ESD培训教材_2

ESD培训教材對ESD基础知识有概念性的認識明白ESD問題內容知道如何做好ESD控制静电防护了解現有存在ESD問題往後能用正確方式處理ESD問題培訓目標學員經過此培訓目录ESD基础知识介绍1静电防护作业规范3静电控制24静电控制不良实例5一、ESD基础知识介绍1.1静电案例1.2基本概念1.3静电的产生1.4静电的特点1.5静电的危害1.1静电問題案例案例12004年4月3日电4月2日下午3时54分，位于萧山浦阳镇的杭州硅宝化工有限公司发生火灾，杭州市消防支队萧山大队火速派出五辆消防车和三个民办消防队赶赴火场。起火的是公司一个约300多平方米的仓库，里面存有大量化学原料，着火后，火势十分凶猛，十几公里以外就能看到滚滚浓烟。消防员到场后，迅速开展灭火行动，架起两架泡沫炮和三支泡沫枪实施扑救，并用水枪对化学药品进行稀释。扑救过程中，仓库内化危品桶不断发生爆炸。经过三个多小时扑救，火灾于晚7时被彻底扑灭。据消防部门初步调查，火灾原因是该公司两名员工在对六甲基二硅氮烷进行倒料时产生静电，引发火灾。此次火灾过火面积300多平方米，火灾损失10余万元。（2004-04-0310:01:56）来源新华网浙江频道案例2日本曾对不合格的电子产品进行过解剖分析，发现45%的不合格器件是由静电放电造成的。美国也在上世纪八十年代初作过统计，它的电子工业每年由于静电造成的损失高达100亿美元。英国经过数年调查了解到，该国上世纪70～80年代，每年因静电造成的电子产品损失约为20亿英磅。北京某航天研究所，在1992年初组装调试我国“资源卫星”上使用的一种仪器时，因人体静电放电导致2只价值6000美元的进口并遭禁运的CCD器件（一种MOS器件）失效，几乎影响卫星的发射进度。1.1静电問題案例什么是ESD？ESD就是静电泄放（ElectronicStaticDischarge）带有静电的物体靠近或接触另一物体，只要它们之间存在电势差，就会发生静电荷传递。这种静电荷传递过程我们称之为静电泄放。当这种静电荷传递的过程强度足够大，大到可以损坏我们的产品，我们就称之为ESD事件。1.2基本概念1.3静电的产生静电电压能够由以下几种情况产生（1）摩擦:在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最普通方法，就是摩擦生电。材料的绝缘性越好，越容易是使用摩擦生电。另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电。（2）感应：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负电子就会转移。（3）传导：针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移。（2）电容的改变V=Q/CV=电压（伏特）Q=电荷（库仑）C=电容（法拉）（1）摩擦剥离起电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（3）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，电压升高环境相对湿度10-20%RH40-50%RH70-90%RH在地毯上走路35000V8000V1500V穿普通鞋在ESD地板上走路（不使用腕带）10000V4000V200V穿ESD安全的鞋在ESD地板上（使用腕带）50V10V0V摩擦绝缘材料4000V1500V300V决定静电产生多少的因素主要有：1材料的导电性能：导电材料和静电消耗材料产生比较少的静电，绝缘材料产生很多的静电。2环境相对湿度对静电的产生有很大的影响，相对湿度大（空气潮湿）静电产生就少，ESD的问题就少。反之，相对湿度小ESD的问题就多。3ESD地板，ESD安全的鞋（包括太空服）及腕带的使用对于降低人体产生的静电也是非常有效的。另外在地板上走动比不走动产生更多的静电。决定静电产生多少的因素??1.3静电的产生3/3接触产生静电1.带静电杯子靠近PCBA时。2.靠近后结果：两者都带有静电。1.4静电的特点（1）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3.0KV以下静电不易感觉到）。（2）低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。（3）作用时间短：微秒级。（4）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。1.5静电的危害通信产品故障（1）软件故障30％多。（2）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％。（3）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。ESD能引起电过应力（EOS）熔化器件的金属部分。EOS有下列特点：持续时间较长的大电流对器件的大面积损伤损伤可以明显观察到3/51.5静电的危害4/5静电对电子工业的影响集成电路元器件的线路缩小，耐压降低，线路面积减小，使得器件耐静电冲击能力的减弱，静电电场（StaticElectricField）和静电电流（ESDcurrent）成为这些高密度元器件的致命杀手。大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大增。日常生活中如走动，空气流动，搬运等都能产生静电。人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感，实际上，集成度高的元器件电路都很敏感。静电对电子元件的影响（1）静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命。（2）因电场或电流破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏）。（3）因瞬间的电场或电流产生的热，元件受伤，仍能工作，寿命受损。器件静电损伤少部分(10%)能够在产品出厂前得到检验控制，大部分(90%)流入市场用户，降低产品质量和寿命，导致数量级增加维护成本，降低信誉！特别是，器件多次受静电损伤，严重影响产品的可靠性。1.5静电的危害5/5（1）隐蔽性：人体不能直接感知静电，除非发生静电放电，但发生静电放电，人体也不一定能有的感觉。这是因为人体感知的静电放电电压为3KV。（2)潜伏性:有些电子元器件受到静电损伤后性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患，而且增加了器件对静电的敏感性。已产生的问题并无任何方法可治愈。(3)随机性:电子元件什么情况下会遭受到静电破坏呢？可以这么说，一个元件生产后一直到它损坏以前所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性。由于静电的产生和放都是瞬间发生的，及难预测和防护。1.5静电的危害-静电损伤的特点5/5(4)复杂性:静电放电损伤分板工作，因电子产品的精细，微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精密仪器，即使如此有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其它失效，这是对静电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉的掩盖了失效的真正原因。(5)严重性:ESD问题表面上看来只影响了制成品的用家，但实际上亦影响了各层次的制造商，如：保用费、维修及公司的声誉等等。1.5静电的危害-静电损伤的特点目录ESD基础知识介绍1静电防护作业规范3静电控制24静电控制不良实例5二、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）请大家现场回答？降低成本提高产品质量客户满意增加利润2.2哪些人要参与进行ESD控制（Who）请大家现场回答？ALL2.3在哪些地方需要进行ESD控制（Where）ESD三种型式（1）人体型式即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩擦电荷。当人们手持ESD敏感的装置而不先拽放电荷到地，摩擦电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏。（2）微电子器件带电型式既指这些ESD敏感的装置，尤其对塑料件，当在自动化生产过程中，会产生摩擦电荷，而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地表面，因此造成损坏；或者通过感应使ESD敏感的装置的金属部分带电而造成损坏。（3）场感类型式即有强电场围绕，这可能来之于塑性材料或人的衣服，会发生电子转化跨过氧化层。若电位差超过氧化层的介电常数，侧会产生电弧以破坏氧化层，其结果为短路。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………………ESD如何损害我们的产品ESD损坏的方式直接的方式间接的方式1.金属（小电阻）接触•带静电的物体接触产品(HBM)•物体接触带静电的产品(CDM)2.电路•热拔插•带电测试静电感应•不直接接触电磁干扰（EMI）•不直接接触2.5怎样进行ESD控制（How）2.5怎样进行ESD控制（How）静电控制的原则：（1）在EPA控制区域操作所有静电敏感器件。（2）存放、运输所有静电敏感器件要用法拉第笼。（3）测试和监控整个静电控制流程。EPA控制方法：（1）定义区域的防护水平。（2）区域明确定义和标识。（3）对区域内的所有导体，包括人员可靠接地。（4）消除一切不必要的静电产生源。（5）运用12英寸/30cm原则。（6）ESD防护体系文件的建立。2.5怎样进行ESD控制（How）静电防护1.接地接地就是直接将静电过一条线的连接泄放到大地，这是防静电措施中最直接最有效的，对于导体通常用接地的方法，如人工带防静手腕带及工作台面接地等。接地通过以下方法实施：1）人体通过手腕带接地。2）人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地。3）工作台面接地。4）测试仪器，工具夹，烙铁接地。5）防静电地板，地垫接地。6）防静电转运车，箱，架尽可能接地。7）防静电椅接地。2.静电屏蔽静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中，用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响，最通常的方法是用静电屏蔽袋和防静电周转箱作为保护。另外防静电衣对人体的衣服具有一定的屏蔽作用。3.离子中和绝缘体往往是易产生静电，对绝缘体静电的消除，用接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和（部分采用屏蔽），即在工作环境中用离子风机等，提供一等电位的工作区域。2.5怎样进行ESD控制（How）三个基本的控制原理为所有导体进行接地处理。注意：人也是导体控制容易产生较多静电绝缘材料在产品运输和存贮过程中使用ESD防护包装2.5怎样进行ESD控制（How）ESD控制Man(人)+Machine(机)+Material(料)+Method(法)+Environment(环)Man(人):手腕带，ESD鞋，ESD椅子,衣服…Machine(机):接地，控制静电电流消除/屏蔽电磁干扰和交流电场Material(材料):使用导体材料/尽量使用静电消耗材料/使用ESD地板，ESD桌垫/不用或尽量少用绝缘材料Method(方法):预防（创建ESD安全的环境）/保护（保护对ESD敏感的产品或零部件，避免金属小电阻接触）/屏蔽（对非ESD安全的物品进行法拉第或距离屏蔽）/消除（通过接地，离子化消除产生的静电）Environment(环境):温度/湿度控制,局部使用离子风机,员工ESD培训,管理处理对ESD敏感的产品必须在ESD安全区域（ESDSafeArea)内进行。在ESD安全区域处理对ESD敏感的产品，必须依照ESD安全处理程序进行。没有进行必要的ESD防护，不允许进入ESD安全区域。EPA区域静电防护等级的分类：一级EPA区域100V二级EPA区域500V温度和湿度要求：一级EPA区域（如：生产制造和维修区域等静电高风险区域）温度：20~30℃相对湿度(RH)：45~75%二级EPA区域的温湿度一般要求：温度：10~30℃相对湿度(RH)：30~75%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）ESD控制---接地产品机器或夹具腕带ESD鞋工作台净化