ESD基础知识培训材料PPT课件.ppt

1虹信ESD基础知识培训制作：产品工程部日期：2011/9/232qq静电的概念静电的概念qqESDESD介绍介绍 qqESDESD危害危害qq静电放电模式静电放电模式qqESDESD控制方法控制方法qq湿度湿度qq接地接地qq屏蔽屏蔽qq中和中和qqESDESD保护区域的样板保护区域的样板qqESDESD公式公式概要qqESDESD相关标识相关标识qqEPAEPA内的管理要求内的管理要求qq人员的防护要求人员的防护要求qqEPAEPA内环境和设施控制内环境和设施控制qqESDSESDS操作规范及要求操作规范及要求qqEPAEPA内材料控制内材料控制qqESDSESDS产品运输存储产品运输存储qqESDESD控制不规范项实例控制不规范项实例3静电产生的方法：q摩擦q静电场q接触分离q不均衡的离子化静电(Electrostatic)：q静电就是指的是静止的电荷q静电是在物体表面上静止的电荷q静电积累在物体表面会形成静电场静电的概念 4静电生成原理：静电生成原理：qq当物体分开或摩擦当物体分开或摩擦,电子移动，使物体失去或得到电子，使其带静电电子移动，使物体失去或得到电子，使其带静电qq静电生成可以在任何两个物体之间发生，包括固体，气体和液体等等静电生成可以在任何两个物体之间发生，包括固体，气体和液体等等物体分离物体分离_Material“A”-2+3 Net=+1Material“B”-4+3 Net=-1+_Material“A”-3+3 Net=0物体接触物体接触+Material“B”_-3+3 Net=0+_静电的概念任何物质都是由原子构成任何物质都是由原子构成=所以任何物体都可以带静电所以任何物体都可以带静电5104Ohms109Ohms1011Ohms导体材料Conductive绝缘材料Insulator静电消耗材料Dissipative小于104Ohms静电可以通过接地消除（但消除速度极快，若与带电的产品接触反而会造成ESD破坏）可以在控制下来接受的材料大于1011Ohms静电不能通过接地消除（消除速度特别慢）正负电荷停留在物体表面并形成静电场影响周围物体带电104-1011Ohms静电可以通过他接地消除（消除速度适中并安全）消除/泻放静电的理想材料106109Ohms是最理想的ESD材料对不同的材料控制静电则有有不同的控制方法物体电阻与静电的影响：静电的概念106Ohms6材料特性与静电的影响：静电的概念玻璃尼龙羊毛丝绸纸张聚亚氨脂棉花木材硬橡胶聚脂薄膜丙烯酸聚酯特弗龙+(失电子)-(得电子)7影响静电的主要因素影响静电产生的主要因素有：q物质的材料：绝缘材料产生静电比导电材料和静电消耗材料产生的多q环境相对湿度：相对湿度大（空气潮湿）静电产生就少q摩擦的频率：频率越高，产生静电越多q接触面积：接触面积越大，产生静电总量越多1在地毯上走路2穿ESD安全的鞋在ESD地板上（不使用腕带）3穿ESD安全的鞋在ESD地板上使用腕带4摩擦绝缘材料35,000V3,000V1,500V200V20V5V15V2V0V环境相对湿度10-25%RH40-60%RH65-90%RH3000V1000V300V静电的概念8ESD介绍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(ESD)。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。ESDESD就是静就是静 电电 泄泄 放放（ElectroStaticDischargeElectroStaticDischarge）什么是ESD？9ESD介绍ElectrostaticDischargeq电磁感应当一个导体材料放置于静电场中并同时接地后发生了电荷的转移.q只有两个不同电位的物体相互之间通过电荷的转移达到了平衡，以达到同样的电位10什么是ESDS对静电放电敏感的元器件称为ESD敏感器件。装配有它们的电路板也是ESD敏感的,称为ESD敏感组件。操作ESD敏感器件和ESD敏感组件的时候必须注意ESD保护。通常无源器件对ESD不够敏感如:电阻器,电容器,电感器等而通常有源器件对ESD较为敏感如:IC,LED等。ESDS:是ESD-Sensitive的缩写,其中文意思是静电敏感ESD的危害11如果您在地毯上拖足而行时，电荷将会从地毯转移到您的身体，并使您带有过多电荷。当您触摸门把捏手时，这时会出现静电放电现象!ESD的危害12静电荷级别示例感觉到静电放电，电荷应达到了 3,000 伏（直流静电压）当下车时，手接触到汽车金属部件；走过地毯后，手接触到门把捏手听到静电放电的声音，电荷应达到了 5,000 伏（直流静电压）在干燥天气时，用布擦拭汽车仪表板看到静电放电，电荷应达到了 10,000 伏（直流静电压）闪电或使用静电放电枪ESD的危害13人体能够感觉的到的最小的ESD静电压为3000V，而很多的电子元件的敏感程度都已经达到了250V以内,对于某些精密的电子元件通常在100V以内，最敏感的甚至达到了5V左右ESD的危害14200MV30kA30usLightning VS.ESDESD的危害15kV45A80nS15被ESD损毁的产品静电荷在存在电势差的物体和产品之间传递，在短时间内产生瞬间的电流因此静电放电现象有高电压、低电流、作用时间短、受湿度影响大的特点ESD的危害16ESD的危害突发性实效q失效能够通过正常的生产过程中检查出来q元件通常损坏后能被检查出金属熔断，接点破损和氧化的现象1617ESD的危害潜在性失效q失效通常无法在正常的生产过程中检查出来q只有部份的功能和性能受到了一定的影响q元件寿命受到了比较大的影响实际生产中静电放电失效模式主要为潜在失效。据统计，潜在失效约占，潜在性失效通常无法在生产过程中检测出失效，这使得公司的产品品质下降，成本提高，客诉增多，信誉受损.1718ESD/EOS损坏的方式直接的方式间接的方式金属（小电阻）接触人体带电接触产品(HBM)机器带电接触产品(MM)物体接触带静电的产品(CDM)不当操作热拔插带电测试电磁干扰（EMI）高频EMI空气中传播导体中传播静电感应产品感应带电后与金属接触造成放电现象(FMI)静电放电模式:ESD敏感元件由此三大金属接触模式实验来确定其敏感程度19静电放电模式:(1)人体模型（HBM）:人体模型指带电的人体通过手指或人体其他部位向接地的器件放电.20(2)机器模型（MM）:许多金属设备或夹具，当带上静电并靠近组件时，会发生设备一组件之间的快速放电直接烧坏组件本身.静电放电模式:21(3)带电器件放电模型（CDM）:器件接触带电体或因感应而带电后接地放电造成内部损伤.静电放电模式:22ESD控制方法湿度1在地毯上走路2穿ESD安全的鞋在ESD地板上（不使用腕带）3穿ESD安全的鞋在ESD地板上使用腕带4摩擦绝缘材料35,000V3,000V1,500V200V20V5V15V2V0V环境相对湿度10-25%RH40-60%RH65-90%RH3000V1000V300V同样条件下，湿度越高，产生的静电将会越低。由于湿敏元件需要所以通常湿度控制在30%-70%之间所以有效的控制湿度可以抑制静电大量产生，以降低ESD破坏的风险23ESD控制方法接地人：将人体通过手腕带及插孔接地;通过ESD的鞋与ESD地面导通；通过ESD椅子将进行接地设备和仪器:机器及设备直接进行硬接地ESD部件进行软接地工作台表面：使用ESD台垫和接地线进行软接地金属物体直接进行硬接地硬接地指使用接地线对导体材料进行接地，对地电阻应小于1欧姆。软接地指用较高阻抗物体进行的接地，对地电阻应小于1X109欧姆。防静电席防静电席ESD地线地线防静电席接防静电席接地地手环接地点手环接地点24ESD控制方法屏蔽(生产过程)人：穿防静电服，手套，帽子直接对人体进行屏蔽保护并接地设备:机器及设备金属外壳屏蔽内部带电物绝缘材料：绝缘材料和工具等物体使用ESD薄膜或法拉第罩来隔绝内部或外部的静电场25ESD控制方法屏蔽(产品包装)静电消散性材料具备一定的导电率以便静电荷被耗散掉，但导电率不可大到产生危害的程度表面电阻1x104-1x1011的材料电磁屏蔽材料该材料作为包装时形成会产生法拉第的静电屏蔽效应，可防止外部静电场穿透屏蔽容器和包装袋，表面电阻为小于x103的材料.抗静电材料能抑制摩擦生电的材料，摩擦电压小于200V的材料防静电包装材料的种类：2526法拉第罩就是有洞的导体当法拉第笼放在静电场时,电荷停留在外部的表面不能渗透到内部MichaelFaradayESD控制方法屏蔽27ESD控制方法中和(消除)离子风机可以消除绝缘物体上产生的大量的静电荷离子风机的作用是产生大量正负离子，中和目标物体上的电荷28ESD控制方法ESD控制=Man(人)+Machine(机)+Material(料)+Method(法)+Environment(环)Man(人)手腕带接地;ESD鞋;ESD椅子;防静电服;ESD手套Machine(机)接地与产品接触部件尽量采用ESD材料；消除或屏蔽电场和干扰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使用ESD包装进行保护使用ESD周转框和推车进行搬运Method(方法)预防（创建ESD安全的环境,人员培训）保护（保护对ESD敏感的产品或零部件，避免金属接触）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/湿度控制离子除静电设备员工ESD培训和操作规范的培训现场的管理和审核29ESD保护区域（EPA）的样板1.传导性轮子2.耗散性表面3.手腕带测试仪4.鞋测试仪5.鞋测试面板6.手腕带和连线7.接地线8.接地9.接地联结点10.推车接地点11.脚腕带接地12.离子风机13.耗散性工作表面14.ESD工作椅15.耗散性地板16.ESD工作服17.耗散性货架18.导电性面板19.EPA标记20.机器12345678910111217191320141516131830Q+M=ESD“Q”:在产品或零部件，工具或其它物体（包括人体）上的静电荷（通常是由于摩擦或者是静电感应产生的）“M”:与产品或零部件暴露的输入电路进行小电阻的金属联接。“ESD”:短时间内的大电流损坏产品或零部件，造成ESD损坏1.没有金属联接:Q+M=ESD没有ESD损坏2.没有静电荷:Q+M=ESD没有ESD损坏3.没有静电荷和没有金属联接:Q+M=ESD没有ESD损坏用这个公式来帮我们理解如何解决ESD问题ESD公式31消除金属联接（M）:Q+M=NOESD避免金属联接的方法：设计工具，使暴露的电路不能接触工具的金属表面在工具的表面使用ESD消耗材料（ESD垫子等）暴露的电路好好不好ESD公式32为导体进行可靠的接地（对固定金属导体：接地电阻10ohms,对移动导体，ESD材料或不可以接地的导体：接地电阻1X109欧姆。）减少或消除摩擦、撕粘胶带等等所有可以产生静电的操作。如有必要，使用离子风机消除绝缘材料上的静电。从工位上拿走不是生产必须的绝缘材料。对于生产工艺必须的绝缘材料和ESD敏感的产品，保持安全距离（12英寸以上）。减少或消除静电荷（Q）:Q+M=NOESDESD公式33很多人首先试着只是控制Q(静电荷)但消除M(金属联接)通常是最廉价的，最容易的，从长期来说也是最有效的解决办法。聪明的做法是把控制Q(静电荷)和消除M(金属联接)结合起这取决于在每个工艺过程中哪一种方法最容易，最廉价。你必须不断改善和优化你的工艺过程，否则ESD的问题将继续困惑着你!Q+M=ESDESD公式34ESD相关标识静电敏感符号，呈三角形，里面有一双被拉一道痕的手，用来表示该物体对ESD引起的伤害十分敏感，其标示以识别该物体为ESD敏感元件（如IC，电晶体,二极体，晶振等）包装上或放置区标示静电防护符号，呈三角形，在三角形周边有一个弧圈，三角形内手上的一道痕没有了，用来表示该物体经过专门设计具有静电防护能力，其标示经识别该物体为ESD防护物体；此符号广泛用于标示ESD席，ESD座椅，ESD手链以及其他ESD包装材料等；同时该标志也应用于工具，工作台以及其他ESD提供防护的设备等物品35注意这些标志ESD相关标识ESD区域标识，文字正前方为ESD保护区域，反之则为非ESD保护区域ESD公共接地点标示静电保护区域(EPA)警告标识，表示已经来到了静电防护区域的入口，需要遵守相关的防静电区域的公共要求36EPA人员要求：EPA内管理要求q正确的穿戴防静电衣，鞋，帽子，手套，指套以及手腕带q按照要求佩带(测试)合格的手腕带且可靠接地q进入EPA内需经过测试鞋及手腕带q不得将私人物品放于工作区域q按照正确方法拿取电子元器件和电路板。q每日自检你的工作台ESD接地和物品等等是否正常37EPA内管理要求EPA内人员防护要求穿着38EPA内管理要求EPA内人员防护要求ESD手腕带皮肤是导体，所以最好的控制方法是让其通过一个限流电阻进行接地以导走人体静电荷（腕带电阻有1M欧，用于保护人体安全），一定要保证手链内金属与皮肤接触，并与防静电工作台接地插座连接正常。39EPA内管理要求EPA内人员防护要求ESD手腕带测试戴好手腕带并插入手腕带插孔,按下测试按钮,绿灯亮表示测试OK。40EPA内管理要求EPA内人员防护要求正确的操作方法q全部操作过程应在防静电工作区及防静电安全工作台上进行。q操作ESDS器件的人员应符合人体防静电要求q手拿ESDS器件或部件时，应避免触及其引脚和接线片、输入印制线或输入接口端子。q操作过程中应尽量减少对ESDS器件或部件的接触次数。q凡贴有静电敏感器件标志的物料，在工序间传递过程应绝对注意文明操作，轻拿轻放。不允许拉伸、挤压、掉落、摔板、抛板，不得使包装件散落。41EPA内管理要求EPA内人员防护要求正确的操作方法（示例）42EPA内环境和设施控制q工作区域的温湿度在控制范围内。q工作台和货架需铺设防静电台垫并接地。q设备和电动工具需有效接地。q人员按要求操作ESDS产品。q对于的防静电设施有经过检测后的有效标识或检测证明q易产生静电的绝缘材料,应离开EPA或受到有效的屏蔽。如果因生产需要而一定放要在EPA区域内，请咨询ESD专业人员。EPA内管理要求43EPA内管理要求EPA内环境和设施控制44绝缘材料有3种控制方法1设法保证远离ESD敏感器件及组件30公分以上2使用屏蔽包装的方式解决3使用离子风机EPA内材料控制EPA内管理要求45ESDS产品运输存储q采用有效的ESD防护包装或运送设施。qESDS产品离开保护区前必须正确放置在防静电容器内qEPA内搬运工具需使用防静电接地的手推车q产品在非EPA内时，必须在指定的包装中或符合控制要求的密闭的包装下。q产品不得在搬运中打开外包装并操作EPA内管理要求46EPA内管理要求ESDS产品运输存储47EPA内管理要求ESD控制不规范实例台面物品摆放混乱，不能保证静电源与敏感产品有30cm距离使用非防静电的包装材料（如白色的气泡袋）周装箱中放有静电源工作台面上有私人物品48EPA内管理要求ESD控制不规范实例手腕带夹在周转车上未佩戴手腕带操作静电敏感产品手腕带未与皮肤紧密接触手腕带使用鳄鱼夹接地49EPA内管理要求ESD控制不规范实例接地线虚接两根地线续接在一起使用鳄鱼夹接地多根地线混绕50EPA内管理要求ESD控制不规范实例屏蔽袋未封口使用不带接地端的电动起子或者电烙铁