静电防护基础培训知识(最新)

ESD防护基础培训部门：网通工程部ESD组日期：2013/07/30版本：20130730v1.1目录：●一、什么是静电●二、静电产生的方式●三、静电放电有那些危害●四、静电放电模式与敏感等级●五、静电防护●六、防止静电放电产生的措施●七、日常静电防护管理要求●八、公司推行的防静电措施●九、防静电设施测试标准及周期要求一、什么是静电1.静电（含义）:在物体表面产生过剩或不足的静止电荷，它是一种能量，存在于物体表面。ESD是英文“ELECTROSTATICDISCHARGE”的缩写意思指静电放电。2.静电放电：具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应引起的物体间的静电电荷转移现象。当静电能进入或接近敏感元件时，会造成元件的损坏。一般来说，静电只有在发生放电时，才会对元器件造成伤害和损伤。3.静电放电现象:3.1严寒的冬天,当你脱下暖和的毛衣,你会听到嗶嗶啪啪聲。3.2干燥的冷天,当伸手去开车门或窗户,会感到触电的感觉。3.3用笔在头皮上轻轻的摩擦,可以吸附一些细小的灰尘。3.4用梳子梳头时,你会发现头发会随着梳子走动!二、静电的产生方式1、静电的产生：是正、负电荷在局部范围内失去平衡的结果，它是一种电能，留在物体表面。过程为：接触→电荷转移→偶电层的形成→电荷分离。2、静电产生的方式：直接接触、摩擦、电压差、电解、温湿差、静电感应。■静电此时产生POINT!在重复摩擦和剥离的制造现场工程中产生较多的静电。①摩擦两个物体②剥离接触的物体3、人体静电的产生：主要是由人的肢体运动，包括人体与衣服、鞋袜等其它物体摩擦、接触、分离、静电感应或直接接触静电体而产生（要想使人体静电电位值降低，主要是通过降低人体对地电阻来实现的）。4、人体带电的方式4.1摩擦起电4.1.1操作中的动作和肢体运动,由衣服、鞋子与其他物体、地面摩擦,使衣服和鞋子带电,再通过传导和感应，使人体各部分带电；人体可以看作一个导体。4.1.2脱衣帽手套等使物体与人体间或物体与物体间剥离起电,通过传导和感应使人体带电。4.2感应起电当不带电的人体进入带电体的电场,静电感应而起电.4.3传导起电人体直接接触带电体,或与带电体发生静电放电，人在由静电的微尘粉体和雾状颗粒空间活动,使带电微粒附着在人体及衣服上产生静电。接触、静电感应都会令静电产生！典型的静电电压生成强度来源湿度10-20％湿度65-90％地毯上行走35000伏1500伏聚乙烯聚地板上行走12000伏250伏工作椅上的人员6000伏100伏聚乙烯封大庆（作业指导书）7000伏600伏工作台面上拿起塑料袋20000伏1200伏有泡沫垫的工作座椅18000伏1500伏三、静电的危害1、靜电特点：具有高电压、低电流、小电量、作用时间短。静电受环境条件影响，特别是湿度的影响特别大。2、静电损害的形式2.1力学作用：吸引或排斥；静电吸附灰尘，降低元器件绝缘电阻（缩短寿命）。2.2电学作用：静电电位；静电放电（ESD）破坏，造成电子元器件失效或功能退化（即时失效或潜在失效）。2.3电磁作用：静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）。3、ESD损伤途径3.1穿透元器件内部薄的绝缘层，损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极，常见；3.2CMOS器件中的触发器锁死，常见；3.3反偏的PN结短路，也就是PN结反向击穿，常见；3.4正向偏置的PN结短路，较少见；3.5溶化有源器件内部的连接（键合）线或铝（金属化）线，较少发生。ESD会通过各种各样的耦合途径找到设备的薄弱点。静电破坏图：由于静电放电，在瞬间性的过大电流通过时，就会产生热量，导致发生回路短路，切断现象。根据此种情况也会处于３０００℃之状态！典型的ESD损伤失效机理4、ESD损害的特点4.1隐蔽性（不可视性）…4.2潜在性和累计性…4.3随机性…4.4复杂性…橫切面放大(10000)接合窗放大10000之后可见贯穿现象去铝层之后的结合窗四、静电放电模式与敏感等级1、静电放电模式1.1人体放电模式(Human-BodyModel,HBM)人体放电模式(HBM)的ESD是指因人体在地上走动磨擦或其它因素在人体上已累积了静电，当此人去碰触到IC时，人体上的静电便会经由IC的脚(pin)而进入IC内，再经由IC放电到地去，如下图所示。此放电的过程会在短到几百毫微秒(ns)的时间内产生数安培的瞬间放电电流，此电流会把IC内的组件给烧毁。1.2机器放电模式(MachineModel,MM)机器放电模式的ESD是指机器(例如机械手臂)本身累积了静电，当此机器去碰触到IC时，该静电便经由IC的pin放电。因为机器是金属，其等效电阻为0Ω，其等效电容为200pF。由于机器放电模式的等效电阻为0，故其放电的过程更短，在几毫微秒到几十毫微秒之内会有数安培的瞬间放电电流产生。1.3带电器件模式(Charged-DeviceModel,CDM)此放电模式是指IC先因磨擦或其它因素而在IC内部累积了静电，但在静电累积的过程中IC并未被损伤。此带有静电的IC在处理过程中，当其pin去碰触到接地面时，IC内部的静电便会经由pin自IC内部流出来，而造成了放电的现象。此种模式的放电时间更短，仅约几毫微秒之内，而且放电现象更难以真实的被模拟。2、静电敏感等级人体模式下的静电敏感级别机器模式下的敏感级别带电器件模式下的敏感级别级别电压范围（V）级别电压范围（V）级别电压范围（V）0A＜125M1A＜25C1＜1250B125～＜250M1B25～＜50C2125～＜2501A250～＜500M1C50～＜100C3250～＜5001B500～＜1000M2100～＜200C4500～＜10001C1000～＜2000M3200～＜400C51000～＜150022000～＜4000M4≥400C61500～＜20003A4000～＜8000C7≥20003B≥8000.标准ANSI-ESDA-JEDECJS-001-2011(ANSI/ESDSTM5.1-2007)..标准ANSI-ESDSTM5.2-2009…标准ANSI-ESDSTM5.3.1-20091、静电控制的原理将各种操作运行过程中产生的静电荷迅速泄露和耗散，静电泄露是通过替换电子生产过程中接触到的各类绝缘物而改用静电材料并使之接地来完成。从防静电控制原理方面，我们可以将防静电材料分为三类：导静电类、静电耗散类和电磁屏蔽耗散复合类。静电耗散材料受到摩擦时，在其表面产生的电荷可以较快地扩散和泄露；导静电材料置于静电场所中，其表面累积的静电荷，必须将其接地才能将表面的静电荷泄露,这就是为什么要接地的原因。当接地时，织物上的静电除因导电纤维的电晕放电被中和，还可经由导电纤维向大地泄露。五、静电防护2、静电防护的基本原则2.1避免静电的产生2.1.1潮湿法：水气本身会有导电现象，故可降低绝缘体表面的电阻，达到静电防护的目的。但要考虑到湿度对物料的影响。简易操作加湿法（拖地）湿度发生器抽湿器2.1.2抗静电涂布法：有静电溶液可喷于绝缘体表面降低其表面电阻，达到静电防护的目的。但此中涂层，日久会脱落而渐渐失去其效果，故必须考虑其有效期。2.1.3内部静电剂法：就是在材料中加入具有导电性和吸湿性的物质，使其外层具有轻微导电性。此方法不用考虑有效期，但成本高，本方法是静电防护最好的办法。物料盒周转托盘周转箱2.2疏导或中和静电法2.2.1疏导法：典型的疏导法就是佩带静电手环，是将人体产生的静电电荷由导线进行传导出去。通常静电环中会接一个1MΩ左右的电阻来保护人员工作之安全。台垫接地扣双回路手腕带普通手腕带2.2.2中和法：利用静电消除器来释放出正、负离子以中和消除静电效应。一般使用尖端放电型电离器，包括：交流型AC、稳态直流、脉冲直流高带电包材要除电离子风蛇离子风机离子风棒2.3屏蔽静电场防静电工作服是尽量减少静电场效应或者避免衣服带电（防静电服在穿戴过程中，禁止头发外露、内穿衣服外漏等）。头发严禁外露屏蔽包装袋作业现场静电服3、静电标识：3.1静电放电保护标识（图一）：用于工具或材料上具有控制ESD之功效。3.2静电放电敏感标识（图二）：表示静电敏感区域或未进行静电对策不可以接触适用于告知电子零组件对ESD极为敏感，易遭ESD破坏。3.3敏感电子器件（图三）：表示有此标识的器件在运输、储存过程中不能接近强电、磁场等有辐射的场所。（图一）（图三）（图二）六、防止产生静电的措施1、控制静电的生成环境1.1湿度控制。在不导致器材或产品腐蚀生锈或其他危害限定条件下，尽量加大湿度。1.2地板、桌椅面料和工作台等应由防静电材料制成，并正确接地。1.3静电敏感产品的运送传递和存储及包装与拆包装应采取静电防护措施。1.4温湿度的管理范围一级EPA区域要求（HBM100V）：温度：20℃~30℃，相对湿度（RH）：45%~75%。二级EPA区域要求（HBM500V）：温度：10℃~30℃，相对湿度（RH）：30%~75%。当指标超出规定的范围时，必须采取适当的措施予以改善。当产品物料及生产环境对环境温湿度有特殊要求时，应根据产品物料的特性需求和实际条件采取相应的局部环境保证措施。2、防止人体带电2.1人体实施的防静电方法：2.1.1佩戴防静电腕带2.1.2穿戴防静电服、帽2.1.3佩戴防静电手套、指套2.1.4进行离子化2.2消除人体静电消除人体静电积累的有效方法是将人体接地，减少人体的对地电阻，使人体电位不超过规定的安全值，减少人体对地电阻的基本方法是穿防静电鞋和铺设防静电垫。2.2.1工作桌面铺设防静电垫，地面铺设防静电垫或防静电地板；2.2.2穿防静电衣、防静电鞋、戴测试OK的静电环，使用良好防静电垫，静电环到地之间串一个1MΩ限流电阻（站立作业者双脚必须着地）；2.2.32KV作为人体静电电击的门限电压，限流电阻的选择应保证通过人体的电流小于5MA，则限流电阻的限值取1MΩ，这样可以避免静电电击和人体触及动力电源电击。3、防静电材料的选用3.1使用静电导体材料和低电阻耗散材料3.1.1防静电使用表面电阻率1*106~1*109Ω之间的材料，这种材料对产生的静电易安全释放，如绿色防静电台垫。3.1.2对表面电阻率高的材料，现在工业中将其在制造过程中加入像碳这样的导电颗粒，以减少其表面电阻率到1*103~1*105Ω，如我们使用的黑色防静电元件盒、托盘、周转箱、黑色静色垫等，这种材料可以将其接触的物品上的静电安全释放。3.2以物质的抗导电性来区分材质–导电性(Conductive)材质：表面电阻系数在≤105Ω；–静电衰减性(StaticDissipative)材质：表面电阻系数介于106~109Ω；–抗静电性(Anti-Static)材质：表面电阻系数介于109~1011Ω；–绝缘体(Insulator)材质：表面电阻系数介于＞1011Ω。4、工艺控制措施4.1制定并实施防静电操作程序4.2使用防静电周转运输盘、盒、箱及其他容器、小推车、周转车等4.3使用防静电工具（烙铁、吸银器等）4.4采用防静电包装4.5在防静电区域的明显位置应安置防静电警示标识4.6所有静电敏感器件的操作都必须在静电安全工作台上进行4.7在进行操作前检查是否做好静电防护措施1、公司EPA区域分为一级EPA区域HBM100V和二级EPA区域HBM500V两种；2、所有进入EPA区域的人员都要穿防静电衣、帽、防静电工鞋，防静电工衣、帽、工鞋或防静电鞋套应按规定穿着整齐。严禁防静电工衣不扣纽扣或拉链拉不到位等行为；戴工帽时，要求将头发全部裹入帽子内。3、进入防静电区域的所有人员每班/次（3次/每班）上岗前应使用腕带测试仪对所配发的防静电腕带进行测试，并做好测试记录（有自动监控的双回路手环不需要测试）。4、进入防静电区域的所有人员每班/次（3次/每班）上岗前应使用人体综合电阻测试仪对自身人体综合电阻进行测试，并做好测试记录。七、日常静电防护管理要求5、接触静电敏感器件及组件之前应戴好防静电腕带，防静电腕带接入防静电地线