ESD静电防护基础技术

ESD静电防护基础技术目录：1、什么是静电2、静电是怎样产生的3、静电放电有那些危害4、静电防护5、防止静电放电产生的措施6、日常静电防护管理要求7、公司推行的防静电措施1.什么是静电1.1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.1.什么是静电1.2ESD是英文“ELECTROSTATICDISCHARGE”的缩写，意思指静电放电。静电放电：ElectrostaticDischarge(ESD)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。EPA=静电保护区域1.什么是静电1.3静电现象:A.严寒的冬天,当你脱下暖和的毛衣,你会听到嗶嗶啪啪聲.B.干燥的冷天,当伸手去开车门或窗户,会感到触电的感觉.C.当伸手去抚摸家里的猫时,你会发现猫竞然会生气发脾气.D.用笔在头皮上轻轻的摩擦,可以吸附一些细小的灰尘.E.用梳子梳头时,你会发现头发会随着梳子走动!接触→电荷转移→偶电层的形成→电荷分离2.1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：2、静电的产生方式1）直接接触（步行）2）摩擦3）电压差2、静电的产生方式2.2静电的产生方式：4）电解5）温差6）静电感应2、静电的产生方式■静电此时产生①摩擦两个物体POINT!在重复摩擦和剥离的制造现场工程中产生较多的静电。2、静电的产生方式■静电此时产生②剥离接触的物体POINT!在重复摩擦和剥离的制造现场工程中产生较多的静电。主要是由人的行动（摩擦、行动、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）。在一般的工业中，设备或物体上的静电位最高可达数万付以及数十万伏。2、静电的产生方式2.3人体静电的产生：2.4人体带电方式：1）摩擦起电: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.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2、静电的产生方式2.4人体带电方式：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.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液粒空间活动,使带电微粒附着在人体及衣服上产生静电.2、静电的产生方式电压(伏)动作0相对湿度10%40%55%在地毯上行走35000150007500在塑料地毯上行走1200050003000移动凳子6000800400从塑料管中取IC2000700400用泡沫和包装线路板21000110005500人体的典型静电电压3.静电的危害3.1静电吸附由于静电的力学效应，车间的浮游尘埃会被吸附到芯片上，灰尘也可能附着、积存与芯片以外的物体上。即使极少量的、线度很小的灰尘粒子附着在芯片上也会严重影响半导体成品的制成率。3.静电的危害3.2静电对电子元器件的危害静电对元器件的损害会导致其硬击穿，也可能会导致软击穿。硬击穿是一次性造成芯片介质击穿、烧毁等永久性的失效；软击穿是指ESD造成元器件的性能劣化或参数指标下降，因此软击穿比硬击穿隐患性大。3.静电的危害3.3静电对人体的伤害电流对人体伤害分析表(MIL-STD-454)mAAC（60HZ）DC结果0~10~11~44~154~2115~8021~4080~16040~100160~300有知觉感到惊讶有反射动作肌肉麻痹休克3.4静电的特点A.靜电具有高电压,低电流,小电量和作用时间短的特点.B.静电受环境条件,特別是温度和湿度的影响特別大,静电测量时线性差,瞬间现象多.静电破坏：ESD-ElectroStaticDischarge静电放电（静电瞬间泄放）4.1、静电的控制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。4、静电防护ESD-ElectroStaticDischarge静电放电（静电瞬间泄放）4.1、静电的控制原理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，不接地时，则借助于导电纤维的微弱电晕放电。4、静电防护ESD-ElectroStaticDischarge静电放电（静电瞬间泄放）4.2、静电防护的基本原则1）避免静电的产生；2）疏导或中和所产生的静电；3）屏蔽静电场。4、静电防护1）避免静电的产生A、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。吹出口湿度发生器组装型空调追加湿度排出口设置4、静电防护B、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。4、静电防护1）避免静电的产生C、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，但在设计半导体的抗静电电路时，必须考虑到电路产生热影响、反应时间、最大电压、能量传导、寄生电容等因子，故并非随心所欲可以办到的。因此，还必须靠一些治标的方法。导电盒周转箱4、静电防护1）避免静电的产生2）疏导或中和静电法a、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疏导法静电手环导电垫接地4、静电防护b、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。中和法离子风棒中和法离子风扇高带电包材要除电2）疏导或中和静电法4、静电防护3）屏蔽静电场此种方法是利用FaradyCage之原理使静电场被屏蔽在容器之外。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，静止头发外露、内穿衣服外漏等）。地面导电轮头发严禁外露屏蔽法导电地板静电手环佩带严格遵守作业者的脚必须着地4、静电防护（图一）4.3、静电标识：a、静电放电保护标识（图一）：表示在组装成品或设备要提供静电放电保护措施（用于工具或材料上具有控制ESD之功效。）（图一）（图二）4.3、静电标识：b、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）（图三）4.3、静电标识：c、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、磁场有辐射的场所。控制静电的生成环境防止人体带电工艺控制措施5、防止产生静电的措施防静电材料的选用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2）温度控制。在可能条件下尽量降低温度，包括环境温度和物体接触温度3）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4）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控制静电的生成环境控制静电的生成环境A、防静电工作区域的环境温湿度控制要求：⑴特级/一级EPA区域温度和湿度控制要求：温度：10~30℃相对湿度(RH)：45~75%⑵二级EPA区域温度和湿度控制要求：温度：10~30℃相对湿度(RH)：30~75%控制静电的生成环境B、防静电工作区的建立：⑴选用静电导体材料构成的地面，如果是普通地面可在其上铺设防静电地垫，并实施有效的接地；并划分EPA静电防护区域。⑵对设备，静电垫必须进行可靠接地，半成品包装采用防静电屏蔽，如使用防静电EPE袋、使用内层为铝箔的包装袋，以防止接近有电物体时产品感应上静电；防止人体带电1、人体实施的防静电方法：1）、佩戴防静电腕带2）、穿戴防静电服装、衣、帽3）、佩戴防静电手套、指套4）、进行离子化防止人体带电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，即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。1）工作桌面，地面铺设防静电垫；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（作业过程中双脚必须着地）；3）2KV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。防静电材料选用使用静电导体材料和低电阻耗散材料A、使用表面电阻率106－109ohm/m2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。防静电材料选用使用静电导体材料和低电阻耗散材料B、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103－105ohm/m2，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，这种材料在生产中即会产生静电，也可以将其接触的物品上的静电安全释放。防静电材料选用使用静电导体材料和低电阻耗散材料C、我们使用的绿色静电垫和防静电流水线皮带，就由两层构成，绿色层为绝缘层，背面黑色或中间夹层为导体层，经过科学试验，在这种合格材料上工作，产生静电量最小；防静电材料选用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/square以下；–静电衰减性(StaticDissipative)材质：表面电阻系数介于106~109Ω/square；–抗静电性(Anti-Static)材质：表面电阻系数介于109~1012Ω/square；–绝缘体(Insulator)材质：表面电阻系数介于1012Ω/square以上。1、制定并实施防静电操作程序2、使用防静电周转运输盘、盒、箱及其他容器、小推车3、使用防静电工具（烙铁、吸银器等）4、采用防静电包装工艺控制措施工艺控制措施工艺规程静电防护的基本原则：SSD意思指静电敏感器件，是英文“STATICSENSITITYDEVICE”的缩写。SSD工艺控制措施工艺规程a、所有SSD及其部件的操作都必须在静电安全工作台上进行；b、在进行操作前检查是否做好静电防护措施；c、贮存、运输SSD及其部件时，应妥善进行防静电包装。SSDa、在防静电区域的明显位置应安置防静电警示标志，如：图一图二图三工艺规程b、为提高人员的防静电意识，防止因标识不清发生不符合静电安全的操作与静电危害，要求防静电区域（EPA或ECA）、防静电设施、器材等防静电物品，以及静电敏感器件及组件等有关包装上应标注有醒目的ESD标识，以便提醒员工采取合适的ESD防护措施，减少静电风险，提高产品质量。工艺规程c、在厂房内应配备温度计和湿度计，并每天上下午各作一次记录。电气保护接地电阻要求不大于4欧姆。防静电接地母线与大地之间电阻要求不大于4欧姆（防静电接地不得接在电源零线上，也不得与防雷地线共用工艺规程d、设施的接地线宜采用黄绿色或黄色线，连接点应该采用螺钉、焊接、双线交绕的紧固连接方式，保证连接点连接可靠、接触电阻小，禁止使用鳄鱼夹、挂接等不可靠的连接方式。工艺规程1）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。2）进入防静电区域的所有人员每天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。6、日常静电防护管理要求3）进入防静电区域的所有人员每天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。4）接触ESSD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系统