ESD内部培训教材

静电概念ESD（ElectrostaticDischarge，ESD）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;常见的静电放电现象1)雷电：电压高达数亿伏；2)干燥环境下的静电电击：电压可达数千伏；3)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2000V。静电不易感知的原因：电量小，放电时间短See5000VHear4500VTouch3000VComponentDamage15-30V一些常见动作的静电电压操作人体静电位(KV)相对湿度20%相对湿度80%在聚乙烯地面行走120.25合成纤维地毯上行走351.5坐在泡沫填充的椅子上181.5拿起聚乙烯塑袋200.6在普通工作台上滑动塑料盒181.5移除PC板上的MYLAR胶帶121.5PC板上的收縮膜163使用真空吸錫器81用氟利昂喷洒电路155静电产生的途径1)接触分离；2)摩擦；3)剥离；4)断裂；5)传导；6)感应；7)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影响。湿度越小摩擦电压越大。剥离带电+++轮子轴皮带+++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•工作台漆,腊面,塑胶和乙烯树脂等。•地板表面处理木料,腊面,乙烯树脂等。•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。•包装塑胶袋,气泡包装,海绵,盒子等。•办公用品纸张、文件夹、文件袋、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•设备和人体舒适所需要的温湿度要求环境有一定的干燥，助长静电的产生ESD风险静电序列（+）空气人类的手锡面动物的毛玻璃头发晴纶羊毛毛皮铝绸子纸棉木材铁铜银金硫磺PVC（塑料）（-）静电序列两物体接触分离或摩擦后，排在前面的带正电，后面的带负电；距离越远，摩擦电压越高；人类认识的不足：不同列表有所差异；循环现象；反向现象；应用时不可作为硬标准。典型的工业静电放电特性•放电时间数纳秒~数微秒(RC)•放电电流量数安培(I=Q/t)•峰值功率数KW(IorV)•产生的高频电场1MHz~1GHz•产生的电感电压=Ldidt(能够在短至0.5nsec内放电)本教材由华诺丰源提供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！ESDdamageFieldfailureHBMsimulationfailureBipolarIC静电敏感器件的英文缩写－－ESDSESDS有多敏感?人体30v的静电就会损坏一些敏感器件一些器件自身10v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MetallizationburnoutESD造成的破坏静电破坏前静电破坏后60~75%EOS/ESD其他30~50%EOS/ESDESD对电子业造成的损失8~33%ESDalone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bipolarLSI)质量改进由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-TTLICs)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12060805060304020201USA32162012160810050502Japan对静电的破坏更加敏感!ESD破坏的风险会逐级放大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2,000~4,000volts，但敏感器件只须100volts便能被损坏(大部分1,000volts)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.缺乏培训和对问题的重视(ESD破坏常被误判为EOS损坏)能很高ESD防护的基本技术手段1.等电位2.接地3.中和4.阻值控制5.静电场屏蔽6.湿度控制7.材料选择和工艺控制避免产生静电8.敏感器件的标注9.保护电路和结构设计提高抗静电能力等电位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30～70%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：1.安全电流：0.5mA2.限流电阻：1MΩ3.安全电阻的上限：109Ω（静电泄放的需要）4.漏电断电保护器其他安全考虑：1.出现危险时容易脱开2.无腐蚀，无刺激等ESDS器件警示标志ESDS保护标志共同接地点标志ESD标志和标注接地点标志（一般用于设备）可能含高电压的EPA标志防静电区（EPA）标志可回收使用标志，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ESD防护材料界定ConductiveMaterials导电材料：表面电阻率小于1x105Ω/square,或其体积电阻率小于1x104Ω-CMStaticDissipativeMaterial静电耗散材料：表面电阻率1x105Ω/square——1x1012Ω/square,或其体积电阻率1x104Ω-CM——1x1011Ω-CMAnti-StaticMaterial抗静电材料：-能抑制摩擦生电的材料-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InsulatingMaterial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);ESDAADV1.0-1994)StaticShieldingMaterial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1.0x103Ω的材料ESD防护材料界定建立防静电工作区（EPA)EPA（electrostaticdischargeprotectedarea）的含义就是静电放电保护工作区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：类型要求涉及部门完整包装敏感器件的存储集中存放，警示提醒原料仓库备料仓库不完整包装敏感器件的存储与敏感器件操作区相同要求备料仓库原料仓库敏感器件的操作区（台）警示、接地/等电位、静电压控制、绝缘材料控制、操作要求生产线、检测台、分料台、维修返工台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容器存放或运送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、防静电鞋、防静电手腕带，并通过检测后方可进入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。每次进入EPA都进行手腕带和鞋的检测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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工程师的许可本教材由华诺丰源提供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，不要戴在衣服或手套上；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750KΩHIGH设置10MΩ~100MΩ(通常为10MΩ）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