ESD培训教材

内容一、静电基础知识二、静电控制三、常见的不符合静电控制规范的实例一、静电基础知识1.1静电的基本概念、历史及影响1.2器件的静电敏感性1.3静电的产生、特点和危害1.4材料的电特性1.5常见的防静电材料与防静电标识1.6静电分析模型1.1静电的基本概念、历史及影响静电的概念静电：静电就是物体上多余的电荷。它所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。电荷：物质是由原子构成，原子是由电子、质子、中子构成。静电放电（ESD—ElectrostaticDischarge）：带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。1.1静电的基本概念、历史及影响静电的概念静电敏感度(ESDS—ElectrostaticDischargeSensitivity)静电敏感器件(ESSD—ElectrostaticSensitiveDevices)EPA:ESDProtectArea(ESD防护区域)ECA:ESDControlArea(ESD控制区域)1.1静电的基本概念、历史及影响静电的历史闪电600BC-Thales发现用毛皮摩擦过的橡胶可以吸起羽毛。公元1400年，欧洲人在黑火药的生产过程中采用了静电控制。公元1600年，WilliamGilbert重复了Thales的实验，并观察到干燥天气的影响。1.1静电的基本概念、历史及影响静电的历史公元1700年Hauksbee发明了静电发生器、验电器，发现了电磁感应现象。公元1800年--Faraday发明了法拉第笼，--Kelvin发明了静电测试仪，--造纸厂使用了接地技术，Volta发明了电池。1.1静电的基本概念、历史及影响静电的影响正面！复印机环境控制工业过程控制危害！医院里麻醉蒸气爆炸飞行器在飞行过程充电影响了通信在1960年第一个ESD敏感器件诞生现在计算机里的磁头是ESD最敏感的器件，敏感度约20V。1.2器件的静电敏感性时间CPU名称三极管数目最小尺寸1993Pentium310万800纳米1997PentiumⅡ750万350纳米1999/2月PentiumⅢ950万250纳米1999/10月PentiumⅢ2800万180纳米现在PentiumⅣ？？将来？？？最原始的半导体1.2器件的静电敏感性现在半导体器件变得：更加细小精密细小精密更加复杂复杂更加静电敏感静电敏感1.2器件的静电敏感性1.2器件的静电敏感性(Wafer)(Device)1.2器件的静电敏感性ESD敏感器件分类(HBM)CLASSVOLTAGERANGEClass00voltsto=249voltsClass1A250voltsto=499voltsClass1B500voltsto=999voltsClass1C1000voltsto=1,999voltsClass22000voltsto=3,999voltsClass3A4000voltsto=7,999voltsClass3B8000voltsto=15,999volts非静电敏感器件=16,000volts1.3静电的产生、特点和危害静电电压能够由以下几种情况产生：摩擦剥离起电感应起电电容的改变科学定理1、库仑定理同性排斥异性吸引2、V=Q/CV=电压（伏特）Q=电荷（库仑）C=电容（法拉）静电的产生1.3静电的产生、特点和危害物质的结合和分离都会产生静电。静电的产生静电的产生摩擦起电1.3静电的产生、特点和危害1.3静电的产生、特点和危害影响摩擦起电的因素物质结合的紧密度分开的速度材料的导电性摩擦系数以及位置1.3静电的产生、特点和危害空气石棉玻璃云母头发尼龙羊毛毛皮铅丝铝纸钢木头琥珀硬橡胶铜银硫磺聚合物特氟龙正电负电材料摩擦生电序列表1.3静电的产生、特点和危害人体活动静电势（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）1.3静电的产生、特点和危害感应起电静电的产生1.3静电的产生、特点和危害电容的改变物体带的电压与物体的等效电容有很大关系：V=Q/C物体带的电荷一定时，它的电压取决于电容大小：增加电容，电压减少降低电容，电压升高静电的产生1.3静电的产生、特点和危害在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的敏感静电的特点1.3静电的产生、特点和危害静电的特点高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）。低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。作用时间短：微秒级。受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降。1.3静电的产生、特点和危害静电的危害通信产品故障软件故障30％多硬件故障中器件失效30%多、外应力（环境温湿、灰尘腐蚀、雷电、机械应力、包装等）导致产品故障约30％器件失效中EOS/ESD失效率占30~40%，而高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右。1.3静电的产生、特点和危害EOS/ESD引起的失效排在第一位EOS/ESD59%电子测试3%氧化/钝化3%导体失效3%硅片断裂4%引脚短路/开路7%引脚连接15%其他6%高静电敏感器件失效原因排序高静电敏感器件失效原因排序静电的危害1.4材料的电特性导体体电阻＜1x104Ω电子能在导体表面和体内自由流动如果被接地，电荷能迅速被中和1.4材料的电特性1.4材料的电特性静电耗散材料体电阻≥1x104～＜1x1011Ω电子在材料的表面可以自由移动，但移动的速率由于电阻而受到控制如果被接地，电荷将被缓慢的释放掉1.5常见的防静电材料与防静电标识1.5常见的防静电材料与防静电标识1.5常见的防静电材料与防静电标识防静电海绵黑色防静电EPE防静电气泡袋1.5常见的防静电材料与防静电标识ESD15mm15mmArial粗体,12磅底色:黄色ArialNarrow粗体,46磅底色:黄色ArialNarrow粗体,42磅35mm45mm180mm45mm粗黑体,42磅,黑色粗黑体,60磅,黑色底色:黄色35mm180mm内径：φ26mm外径：φ50mm底色:黄色粗黑体,20磅Arial粗体,24磅内径：φ26mm外径：φ50mm底色:黄色ArialNarrow粗体,20磅Arial粗体,24磅1.6静电分析模型工业上发展了三个放电模型，用于静电放电分析人体模型（HBM）机器模型（MM）器件充电模型（CDM）1.6静电分析模型人体模型1.6静电分析模型人体的等效电阻为1.5KΩ，等效的电容是100pF一般放电电流的上升时间小于20ns。人体模型的等效电路1.6静电分析模型人体模型利用人体模型来划分ESD敏感器件的方法是最早和最适用的方法为了等效站立的人通过手指对器件进行放电，我们可以用100pF电容和1.5KΩ电阻串联的等效电路来表示从19世纪开始，人体模型已用于矿井的爆炸分析1.6静电分析模型机器模型1.6静电分析模型注意：没有串联电阻机器模型测试电路1.6静电分析模型机器模型这种模型用于最坏情况分析它分析的ESD事件是由于导体带电产生的机器模型是日本发展起来，用于最差情况分析1.6静电分析模型器件带电模型1.6静电分析模型器件带电模型测试电路1.6静电分析模型器件带电模型器件和单板带电放电快速对于一些器件，器件带电模型比人体模型有更大的危险性放电时间短峰值电流能达到几十安培内容一、静电基础知识二、静电控制三、常见的不符合静电控制规范的实例二、静电控制2.1为什么要进行ESD控制（Why）2.2哪些人要参与进行ESD控制（Who）2.3在哪些地方需要进行ESD控制（Where）2.4控制什么（WHAT）2.5怎样进行ESD控制（How）2.1为什么要进行ESD控制（Why）内部损失钱时间不可估计的损失外部损失信誉丧失顾客满意度下降WHY？静电不能被消除，只能被控制！2.2哪些人要参与进行ESD控制（Who）who?·供应商·研发人员·采购·库房人员·生产及测试人员·包装人员·技术服务·客户2.3在哪些地方需要进行ESD控制（Where）供应商实验室IQC仓储生产线装配和测试理货和包装客户现场维修WHERE？2.4控制什么（WHAT）EPA(ESDPROTECTIONAREA)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………………2.5怎样进行ESD控制（How）静电控制的原则在EPA控制区域操作所有静电敏感器件存放、运输所有静电敏感器件要用法拉第笼测试和监控整个静电控制流程2.5怎样进行ESD控制（How）EPA控制方法定义区域的防护水平区域明确定义和标识对区域内的所有导体包括人员可靠接地消除一切不必要的静电产生源运用12英寸原则ESD防护体系文件的建立环境控制温度和湿度：生产制造和维修区域属于静电高风险区域：温度：20~30℃相对湿度(RH)：45~70%其它防静电工作区环境的温湿度一般要求：温度：20~30℃相对湿度(RH)：30~70%注：产品物料对环境温湿度有特殊要求时，应根据需要和实际条件采取相应的局部环境保证措施。2.5怎样进行ESD控制（How）13E9117810101010131355663124ABBA41231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典型的EPA接地系统2.5怎样进行ESD控制（How）工作台接地系统2.5怎样进行ESD控制（How）双回路腕带插孔座公共接地端子排台垫接地线防静电工作台防静电台垫的尺寸应不小于工作台面的大小；防静电台垫均须正面（即防静电面、耗散层）朝上、背面（即导电层）朝下铺设；压接静电地线联接端子时应从防静电台垫/地垫的正面压下，使其穿过台垫并紧固，以保证电接触良好；多个防静电工作台的接地线不能相互串接，应以并联方式与公共接地线连接，每块台垫（地垫）必须且只需接一根防静电地线；防静电工作台系统应定期用酒精进行表面清洁维护，频度依各岗位实际情况而定，建议月度一次。2.5怎样进行ESD控制（How）2.5怎样进行ESD控制（How）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2.5怎样进行ESD控制（How）人员规范防静电工作服、工作鞋操作指引所有人员进入防静电区域穿好防静电工作服和防静电工作鞋，已配发工作帽的还必须戴好工作帽。工作服外部严禁携带除工卡和笔之外的金属物件，防静电鞋内不得垫鞋垫。更换工作服应在指定地点进行，不允许在生产现场穿、脱工作服。2.5怎样进行ESD控制（How）人员规范作业过程的防静电指引进入EPA区域前，测试腕带和人体电阻，测试通过并做好记录方可进入；接触ESSD及组件之前应戴好防静电腕带，防静电腕带插入香焦插孔中接地，要保证腕带与皮肤接触良好；确认工作区域内的工具、设备和仪器安全、可靠接地，尤其对那些经常移动的设备要特别注意；确认工作区内的静电源（例如：非防静电塑料袋、非防静电泡膜、橡胶等）远离ESD敏感器件和敏感单板（至少30CM）；清洗ESSD及组件时，应用中性清洗剂或酒精清洗；手工清洗使用防静电毛刷，禁止使用普通塑料毛刷。2.5怎样进行ESD控制（How）2.5怎样进行ESD控制（How）ESD测试系统操作方法Step1:双脚分开站立于测试脚踏板上，将