ESD教材

L/O/G/OESD培训教材2课程目标ESD是电子可靠性工程的重要组成部分，本教材全面系统介绍了ESD基本知识和正确的静电敏感器件操作方法、ESD防护技术、如何进行ESD控制等知识。通过本教材的学习，可以理解ESD对电子产品的危害，明白ESD控制的重要性，掌握一些ESD防护方法，减少在工作中由于静电产生的危害,提高产品的可靠性为提高电子产品的可靠性打下基础。3ESD课程大纲一、ESD基本知识二、ESD防护与控制4一、ESD基本知识日常生活中常见的静电现象:严寒的冬天，当您脱下暖和的毛衣，您会听到哔哔啪啪声，干燥的冷天,当伸手去开车门或窗户,会感到触电的感觉，用手去抚摸家里的猫,您会发现猫竟然怒发冲冠。静电：就是物体表面的一种处于相对稳定状态的电荷。它所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。静电放电（ESD）：带有不同静电电势（电位差）的物体或表面之间的静电电荷转移。分接触放电和电场击穿介质放电。静电及静电放电-++++++++++++++++++-------------+5静电的产生工作场所中常见的静电产生物质或活动工作桌面：一般的塑胶、上腊、上漆。地板：水泥地板、一般塑胶地板。衣服：人造纤维衣服、一般非导电鞋、抹布。椅子：木材椅、塑胶椅、玻璃纤维椅。包装及运送：塑胶袋、泡棉、保丽龙、塑胶盒。组装、加工、测试、修理：喷雾清洁剂、吸锡器、铬铁、刷子塑胶带、热气、烤箱、复写纸。一、ESD基本知识6静电的特性在3000伏时，你能通过皮肤感知在5000伏时，你能听见在10000伏时，你能看见人体对ESD的敏感一、ESD基本知识7作业与静电人体活动静电势（空气相对湿度10~20%）静电势（空气相对湿度65~90%）在地毯上走动350001500在聚乙烯地板上走动12000250在工作台上工作6000100拿聚乙烯纤维包7000600从工作台拿起聚乙烯衬垫200001200坐在填有聚氟脂泡膜的椅子上1800015000人体活动产生典型的静电电压（V）一、ESD基本知识8ESD的危害1.吸附灰尘→缩短产品寿命2.放电损伤→产品失效3.电磁干扰→过程中断（不良数据、软件错误、校准失误、处理器停止运作）一、ESD基本知识9现在半导体器件变得：更加细小精密更加复杂更加静电敏感半导体发展趋势一、ESD基本知识10电子产品失效情况根据RAC的统计，在所有硬件故障中，器件ESD失效率占15%，而高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右。ESD引起半导体器件损伤，使器件立即失效的几率约10%（短路、开路、无功能、参数不符合要求），而90%的器件则是引入潜在性损伤，损伤后电参数仍符合规定要求，但减弱了器件抗过电应力的能力，在使用现场容易出现早期失效。一、ESD基本知识11ESD引起半导体器件损伤，使器件立即失效的几率约10%（短路、开路、无功能、参数不符合要求），而90%的器件则是引入潜在性损伤，损伤后电参数仍符合规定要求，但减弱了器件抗过电应力的能力，在使用现场容易出现早期失效。静电损伤是一种偶然事件，一般讲是与时间无关的，所以不能通过老练筛选方法加以剔除，相反，在老练过程中，由于器件接地不良，不适当地传递，老练设备不适当地连接等反而会提高ESD失效的百分比。器件的ESD失效特征一、ESD基本知识12•热熔化•介质击穿•ESD引发EOSESD失效机理仿真人体模式静电放电8kV，放电3次电子扫描电镜照片放大3千倍注：EOS为ElectricalOverStress的缩写，指所有的过度电性应力。当外界电流或电压超过器件的最大规范条件时，器件性能会减弱甚至损坏。一、ESD基本知识13对微电路中的一段线路做ESD实验发现：200V~400V时线路的阻抗没有发现变化600V时微电路的性能指标稍有下降，但仍能通过测试。800V~900V出现了局部熔断和孔洞，线路阻抗发生了明显变化1000V线路断路，器件被完全损坏。器件ESD失效机理实验一、ESD基本知识14ESD课程大纲一、ESD基本知识二、ESD控制与防护15二、ESD控制与防护ESD防护与控制是一项工程系统，需要各个环节实施全面的防护与控制，而且实施控制应该以设计、生产为先，即针对产品的静电放电特性进行符合产品要求的静电防护工作，同时对产品的静电敏感特点提出产品的制造工艺、环境要求（EPA等级）、测试装备的防静电要求、包装运输、工程现场、以及用户使用等方面的防静电要求和应采取的措施。我们必须具备的观点：可靠性是设计出来的，是生产出来的，不是检验出来的ESD防护与控制的意义16•器件在生产、测试、试验、运输、保管和使用现场必须采取有效措施以消除静电的产生和积累。•控制标准按照美国国家标准ANSI/ESDS20.20.StandardforthedevelopmentofanESDcontrolprogram.•国际企业和面向海外市场的中国企业可以申请S20.20认证二、ESD控制与防护ESD过程控制主要依据ESDS20.20的要求：建立静电控制组织结构和防静电文件体系覆盖所有的区域和个人全流程稽查和全员培训随着产品的发展不断提高ESD防护水平以及再培训17ESD控制与成本硬件投入、管理（操作规范、人员意识）根据产品的静电防护要求实现ESD防护水平和成本的均衡目标ESD控制水平为100v（HBM）二、ESD控制与防护18Why为什么Who人员Where场所What对象How方式ESD控制要解决的问题二、ESD控制与防护19ESD控制WHY?内部的影响时间、成本外部的影响服务、品牌、客户满意度二、ESD控制与防护20减少损失提高产品质量和可靠性提高生产效率提高产品生命周期和运行稳定性静电防护回报达1:95以上ESD控制WHY？二、ESD控制与防护21二、ESD控制与防护所有接触ESSD（静电敏感产品）的人员，从器件制造商到电子产品最终用户静电控制要求全员参与，对所有接触静电敏感器件的人员进行培训，提高人员的防静电意识。ESD控制WHO?22全员培训全员考核稽查改进二、ESD控制与防护ESD控制WHO?23二、ESD控制与防护静电控制要求在产品的整个生命周期内考虑，考虑控制器件、产品流经的所有环节，包括来料、库房、加工制造、测试、包装、运输、用户环境、使用、维护等都需要进行静电控制。ESD控制WHERE?EPA(ESDPROTECTIONAREA)24控制什么What?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•工装夹具接地工具•………………二、ESD控制与防护25二、ESD控制与防护根据发生ESD的三个要素：即Q+M＋D=ESDQ:一定积累的静电荷M：放电途径,如金属接触、对地或低阻的泄放路径D：静电第三器件静电控制需要：（1）尽量防止和减小静电荷的产生；（2）加速静电荷的逸散泄漏，防止静电荷积累；环境湿度、接地、防静电材料的应用和离子化处理是其主要手段。如何进行ESD控制How?26二、ESD控制与防护建立ESD防护体系文件和管理组织建立EPA并定义EPA的防护水平明确防静电标识EPA温湿度控制、地板及接地系统对区域内的所有导体包括人员可靠接地在EPA控制区域操作所有静电敏感器件存储、运输所有静电敏感器件要用防静电包装消除一切不必要的静电产生源离子风机的使用运用12英寸原则测试和监控整个静电控制流如何进行ESD控制How?27建立ESD控制规范二、ESD控制与防护相关记录表单《ESD日检查清单》《ESD周检查清单》《ESD月检查清单》《ESD查检记录表》《防静电腕带点检表》《防护工具认定表》《防护工具认定供应清单》《人体综合电阻测试记录》《温、湿度记录表》28设立静电防护区（EPA）二、ESD控制与防护在通常的电子设备生产、组装和维护现场，各种原因产生的高静电压是很普遍的现象，可能导致静电敏感器件的损伤。因此，有必要提供一个安全的工作区域。静电防护区（EPA）正是为此目的而设计。在进行EPA环境设计时，为达到静电防护的要求应遵循以下原则：⑴抑制静电荷的积累和静电压的产生。⑵安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷。EPA必须达到以下的基本要求：⑴明确的区域界限和防静电警示标志。⑵对区域内的所有导体包括人员可靠接地。⑶消除一切不必要的静电产生源。⑷用12英寸原则，即ESSD必须远离静电源至少30厘米处。29防静电标识二、ESD控制与防护30材料的电特性导体静电释放材料绝缘体二、ESD控制与防护31防静电工作服工衣、工鞋（鞋套）、腕带、手套二、ESD控制与防护32防静电包装材料的使用二、ESD控制与防护33周转工具的清洁和接地二、ESD控制与防护3413E9117810101010131355663124ABBA41231工作台62防静电台垫3台垫接地扣4腕带插孔5防静电器具设备/仪器/工具7防静电地垫8地垫接地扣9防静电工作椅10接地线11防静电地板13防静电地（建筑厂房外）14电气保护接地（建筑厂房外）12落地设备/仪器A、B、C、D、E为串接或等效串接1M欧姆电阻公共接地点公共接地点专用防静电线12LNPE14操作前的检查：EPA接地系统、材料、静电源二、ESD控制与防护35防静电工作台垫接地线工作台1工作台2工作台3接地线工作台1工作台2工作台3接地线工作台防静电工作台二、ESD控制与防护36接地要求设备10Ω610to10Ω61210Ω6二、ESD控制与防护37二、ESD控制与防护离子风机防静电桌垫防静电工作台屏蔽袋防静电地板警示标志防静电工作椅接地线手腕带防静电工作台组成38防静电测试参数静电电压材料表面电阻、体积电阻接地电阻二、ESD控制与防护39防静电测试仪器静电场测试仪兆欧计接地电阻测试仪/万用表二、ESD控制与防护40简易表面电阻测试二、ESD控制与防护41简易表面电阻测试二、ESD控制与防护42人体综合电阻测试仪二、ESD控制与防护43离子风机二、ESD控制与防护离子风机的主要作用是除静电，具有出众的除静电性能，防止静电污染及破坏。44环境控制温湿度控制、灰尘处理温度：20～30℃相对湿度：30～70%物料分区防静电区、非防静电区、坏件区、操作区、办公区、备用包材区、杂物区二、ESD控制与防护45防静电操作注意问题三芯插头和二芯插头烙铁的接地仪器、设备的对接与接地裸手拿持ESSD失效样品的处理二、ESD控制与防护46