况： 安全电流：5mA 限流电阻：1M 安全电阻的上限：109（静电泄放的需要） 漏电断电保护器 其他安全考虑： 出现危险时容易脱开 无腐蚀，无刺激等,ESDS器件警示标志,ESDS

19、保护标志,共同接地点标志,ESD标志和标注,可回收使用标志，常用于包装上,早期的静电敏感器件标志，现在还有少数产品在用,警示标带，可用于多种区域,EPA入口警示标识,ESD防护材料界定,Conductive Materials导电材料： 表面电阻率小于1x 105 /square,或其体积电阻率小于 1x 104 -CM Static Dissipative Material静电耗散材料： 表面电阻率1x 105 /square1x 1012 /square,或其体积电阻率1x 104 -CM1x 1011 -CM Anti-Static Material 抗静电材料： -能抑制摩擦生电的材料

20、 -摩擦电压200V以下的材料 -抗静电材料没有表面电阻率或体积电阻率的要求.,ESD防护材料界定,Insulating Material 绝缘材料： 表面电阻率大于1x1012或体积电阻率大于1x1011的材料 (EIA-625-1994);ESDA ADV 1.0-1994) Static Shielding Material 静电屏蔽材料： 可防止元件遭受外界的静电场破坏的一种防护屏障,表面电阻小于1.0 x 103 的材料,ESD防护材料界定,建立防静电工作区（EPA),EPA（electrostatic discharge protected area ）的含义就是静电放电保护工作区

21、 EPA就是能够提供器件保护条件的工作区域,保护区设置,涉及到敏感器件的场地就应当设置为保护区，常见的保护区有以下几种情况：,静电防护的基本原则,原则一：静电敏感器件打开包装的操作只能在EPA中进行。 原则二：离开EPA的敏感器件必须使用屏蔽包装或用封闭的容器； 原则三：定期检测所安装和使用的静电防护用品是否正常 原则四：确保供应商明白和遵守以上原则,进入EPA的基本要求,穿戴合格的防静电用品：防静电服、防静电帽、防静电鞋。防静电服袖口松紧完好，并能够紧贴皮肤，防静电帽包住头发，避免长发垂落下来； 防静电区的工作人员有权有义务监督外来人员按照要求进入EPA，对于不符合要求的人员，可以拒绝其进入

22、。 按照作业指导书的要求检测手腕带、防静电鞋；,EPA中的工作规范,操作敏感器件之前一定要戴好手腕带，并确保接好接地后再进行操作。 外来人员需工作区人员同意才能进入工作区。进行操作或检查前必须戴好手腕带，并接好地。 使用离子风机的工作台，必须先开离子风机再进行操作，工作完毕后再关离子风机 焊接工位按照作业指导书检测好电烙铁 桌面保持清洁，不必要的物品一律移出工作区 不可避免的绝缘材料放入屏蔽袋或远离敏感器件30厘米以上 在填写记录区填写资料,工作位检测技术指标要求,手腕带： 腕带测试仪测试“Pass”灯亮起； 万用表测试连接线电阻0.81.2M,防静电鞋： 测试仪测试“Pass”灯亮起；,电烙

23、铁： 万用表测量烙铁尖端到接地线电阻小于20； 万用表测量烙铁尖端的电压小于300mV,桌面的处置,每天检查接地扣是否正确接地，保证接地连接牢固 使用耗散材料，避免过强的放电电流（有敏感器件操作的不锈钢台面必须铺防静电桌面垫） 注意防静电台垫清洁剂必须得到ESD工程师的许可,工作区静电源的防范,注意可能产生静电的绝缘材料： 普通塑料包装袋、文件袋、泡棉等 塑料凳子 笔、键盘、鼠标 CRT显示器 纸张：有可能是也有可能不是，因此首先要有ESD协管员评估 有时黑色的包装材料也可能是绝缘材料,防静电桌面垫,确保工作界面静电足够小和工作表面接地而设计 静电泄放电流控制 容易接地 摩擦电压小 寿命长，耐

24、磨损 耐热、抗常规腐蚀,多层结构：面层为耗散材料，下层为导电材料 面层一般为内混式抗静电剂制成（可能对酒精、丙酮等非极性清洗剂敏感）。,设备和工具,设备要有良好的故障及安全接地 防静电工作区中设备的按钮、按键、手柄等部位使用防静电材料或进行防静电剂处理 有直接接触敏感器件的金属面，应加添防静电台垫，并接地,周转用品,敏感器件的周转容器使用静电耗散或导静电材料 EPA内容器接地（软接地） 移出EPA的容器屏蔽措施：须加盖或层叠形成封闭空间,移动设备,接地 桌面垫的使用（注意接地和相互间的连接）,注意接地的吊链不要断开,人体静电的泄放途径,1、人体接地： 站立状态通过防静电鞋、脚束带经防静电地板接

25、入接地系统 坐姿通过手腕带，经共同接地点接入接地系统 2、屏蔽： 防静电服、防静电帽,手腕带,所有与静电释放敏感产品和设施有直接接触的人员在加工中或在成品处理中必须佩戴腕带； 作业员在每班开始前必须用腕带测试仪检查其连续使用性,并在ESD日检表上作记录。发现有不合格的须立即进行更换，直到检测合格为止。,佩戴防静电手腕带注意事项,1 手腕带必须贴紧皮肤，不要戴在衣服、手套上或袜子上； 2 皮肤干燥的员工，如果测试失败，可在再次测试前，在戴手腕带处抹一些专用皮肤霜，以增加皮肤的导电性；,手腕带测量仪的使用,基本原理：测量配戴后的对地电阻 LOW设置750K HIGH设置10M100M(通常为10M）,防静电服,屏蔽作用防止衣物产生的静电场 通过与身体的接触，将静电通过人体手腕带防静电鞋泄放到大地,防静电服的技术要求： 1)布片之间相互导通 2)与人体有效接触 3) 覆盖内部衣物,防静电服使用