ESD静电防护培训教材

静电防护培训教材內容提要※ESD简介※ESD的模式※ESD的影响※ESD防治专业词汇介紹※防/抗静电材料定义※ESD防治基本方法※ESD测试标准及简介※ESDSymbolESD(Electrostaticdischarge)简介※ESD产生的原理?静电荷的产生与积累静电荷的快速释放Asudden,electrostaticdischargefromaoneobjecttoanotherobjectisdefinedasanESD“event”影响摩擦生电电量的因素常用的数量级符号数量级全名符号1012TeraT109GigaG106MegaM103KiloK10-3MilliM10-6Microμ10-9NanoN10-12PicoP典型的ESD电压静电的产生静电电压(KV)相对湿度20%相对湿度80%走动于乙烯材质的地板上120.25走动于人造地毯351.5坐离发泡椅垫181.5拿起聚乙烯塑料袋200.6在地上滑动苯乙烯材质的箱子181.5移除PC板上的MYLAR胶带121.5PC板上的收缩膜163真空吸锡器作业81喷电路冷凝喷雾剂155StaticelectricityismeasuredinCoulombs,oftenrepresentedby“q”ESD的模式※人体带电模式(HumanBodyModel,HBM)DischargetotheDevice※机器带电模式(MachineModel,MM)DischargetotheDevice※元件带电模式(ChargedDeviceModel,CDM)DischargefromtheDevice(HumanBodyModel,HBM)※模拟由站立人体的手指尖放电至元件的现象。Thedischargefromthefingertipofatypicalhumanbeing.STM:ESD-STM5.1StaticanddynamiccomponentdatacanbeobtainfromManufacturer.ESDwithstandvoltage:theMaxESDlevelthatdoesnotcausecomponentfailure.(MachineModel,MM)※70年代,日本人认为HBM不足以代表最差状况而提出,用于自动组装的制造环境MM的电容值较HBM大,因此MM儲存的电荷较多R很小因此电流较大,速度较快STM:ESD-STM5.2EvaluatingESDsensitivityofcomponentstothedefinedMM(ChargedDeviceModel,CDM)※现代自动化组装环境中最重要但却常被人忽略的ESD模式--原理简单，但再现困难--速度快，难保护※CDM的来源--测试设备(ICT)--SMT--IC的包装ESD的三种模式比较※HBM与MM—人体，机器或环境带电--HBM是最古老且最常发生的模式，但并非最严重的危害模式--MM造成的故障与HBM类似但电压却远高于HBM,速度也比HBM快※CDM—元件带电--模拟一带电元件经由一脚接地而放电的现象•造成ESD故障的主要原因--电流上升时间最快速ESD的影响※ESD事件----因局部高温或电位差造成ESDS的元件破坏※可能发生在制程中或使用中的任何阶段※成本问题，客户抱怨，商誉损失ESDS:ElectrostaticdischargesensitiveESD防治专业词汇介紹※ESDS(ElectrostaticDischargeSensitive)Item静电敏感件对于静电放电敏感（易被ESD破坏）的元件，组件或模组※SSZ(Static-SafeZone)静电安全区域內部任一点均符合基本要求的区域※SSW(Static-SafeWorkstation)静电安全工作站※ESDProtectiveWorkstation静电防护工作站包含ESDSItem的特定工作区域，必须符合SSW的要求.通常其范围较小。如SMT线.测试工作站，Rework区域SSP(Static-SafePackage)静电安全包装ESDProtectivePackage(SSP)静电放电防护包装能夠限制摩擦生电.屏蔽静电场或免除ESD對ESDS元件破坏的包装ESD防治专业词汇介紹※ESDProtectiveArea(EPA)静电放电防护区域内涵ESDSItem的大范围工作区域.所有人员进入时都应穿戴适当的接地设备.且所有行为也须遵守其相关规定TriboelectricCharging摩擦生电当两种材料接触摩擦(Friction)或剥离(Separation)时其表面产生静电荷的现象ESD防治专业词汇介绍※SurfaceResistance表面电阻以二个电极放置与一材料表面上,加以一直流电压(V),測量其通过的电流值(I),再计算其电阻值(R),其單位为欧姆(Ω).※SurfaceResistivity表面电阻率均一材料的单位面积表面电阻,其单位为Ω/square,表面电阻率与体积电阻率间通常存在一比例,该比例与測量电极的几何形状有关※VolumeResistivity体积电阻率即电阻率或称电阻系数其单位为Ω-CM静电防治材料定义MaterialElectricalCharateristics※ConductiveMaterials导电材料表面电阻率小于1x105Ω/square(surfaceresistivity),或其体电阻率小于1x104Ω-CM(volumeresistivity)(ESDADV1.0,EIA-628-1994,MIL-263B)※StaticDissipativeMaterial静电消散材料表面电阻率至少为1x105Ω/square且小于1x1012Ω/square,或其体电阻率至少1x104Ω-CM为且小于1x1011Ω-CM(ESDADV1.0,EIA-628-1994,MIL-263B)※InsulatingMaterial绝缘材料表面电阻率大于1x1012或其体电阻率大于1x1011的材料(EIA-625-1994);ESDAADV1.0-1994)静电防治材料定义※Anti-StaticMaterial抗静电材料-能抑制摩擦生电的材料(ESDAADV.1.0)-能抑制摩擦生电至200V以下的材料(EIA-625)-抗静电材料并不须要测量其表面电阻率或体积电阻来决定其特性.※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(EIA-625)静电防治基本法则※将工作区的所有导电物接地使其带电不超过50V※以静电压表确认工作区內的非导电物体所带电压不超过300V(or200V)※如果静电场无法避免应确保静电敏感零组件与带电之表面保持足夠的距离ESD问题的对策作业人员的头发--以静电压表确认,距离皮肤表面5cm以內,因电压抑制的效果,静电压可降至+300以下作业人员的衣著--需要抗静电衣嗎?(整齐--洗衣与量测之成本)搬运工具--若台车为绝缘轮,移动时易与地面摩擦而累积静电更换为导电轮--需注意污染问题拖铁链--堆高机不应行经铺有导电地板的区域ESD问题的对策纸张.纸制标签--在常温常湿下,纸制品可视为抗静电(Antistatic)材料,因此非光面纸制品在工作区是可被允许的.(MIL-HDBK-263)手套的使用--洁净室内的一般要求--静电消散时间(Static-decaytime)2sec?(FED-STD-101,Method4046)--量测其表面电阻率StaticDissipative?--戴上手套后是否需要再戴静电环?ESD问题的对策离子风扇--解決工作区内绝缘体的带电问题--使用Charged-platemonitor评估Dischargetime&balancelevel成品/半成品在工厂内的运送--使用普通透明塑胶袋,半透明metalized塑胶袋,导电袋,或是铝箔袋?--作放电测试(dischargetest),以满足自己的需求为原则.ESD问题的对策导电地垫--可使用于无导电地板的工作区,并配合导电鞋--清洁用品之挑选静电接地(工作台面及作业人员)--目的:使作业人员在同一电位上地桩建物的金属结构金属水管--建议:与市电地线间电位差不超过5V(rms);或阻抗不超过25欧姆.ESD测试标准及介绍静电放电相关测试程序和标准U.S.Military/DepartmentofDefense美军规范ASTMAmericanSocietyforTestingandMaterialsNFPANationalFireProtectionAssociationJEDECJointElectronDeviceEngineeringCouncilIECInternationalElectrotechnicalCommissionESDAESDAssociation静电环测试※功能:主要为防止HBM对于ESDS元件的破坏※型式:金属,纺织品;表带式,松紧带式,粘带式※安全性:必须要有限流电阻(通常约为1MΩ,250V,1/4W)来保护人体安全,接地线与静电环分离的拉力为1-5ib.若无限流电阻则必须以红色标示(MIL-STD-202Method2.5&Method101)※ESDAESDS1.1测试方法接地阻抗--必须小于1.25MΩ@30V环带阻抗--1MΩ±20%一般简易测试方法※一般定期检查(750KΩ-10MΩ)※静电环配戴检查※新品进料检查(1MΩ±20%)※静电环及接地线连接检查接地系统※ESDS6.1主要目的:将静电防护设施接地,提供一个路经使静电消散材料,导电材料及个人接地设备在同一个电位上,减少ESDS元件受到破环.※其他相关标准--ANSI/NFPA70-1990--ANSI-IEEEStd142-1982※人员安全防护考虑人员碰触电源时,通过人体的电流.故接触人体的接地系统必须要有限流电阻接地系統※ESDGround(SoftGround)静电放电接地能够使静电产生源(人或物)藉由路经到接地的端点,排线,金属线或其他接地系统.(EIA-625)※Ground(HardGround)实接地•藉由电子线路或特殊设备和大地(Earth)连接的导电接点.•和大地(Earth)间具零电位差.一般工作接地系統ESD接地点的量测DC欧姆計:量测范围0.1Ω-1MΩ+/-10%.开路电压必须大于1.5VESDCommonPointGround(共地点)到EquipmentGround必须小于1ΩESDCommonPointGround到ESDProtectiveMaterialsandDevices(ESD防护材料或设备)必须小于1Ω(如果有保护电阻则必须加上其值)工作表面的量测ESDS4.1-1997主要目的:使用标准的测量设备,测量ESD防护工作表的表面电阻值以评估其特性.其他相关标准•ASTMF150•NFPA99测试设备•可提供100V和10V测试电压,误差在10%以内的高电阻计,量测范围由10KΩ–100GΩ•2只5lb直经2-1/2“的测试电极工作表面的量测测试时机1.环境和材料评估测试2.新配置的设备验收3.定期的测试环境和材料评估测试-低湿度测试•湿度12%±3%R.H.:温度23±1℃;预先放置时间48-72小时•测试电压为10V/100V•表面必须用70%的IPA清洗•测试结果必须记录最大,最小值•测试样品大小:10“X24”6个,样品本身必须有二个接地点•测试点:Resistancetogroundandresistancepoint-topoint工作表面的量测环境和材料评估测试-低湿度测试•湿度50%±5%R.H.:温度23±1℃;预先放置时间48-72小时•测试电压为100V•表面必须用70%的IPA清洗•测试结果必须记录最大,最小值•测试样品大小:10“X24”6个,样品本身必须有二个接地点•测试点:Resista