ESD知識培訓(xùn)教材

1、靜電防護(hù)知識培力molex備稿：柳福明2006/09/02培訓(xùn)對象1、M豉測試工程師2、LQC3、拉長和助拉4、機(jī)修課程概要靜電產(chǎn)生原理及方式靜電術(shù)語靜電對電子生產(chǎn)制造業(yè)的不良影響靜電防護(hù)原理電子生產(chǎn)使用環(huán)境中的防靜電系統(tǒng)構(gòu)成防靜電檢測第1節(jié)、靜電產(chǎn)牛的原理及方式產(chǎn)生原理：電荷的轉(zhuǎn)移。產(chǎn)生方式：1 .摩擦（不同物質(zhì)的接觸和分離）2 .靜電感應(yīng)3 .電效應(yīng)其它如：熱電和壓電起電、極化起電、亥姆霍茲層、噴射起電等.摩擦起電序列第2節(jié)、靜電術(shù)語1 .靜電：物體表面過?；虿蛔愕撵o止的電荷。2 .靜電場：靜電在其周圍形成的電場。3 .靜電感應(yīng)：在靜電場影響下引起物體（導(dǎo)體）上電荷重新分面的現(xiàn)象。4 .靜

2、電敏感度：元器件所能承受的靜電放電電壓。5 .靜電敏感器件：對靜電放電敏感的器件。6 .靜電中和：利用異性電荷使靜電消失。7 .靜電放電：當(dāng)帶電體周圍的場強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強(qiáng)時，因介質(zhì)產(chǎn)生電離而使帶電體上的電荷部分或全部消失的現(xiàn)象就是靜電放電。8 .接地：電氣連接到能供給或接受大量電荷的物體，如大地，船等.9 .表面電阻（率）：在給定的通電時間后，施加于材料表面的直流電壓和電流的比值。10體積電阻（率）：.在給定的通電時間后，施加于一塊材料相對二個表面的直流電壓和電流的比值。11靜電屏蔽：.利用金屬空腔隔離靜電場影響的措施。12靜電泄露：.帶電體上的電荷通過帶電體內(nèi)部或其表面等途徑而使

3、之部分或全部消失的現(xiàn)象。13摩擦起電：.用摩擦的方法使兩物體分別帶有等值異號電荷的過程。14防靜電工作區(qū)：.配備各種防靜電設(shè)備和器材，能限制靜電電位，具有明確的區(qū)域界限和專門標(biāo)記的適于從事靜電防護(hù)操作的工作場地。第3節(jié)、靜電對電子牛產(chǎn)制造業(yè)的不良影響1)靜電有三種方式對電子工業(yè)危害最大：(1)、電場力靜電會形成靜電場而有電場力，同性相斥，異性相吸。由于有電場力的存在，會將空氣的塵埃吸附在芯片上，造成芯線的絕緣強(qiáng)度降低，造成短路使芯片損壞。塵埃粒度與IC芯片間距的比較2） .靜電放電（ESD）：?由于靜電放電時有較高的電壓，可將集成電路芯片介質(zhì)擊穿，芯線熔斷，漏電流增大加速老化，電性能改變等。靜

4、電放電對芯片損壞具有潛在的和緩慢失效性，這種情況危害性更大。3） .靜電感應(yīng)：?導(dǎo)體放在靜電場時會感應(yīng)出正負(fù)靜電荷，其感應(yīng)放電產(chǎn)生的寬頻帶干擾可對計(jì)算機(jī)和低電平數(shù)字電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)效應(yīng)或?qū)е聝x器（表）運(yùn)行失常（見下圖）。2) .靜電放電敏感器件(共1、2、3級)表睜電放電敏感器件分級表敏感電壓瓶$01999V元詈件類型微波器件(肖特基勢壘二極管，點(diǎn)接觸二極管和其他工作頻率大于1GHZ的檢測二極管離散型MOS場效應(yīng)晶體管聲表面波(SAW)器件結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JEETs)電荷1R合器件(CCDs)精密穩(wěn)壓二極管(線或加栽電壓穩(wěn)定(0.5%)運(yùn)算放大器(OPAMPs)薄膜電阻器使用1級元器件的混合電路

5、超高速集成電KKVHSIC)之環(huán)境溫度100c時,ION.175A的晶體閘流管(SCRs)A-1、2級：敏感電壓范圍20003999V元器件類型離散型MOS場效應(yīng)晶體管結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JEETs)運(yùn)算放大器(OPAMPs)集成電路(ICs)超高速集成電路(VHSIC)精密電阻網(wǎng)絡(luò)(R2)使用2級元器件的混合電路低功率雙級型晶體管，Ptot100mW,lc<100mA3級：敏感電壓范400015999V元器件類型離散型MOS場效應(yīng)晶體管運(yùn)算放大器9PAMPS)集成電路(ICS)超高速集成電路(VHSIC)PtotVIW或IOV1A的小信號二極管普通要求的硅整流器IO>0.175A的

6、晶體閘流管(SCRs)350mW>Ptot>100mW且400mA>IO>100mA的低功率雙極型晶體管光電器件(發(fā)光二極管.光敏器件、光耦合器)片狀電阻器使用3級元器件的混合電路一壓電晶體3) .電子生產(chǎn)使用環(huán)境中的靜電源幾乎所有的物體都會通過各種方式產(chǎn)生靜電,以下是在車間常見的靜電源：1.工作服2.工作鞋3.樹脂、浸漆封裝表面4.各種包裝和容器5.終端臺、工作臺6.各種絕緣地面7.溫箱8.CC>2低溫箱9,空氣壓縮機(jī)10.某些電子生產(chǎn)設(shè)備物體或I藝加I匚作表面地板服裝軟包裝及操作周轉(zhuǎn)容器裝配、清洗、試驗(yàn)修理芯片我體物流粉具（用品）高電壓設(shè)備*芥通地料：袋、罩、

7、封皮*普通泡沫容、泡沫材料*普通也料托盤、塑料運(yùn)輸斗.瓶、零件盒*芯片板托笑、61*工具類*運(yùn)杼軍*存放柜*產(chǎn)生靜電想附電樂并放電材料（用枯）或活動* 封觸、涂漆或浸漆表面*】作臺* 普通樹脂或切料面：去工作椅* 加科地板* 打臘拋光木板* 普通乙烯樹脂瓦或板* 普通清潔室工作股* 普通合成面料服裝、手套* 導(dǎo)電的鞋* 純棉* 水霧清除器* 普通刑料焊料吸管* 帶仃不接地焊嘴的烙鐵* 通過流體或蒸發(fā)或吹F* 溫箱* 低溫唉射器熱場射物壓縮機(jī)*噴砂解電復(fù)印機(jī)操作人員工作時產(chǎn)生靜電的基本情況靜電產(chǎn)生方法靜電電壓(V)相對濕度：10%20%相對濕度:65%90%人在地毯上行走160001500人在乙

8、烯樹脂地板上行走12000250人在I：作臺上操作乙烯樹脂說明H封面摩擦聚氨脂泡沫墊子移動60007000180001006001100第4節(jié)、靜電的防護(hù)原理1、靜電防護(hù)白基本原則：&抑制靜電荷的積聚；bK迅速、安全、有效地消除已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷。1、靜電防護(hù)措施1）、靜電耗散與接地是指通過替換電子生產(chǎn)過程中接觸到的各類絕緣物制備的用具而改用防靜電材料制備并使之接地來完成。防靜電材料防靜電材料又叫ES昉護(hù)材料，可分為三類：(1后靜電材料：表面電阻、體積電阻等于或低于僅憑歐，用于沒有強(qiáng)電的情況。(2靜電耗散材料：表面電阻、體積電阻在1x16®1xF0范圍，使用在工作環(huán)境中有220

9、V 380束流強(qiáng)電或直流強(qiáng)電的場合，能為操作人員提供安全保護(hù)(3靜電屏蔽耗散復(fù)合類：使用靜電耗散材料屏蔽并接地。用于各種包裝，運(yùn)輸或有電磁場的環(huán)境中。2）、靜電中和其原理是將正負(fù)離子與靜電源上的正負(fù)電荷中和，從而消除電源上的積累的靜電。通常用于消除某些高絕緣且易產(chǎn)生靜電的用品存放在工作臺或工藝上。靜電中和是借助離子靜電消除器或感應(yīng)式靜電刷來實(shí)現(xiàn)的。離子消除器具有不影響產(chǎn)品質(zhì)量，消除靜電快，使用方便等特點(diǎn)，只是儀器成本較高。3）、靜電屏蔽與接地靜電屏幕及接地通常用于對高壓電源產(chǎn)生的靜場屏蔽，某些對靜電極敏感電路物屏蔽，從而避免靜電場對ESDS件和ESDS件的感應(yīng)和靜電放產(chǎn)生的寬頻干擾。屏蔽的作用

10、是通過將一個區(qū)域封閉起來的殼體實(shí)現(xiàn)的，屏蔽的效果，不僅與屏蔽的材料和性能有關(guān)，也與屏蔽體與靜電源距離，以及殼體上可能存在的各種不連續(xù)的孔洞和數(shù)量有關(guān)。靜電屏蔽的效果與接地有很大關(guān)系，只有將屏蔽接地，才能保證屏蔽上的感應(yīng)的靜電荷泄露，使屏蔽體內(nèi)的電路不受靜電場干擾。通常用于儀表電路和靜電源防靜電干擾的重要措施之一。4）、增濕濕度增加則非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率增加，使物體積蓄的靜電荷可以更快泄露。對于表面容易形成水膜，既然容易被水潤濕的絕緣體如橡膠等，增濕是有效的。而對于表面不能形成水膜的材料如聚四氟乙烯等，增濕對消除靜電是無效的。對于孤立的帶靜電絕緣體，增濕也是無效的。另外，增濕的方法不宜用于消除

11、高溫環(huán)境中的絕緣體上的靜電。為對靜電達(dá)到最佳控制，濕度一般保持在60%70。%操作人員工作時產(chǎn)生靜電的基本情況靜電產(chǎn)生方法靜電電壓(V)相對濕度：10%20%相對濕度:65%90%人在地毯上行走人在乙烯樹脂地板上行走人，作臺上操作乙烯樹脂說明竹封面摩擦聚氨脂泡沫墊f移動160001200060007000180001500250100600110055）、ESDS件保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置對ESDS件設(shè)置保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，也是防止器件損害的有效手段之一，但保護(hù)網(wǎng)絡(luò)可以降低器件對ESDJ敏感性但不能徹底消除。這里不作研究第5節(jié)、電子牛產(chǎn)使用環(huán)境中的防靜電系統(tǒng)構(gòu)成防靜電系統(tǒng)主要有硬件和軟件兩部分組成：1、硬件：1）

12、人體靜電防護(hù)產(chǎn)品2）防靜電物流傳遞用品3）防靜電地坪4）防靜電操作系統(tǒng)：工作臺，工作椅，5）防靜電接地：防靜電接地系統(tǒng)。6）環(huán)境控制系統(tǒng)：溫度和濕度控制設(shè)備，環(huán)境潔凈控制系統(tǒng)。7）專用生產(chǎn)裝聯(lián)設(shè)備：采取防靜電措施的生產(chǎn)裝聯(lián)設(shè)備8）特殊防靜電用具（品）：各類靜電消除器（離子風(fēng)靜電消除器）電阻測試儀9）靜電測量（監(jiān)控）系統(tǒng)：靜電電壓表，高阻測試儀，接地1）、防靜電工作區(qū)（EPA）：配備各種防靜電設(shè)備和器材，能限制靜電電位，具有明確的區(qū)域界限和專門標(biāo)記的適于從事靜電防護(hù)操作的工作場地。工作區(qū)內(nèi)任一指定空間所允許的對大地（接地）的靜電電位值不超過+/-10伏0（A級），或者不超過+/-1000（B級）

13、。2）、防靜電裝備（用品）1）、防靜電工作服由導(dǎo)電纖維和棉等混紡制成，也有用滲碳或?qū)щ姾铣衫w維布制作，有一定的電阻，產(chǎn)生的靜電纖維泄露或通過導(dǎo)電纖維間的電暈放電、耗散，防止靜電積累。在防靜電工作區(qū)，不得穿脫工作服；防靜電也不允許有金屬附件，以免金屬放電。2）、防靜電鞋（導(dǎo)電鞋）鞋底是由加入導(dǎo)電材料的合成橡膠組成。防靜電鞋：電阻為1xl5i0歐，可抵抗有220VH380Vt人體的電擊。導(dǎo)電鞋：電阻不大于1x150歐，不能用于有觸電危險(xiǎn)的環(huán)境中。在防靜電工作區(qū)工作時，必須穿用防靜電鞋。在穿用過程中，鞋底不得沾有任何絕緣物質(zhì)，也禁止穿用絕緣性襪子。前段時間PCA®無塵車間不允許穿鞋套，WH

14、Y3）、防靜電腕帶和腳帶起著將人體靜電荷泄露到大地。通常在腕帶的接地連接線上串有一只1兆的電阻，以限制人體觸電時電流不大于5MA，要保證腕帶和人手腕，接地連接線和地線良好的電氣接觸。腳帶同上?？煞袷褂脽o繩防靜電腕帶？WHY？4）、防護(hù)指套是用加入抗靜電劑的乳膠制成，用以預(yù)防ESDS件因不等電位造成損壞，指套的表面和體積電阻應(yīng)低于1x190歐。5）、防靜電襪子是在襪底材料中植入導(dǎo)電絲制備而成，用來實(shí)現(xiàn)人體和導(dǎo)電鞋的電氣接觸，襪底電阻不應(yīng)大于1x190聯(lián)6）、工作帽其材料與工作服一樣，不僅用于防靜電，而且具有防止操作人員頭部塵埃和毛發(fā)掉落，具有防塵作用。7）、防靜電包裝大多數(shù)是用防靜電改性的高分子

15、材料制作，像聚乙烯，ABSPC靜電敏感元器件存放運(yùn)輸必須使用防靜電包裝。防靜電包裝對ESDS件提供等電位作用，并對元器件的絕緣表面的靜電起泄露和耗散作用，靜電屏蔽包裝材料對靜電感應(yīng)提供屏蔽作用。8）、運(yùn)轉(zhuǎn)車，存放柜，傳輸帶確保車的支腳用導(dǎo)電橡腳制作，或用專門接地。9）、防靜電地坪防靜電工作區(qū)地面應(yīng)具有靜電耗散性能所以又叫防靜電地坪，種類有地毯，PVC&板塊，環(huán)氧樹脂和水泥類。其主要作用是耗散人體和防靜電設(shè)備的靜電。地面一般設(shè)置接地網(wǎng)絡(luò)，并和防靜電接地電阻相連接。PO序間的防靜電地坪是怎么樣的?10）、工作臺、工作椅工作臺面是用靜電耗散材料制作，并和接地線相連。工作椅表面也是由靜電耗散材

16、料制作，如其腳架或腳輪不是由防靜電腳輪組成，必須另外專門接地。11）、防靜電接地防靜電工作區(qū)必須設(shè)置防靜電接地，一般情況下與防靜電裝備和電氣設(shè)備分別相連接。PO庫間的防靜電接地是怎么樣的?12）、防靜電工具類防靜電電烙鐵，須將烙鐵頭和殼體與地線連接（其間電阻小于2歐），用來防止烙鐵頭和殼體感應(yīng)帶電或漏電損壞ESDS件和傷害人的安全。各維修工具如鉗子，夾具，剪刀，鑷子應(yīng)該用靜電耗散材料制作，用于靜電耗散和防止靜電放電。13）、環(huán)境控制系統(tǒng)在防靜電工作區(qū)內(nèi)，應(yīng)有環(huán)境溫度和濕度控制設(shè)備，溫度控制在202度，濕度控制在5RH50%75%防溫度過高和濕度過低使靜電明顯產(chǎn)生。另外對有特殊要求的ESDS件器

17、件，還需配置風(fēng)淋室和空氣凈化系統(tǒng)，使生產(chǎn)環(huán)境達(dá)到相應(yīng)的凈化級別，如下圖。美國聯(lián)邦FS20幅t注：表中“力'號后面的數(shù)宇為每立方英尺空氣中的粒子數(shù).括號內(nèi)的數(shù)字為拳值.粒/立方米我們常說的10吸潔凈室說白就是指在1立方英尺的空間內(nèi),大于等于0.5微米的粒子必須不多于100個，10級就是1立方英尺的空間，0.5微米的粒子必須不多于10個，依此類推。14）、專用生產(chǎn)裝聯(lián)設(shè)備各種貼裝設(shè)備或高壓電源的外殼和接觸ES嚼件的部位都要采取靜電接地或靜電屏蔽措施。15）、防靜電劑防靜電劑是化學(xué)劑，加在絕緣材料的表面或內(nèi)面，使其產(chǎn)生靜電的能力降低。注意選用防靜電劑時，需要考慮其無毒性，無腐蝕性，對人無刺激性。16）、電離靜電消除器（電離器）在不能進(jìn)行有效接地的地方，可以使用電離空氣來泄放靜電荷。電離器應(yīng)該至少工作20S而且個別電離器會遺留很高的殘余，足能損壞一些ESD費(fèi)品，所以選擇和放置電離器時，需要測量被保護(hù)面積