ESD防护基础知识.ppt
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1、ESD 基础培训基础培训 目录目录静电的危害及历史静电的危害及历史静电基础知识静电基础知识静电控制静电控制常见的不符合常见的不符合ESD控制规范的实例控制规范的实例 ESD ESD损坏种类比例损坏种类比例严重损坏严重损坏严重损坏严重损坏 10%10%潜在损坏潜在损坏潜在损坏潜在损坏 60%60%局部损坏局部损坏局部损坏局部损坏 30%30%在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损伤(伤(伤(伤(即无法通过出厂测试筛选出来即无法通过出厂测试筛选出来即无法通过出厂测试筛选出来即无法通过出
2、厂测试筛选出来)静电损伤试验静电损伤试验对微电路中的一段线路做ESD实验发现:200V400V时时线路的阻抗没有发现变化600V时时微电路的性能指标稍有下降,但仍能通过测试。800V900V出现了局部熔断和孔洞,线路阻抗发生了明显变化1000V线路断路,器件被完全损坏。人体对静电的敏感程度人体对静电的敏感程度在大于在大于3000伏时,伏时,你能通过皮肤感知你能通过皮肤感知在在5000伏时,伏时,你能听见你能听见在在10000伏时,伏时,你能看见你能看见人体对人体对ESD的感觉的感觉 部分部分元件元件ESDESD的敏感度的敏感度大部分器件的敏感度都小于人体感知电压大部分器件的敏感度都小于人体感知
3、电压大部分器件的敏感度都小于人体感知电压大部分器件的敏感度都小于人体感知电压,我司我司我司我司EPAEPA控制电压为控制电压为控制电压为控制电压为100V100VH H公司的公司的公司的公司的ESSD(ESSD(静电敏感器件静电敏感器件静电敏感器件静电敏感器件)包括集成电路(包括集成电路(包括集成电路(包括集成电路(ICIC),场效应管),场效应管),场效应管),场效应管(MOSMOS管)管)管)管),光电器件,光电器件,光电器件,光电器件(LED,(LED,数码管数码管数码管数码管),厚膜厚膜厚膜厚膜(电阻电阻电阻电阻),),板卡及其组板卡及其组板卡及其组板卡及其组件件件件88年美国ESD影
4、响损失50亿美元电子产品运行出现的故障49的为静电所致日本IC生产中的不合格品45是静电造成的90ESD对元器件、电路的破坏是潜在的ESDESD对行业造成的损失如此巨大,加上人体对行业造成的损失如此巨大,加上人体对行业造成的损失如此巨大,加上人体对行业造成的损失如此巨大,加上人体对小于对小于对小于对小于3000V3000V的静电基本上无感知,所以静的静电基本上无感知,所以静的静电基本上无感知,所以静的静电基本上无感知,所以静电需要引起足够的重视电需要引起足够的重视电需要引起足够的重视电需要引起足够的重视.静电在行业中的损失静电在行业中的损失静电的危害及历史静电的危害及历史静电基础知识静电基础知
5、识静电控制静电控制常见的不符合常见的不符合ESD控制规范的实例控制规范的实例 目录目录 有关静电名称解释有关静电名称解释静电静电:静电就是物体上多余的电荷,所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。静电放电静电放电(ESDElectrostatic Discharge):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。静电敏感度静电敏感度(ESDSElectrostatic Discharge Sensitivity)静电敏感器件静电敏感器件(ESSDElectrostatic Sensitive Devices)EPA:ESD Protect Area(E
6、SD防护区域):抑制静电荷的积累和静电压的产生;安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷ECA:ESD Control Area(ESD控制区域)EOS:Electrostatic Over Strength(电过应力)静电的产生静电的产生几种静电产生方式几种静电产生方式静电的产生有三个途径。静电的产生有三个途径。静电的产生有三个途径。静电的产生有三个途径。1.1.接触分离接触分离接触分离接触分离 (最常见的(最常见的(最常见的(最常见的 摩擦摩擦摩擦摩擦)2.2.电感效应电感效应电感效应电感效应3.3.电容效应电容效应电容效应电容效应电容效应只增加静电破坏的风险程度,并没有改变电荷量电容效应只增
7、加静电破坏的风险程度,并没有改变电荷量电容效应只增加静电破坏的风险程度,并没有改变电荷量电容效应只增加静电破坏的风险程度,并没有改变电荷量 !思考:温度变化是否能产生静电思考:温度变化是否能产生静电 静电的产生静电的产生摩擦起电摩擦起电主要来源:主要来源:主要来源:主要来源:接触接触接触接触 +摩擦摩擦摩擦摩擦 压力压力压力压力或或或或+分离分离分离分离 摩擦摩擦摩擦摩擦 生电生电生电生电 静电的产生静电的产生摩擦起电的影响因素摩擦起电的影响因素 材料(包括材料的相对性)材料(包括材料的相对性)材料(包括材料的相对性)材料(包括材料的相对性)接触力接触力接触力接触力 分离速度分离速度分离速度分
8、离速度 环境湿度环境湿度环境湿度环境湿度在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和增加静电破坏风险!增加静电破坏风险!增加静电破坏风险!增加静电破坏风险!接触面积和表面粗糙情况接触面积和表面粗糙情况接触面积和表面粗糙情况接触面积和表面粗糙情况决定静电量的主要因素:决定静电量的主要因素:决定静电量的主要因素:决定静电量的主要因素:静电的产生静电的产生摩擦起电环境对静电的影响摩擦起电环境对静电的影响相对湿度越高越好相对湿度越高越好相对
9、湿度越高越好相对湿度越高越好 (60%)(60%);高湿度对于一些考虑高湿度对于一些考虑高湿度对于一些考虑高湿度对于一些考虑 (例如腐蚀、例如腐蚀、例如腐蚀、例如腐蚀、污染污染污染污染 )不利;不利;不利;不利;折中湿度要求折中湿度要求折中湿度要求折中湿度要求 45%75%45%75%空气中的水气增加空气的导电性,因此减少静电的产生或累积。空气中的水气增加空气的导电性,因此减少静电的产生或累积。空气中的水气增加空气的导电性,因此减少静电的产生或累积。空气中的水气增加空气的导电性,因此减少静电的产生或累积。静电的产生静电的产生电感效应电感效应电感效应电感效应电感效应电感效应+-+-+Charge
10、d objectCharged objectUncharged ObjectUncharged Object+-注:绝缘体不能够被电感生电注:绝缘体不能够被电感生电注:绝缘体不能够被电感生电注:绝缘体不能够被电感生电 !静电的产生静电的产生电容效应电容效应C=o r A/d o o=8.85 =8.85 X X 10 10-12-12 F/m F/m10 votls10 votls1,000 volts!1,000 volts!d d r r=材料的相对介电常数材料的相对介电常数材料的相对介电常数材料的相对介电常数V=Q/CdV静电压并非固定值!静电压并非固定值!静电压并非固定值!静电压并非固
11、定值!静电的产生静电的产生静电的特性静电的特性高电位: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:低电量:静电流多为微安级(尖端瞬间放电例外)。作用时间短:作用时间短:微秒级。受环境影响大: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。静电的损伤方式静电的损伤方式半导体氧化层周围的电压超过了氧半导体氧化层周围的电压超过了氧化层介质击穿电压化层介质击穿电压 氧化层越薄,对静电越敏感。氧化层越薄,对静电越敏感。在在ESD事件中产生的热量使器件局事件中产生的热量使器件局部过热和使接点融化,过热和短路会部过热和使接点融化,过热和短
12、路会损坏器件损坏器件 热是由放电电流产生的热是由放电电流产生的 热能与放电电流的平方成正比热能与放电电流的平方成正比电电 介介 质质击击 穿穿热热 击击 穿穿 静电的损伤方式静电的损伤方式硬损伤:硬损伤:器件不能工作器件不能工作软损伤:软损伤:ESD减弱了器件或单板减弱了器件或单板的性能,但仍能通过测试。单板的性能,但仍能通过测试。单板或器件的特性变差,最终失效。或器件的特性变差,最终失效。静电的损伤方式静电的损伤方式EOSEOSESD能引起电过应力(能引起电过应力(EOS),熔化器件的金属部分),熔化器件的金属部分EOS有下列特点:有下列特点:持续时间较长的大电流持续时间较长的大电流对器件的
13、大面积损伤对器件的大面积损伤损伤可以明显观察到损伤可以明显观察到 材料的电特性材料的电特性绝缘体是个问题,因为静电可以产生和累积其上。而绝缘体是个问题,因为静电可以产生和累积其上。而绝缘体是个问题,因为静电可以产生和累积其上。而绝缘体是个问题,因为静电可以产生和累积其上。而导体也可能是个问题。因为导体导体也可能是个问题。因为导体导体也可能是个问题。因为导体导体也可能是个问题。因为导体造成快速的放电,以及受到外来造成快速的放电,以及受到外来造成快速的放电,以及受到外来造成快速的放电,以及受到外来感应!感应!感应!感应!最终造成电晕放电或电感破坏现象。最终造成电晕放电或电感破坏现象。最终造成电晕放
14、电或电感破坏现象。最终造成电晕放电或电感破坏现象。在在在在ESDESD领域,材料分为绝缘体、导领域,材料分为绝缘体、导领域,材料分为绝缘体、导领域,材料分为绝缘体、导体、静电耗散材料体、静电耗散材料体、静电耗散材料体、静电耗散材料 材料的电特性材料的电特性绝缘体绝缘体限制电子自由移动限制电子自由移动很大的体电阻很大的体电阻1x1011很少有电子在物体中移动很少有电子在物体中移动能够保持大量电荷能够保持大量电荷在同一种物体的上的不同地方可以保持正电荷和负电荷。在同一种物体的上的不同地方可以保持正电荷和负电荷。绝缘体的耗散只能通过环境(离子风机、涂防静电液等),绝缘体的耗散只能通过环境(离子风机、
15、涂防静电液等),不能通过自己的表面不能通过自己的表面注意:注意:纸板和木头在湿度较高时因为吸水具有静电耗散性纸板和木头在湿度较高时因为吸水具有静电耗散性能,湿度较低(一般小于能,湿度较低(一般小于50%左右)时表现为绝缘性能左右)时表现为绝缘性能。材料的电特性材料的电特性导体导体电子在导体表面和体内流动电子在导体表面和体内流动体电阻体电阻1x104如果连接到地,电荷能被中和如果连接到地,电荷能被中和电荷能被积累在没有接地的导体上电荷能被积累在没有接地的导体上在导体上的电荷泻放快在导体上的电荷泻放快 材料的电特性材料的电特性人体人体最容易产生静电最容易产生静电对地能储存电荷对地能储存电荷人在走动
16、时产生静电人在走动时产生静电产生产生15千伏的静电很常见千伏的静电很常见产生产生35千伏的静电是可能的,但不常见千伏的静电是可能的,但不常见 材料的电特性材料的电特性静电耗散材料静电耗散材料电子在材料的表面可以自由移动,但移动的速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如果被接地,电荷将被缓慢的释放掉体电阻体电阻1x1041x1010思考:导体电阻小,更易释放物体上的静思考:导体电阻小,更易释放物体上的静电,为何不选用导体作为静电耗散材料?电,为何不选用导体作为静电耗散材料?静电耗散材料静电耗散材料抗静电包装袋抗静电包装袋
17、Antistatic Antistatic 包装袋包装袋包装袋包装袋 常被称为常被称为常被称为常被称为“粉红塑胶袋粉红塑胶袋粉红塑胶袋粉红塑胶袋”聚乙烯填入控制材料或涂层聚乙烯填入控制材料或涂层聚乙烯填入控制材料或涂层聚乙烯填入控制材料或涂层 加入粉红色素以方便和非防静电加入粉红色素以方便和非防静电加入粉红色素以方便和非防静电加入粉红色素以方便和非防静电材料进行区分材料进行区分材料进行区分材料进行区分 有无静电和散电功能,但没有屏有无静电和散电功能,但没有屏有无静电和散电功能,但没有屏有无静电和散电功能,但没有屏蔽能力蔽能力蔽能力蔽能力 通常用以包装非敏感器件,使和通常用以包装非敏感器件,使和
18、通常用以包装非敏感器件,使和通常用以包装非敏感器件,使和敏感器件共同使用时不会出现静敏感器件共同使用时不会出现静敏感器件共同使用时不会出现静敏感器件共同使用时不会出现静电而对电而对电而对电而对ESSDESSD件造成损坏件造成损坏件造成损坏件造成损坏1101109 9RR 10 10 1111 /typical/typical静电耗散材料静电耗散材料静电屏蔽袋静电屏蔽袋静电屏蔽袋静电屏蔽袋静电屏蔽袋静电屏蔽袋利用多层多材料技术来对所有静电放电模利用多层多材料技术来对所有静电放电模利用多层多材料技术来对所有静电放电模利用多层多材料技术来对所有静电放电模式进行防护。式进行防护。式进行防护。式进行防护
19、。聚乙烯层聚乙烯层 Antistatic 可热压封口可热压封口 耐拉耐拉 良好绝缘强度良好绝缘强度聚酯层聚酯层 耐拉耐拉 外形稳定(不变形)外形稳定(不变形)良好绝缘强度良好绝缘强度 耐击穿耐击穿导电金属膜层导电金属膜层 低电阻低电阻 40%连续导电面连续导电面耐磨涂层耐磨涂层 或或dissipative 涂层涂层 防静电采用标识防静电采用标识 问题点:问题点:1、如何判断材料是否为防静电材料?可以通过是否仪器检测出来?、如何判断材料是否为防静电材料?可以通过是否仪器检测出来?2、如何消除绝缘体上的静电压?、如何消除绝缘体上的静电压?3、ESSD器件焊接到单板上后是否等效器件焊接到单板上后是否
20、等效ESSD器件?器件?4、液体、粉末是否能产生静电?、液体、粉末是否能产生静电?5、常见的静电敏感器件有哪些?、常见的静电敏感器件有哪些?目录目录静电的危害及历史静电的危害及历史静电基础知识静电基础知识静电控制静电控制常见的不符合常见的不符合ESD控制规范的实例控制规范的实例 ESD ESD控制控制-技术依据技术依据4 项基本技术依据项基本技术依据 1.1.制止静电的产生制止静电的产生制止静电的产生制止静电的产生2.2.通过设计在产品中置入保护通过设计在产品中置入保护通过设计在产品中置入保护通过设计在产品中置入保护3.3.消除产生的静电消除产生的静电消除产生的静电消除产生的静电4.4.控制放
21、电的途径和速度控制放电的途径和速度控制放电的途径和速度控制放电的途径和速度 ESD ESD控制控制-控制原则控制原则建立建立EPA区域区域在在EPA控制区域操作所有静电敏感器件控制区域操作所有静电敏感器件运输所有静电敏感器件要用法拉第笼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测试和监控整个静电控制流程 ESD ESD控制控制EPAEPA基本要求基本要求区域明确定义和标识区域明确定义和标识定义区域的防护水平定义区域的防护水平对区域内的所有导体包括人员可靠接地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消除一切不必要的静电产生源运用运用12英寸原则英寸原则ESD防
22、护体系文件的建立防护体系文件的建立 ESD ESD控制控制-识别识别WHO WHO?供应商供应商管理人员管理人员设计师设计师采购采购库房人员库房人员测试和装配人员测试和装配人员运输人员运输人员用服用服市场市场顾客顾客WHERE?WHERE?产品设计产品设计实验室实验室供应商供应商IQC仓储仓储周转车周转车工具包工具包手动和自动插件手动和自动插件SMT波峰焊波峰焊装配和测试装配和测试维修工位维修工位理货和包装理货和包装用服用服 ESD ESD控制控制-控制点控制点环境环境 个人个人 材料材料地板地板 个人物品个人物品 原材料原材料温湿度温湿度 工衣工衣 周转材料周转材料工作台工作台 工鞋工鞋 包
23、装材料包装材料工装夹具工装夹具 接地接地 另外建立完善的控制操作流程另外建立完善的控制操作流程 ESD ESD控制控制环境控制环境控制u 生产制造和维修区域属于静电高风险区域(定义生产制造和维修区域属于静电高风险区域(定义为一级为一级EPA):):温度:温度:2028 相对湿度相对湿度(RH):4575%注:一级注:一级EPA应该使区域内静电压控制在应该使区域内静电压控制在100V以下以下u 其它防静电工作区环境的温湿度一般要求:其它防静电工作区环境的温湿度一般要求:温度:温度:2030 相对湿度相对湿度(RH):3070%ESD ESD控制控制-接地系统接地系统 接地是静电泻放的关键措施,接
24、地是静电泻放的关键措施,EPA内必须有独立可靠的防静电接地内必须有独立可靠的防静电接地系统,工作中产生的的静电才能安全有效地泻放,避免静电的累积。防系统,工作中产生的的静电才能安全有效地泻放,避免静电的累积。防静电接地必须有一个安全可靠的防静电接地母线(防静电地线),所有静电接地必须有一个安全可靠的防静电接地母线(防静电地线),所有人体、工作台、台垫、工具等以并联的方式接入防静电接地母线。人体、工作台、台垫、工具等以并联的方式接入防静电接地母线。EPA内防静电工作台上的所有仪器、内防静电工作台上的所有仪器、AC工具、金属体及等必须连接到公共工具、金属体及等必须连接到公共接地点上,人体腕带、防静
25、电台垫、防静电地垫、导体和静电耗散的材料防静电接地点上,人体腕带、防静电台垫、防静电地垫、导体和静电耗散的材料防静电器具等需要串接器具等需要串接1M电阻(或等效串接电阻(或等效串接1M的电阻)后连接到接地系统上的电阻)后连接到接地系统上 设施的接地线建议采用黄绿色或黄色线,连接点应该采用螺钉、焊接、双线设施的接地线建议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。接等不可靠的连接方式。ESD ESD控制控制接地方式接地方式 采用三
- 配套讲稿:
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