實(shí)用全面的ESD培訓(xùn)文件-P公司

一、原理：定義

ESD三大要素ESD在工業(yè)中的危害靜電和動(dòng)力電的區(qū)別靜

電

的

產(chǎn)

生靜電放電的基本模式靜電控制的基本方法材料的特性

二、實(shí)際運(yùn)用

ESD的檢查方法ESD

(ELECTROSTATICDISCHARGE)－靜電放電是電荷在不同電勢(shì)的兩個(gè)物體間的快速移動(dòng)。相關(guān)符號(hào)

什么叫ESD接地點(diǎn)對(duì)靜電敏感的物品防靜電用品/設(shè)備ESD事件的三大要素每一次靜電放電事件的發(fā)生都包含下列三大要素：靜電的產(chǎn)生靜電的累積快速放電只要消除上面任意一點(diǎn)，ESD就可被控制。ESD在工業(yè)中的危害ESD現(xiàn)象會(huì)引起電子元器件的致命損傷，造成次品率的增加（產(chǎn)量減少）。人在地毯上行走，在工作臺(tái)上工作，操作普通材料等活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生上千伏的靜電。如果靜電電壓的聚集到足夠的量,就會(huì)產(chǎn)生火花放電，使電子元器件、印刷電路板組件受損。特別是集成電路中功能元件體積小、電路密集，更易受到ESD損害。左圖所示就是靜電放電所造成的損傷。上圖：箭頭所示是半導(dǎo)體中靜電放電的損傷點(diǎn)。下圖：顯示了兩金屬連線間靜電放電所造成的金屬搭接的細(xì)節(jié)。ESD在工業(yè)中的危害ESD損傷又分為硬擊傷和軟擊傷。硬擊傷是一次性地造成器件的永久性失效，又稱即時(shí)失效。軟擊傷是造成器件的性能劣化，或參數(shù)的下降而成為隱患，又稱延時(shí)失效。軟擊穿帶來(lái)的危害比硬擊穿更為危險(xiǎn)。因?yàn)閷?duì)于硬擊穿，一般可以在產(chǎn)品的檢測(cè)或調(diào)試過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并予以調(diào)換。而軟擊穿在初期是難以發(fā)現(xiàn)的，往往器件的參數(shù)更本沒(méi)變化或稍有變化，但仍在正常范圍內(nèi)，并可正常工作，所以極易通過(guò)出廠前的檢驗(yàn)而流入用戶手中。在使用過(guò)程中隨著時(shí)間的推移，到了一定時(shí)候這種軟擊穿發(fā)展成為元器件的永久性失效，大大影響了生產(chǎn)廠家的聲譽(yù)和經(jīng)濟(jì)效益的大問(wèn)題。ESD在工業(yè)中的危害污染在潔凈室中，無(wú)論過(guò)濾系統(tǒng)有多好，人員、機(jī)械和處理工序都可能將粒子帶入空氣，如果一個(gè)重要產(chǎn)品的表面在其常規(guī)的生產(chǎn)過(guò)程中帶上靜電，如果沒(méi)有被消除的話，它的表面將會(huì)吸引懸浮于潔凈室空氣中的細(xì)微顆粒（電磁場(chǎng)越強(qiáng)，對(duì)顆粒吸引力越大），并很難使其脫離，以至于造成產(chǎn)品失效。ESD在工業(yè)中的危害干擾微處理器/機(jī)械手的操作

現(xiàn)在大部分新的生產(chǎn)設(shè)備都有微處理控制，因而也對(duì)靜電放電引起的問(wèn)題更敏感。裝配線上的機(jī)械手的一次靜電放電故障，可能足以導(dǎo)致整條生產(chǎn)線癱瘓。

靜電與動(dòng)力電的區(qū)別動(dòng)力電即通常所熟悉的插座中的電。它的特點(diǎn)是：當(dāng)你在消耗它時(shí)（如吹電風(fēng)扇），供電系統(tǒng)會(huì)持續(xù)供電，使它保持恒定的電壓和能量。靜電的特點(diǎn)：能量是一次性的釋放的，而且持續(xù)的時(shí)間很短（通常約為200納秒）。這就是為什么我們不會(huì)被如此高的靜電壓（1000～20000）擊傷的原因。帶電體

高電壓的靜電放電不帶電的或不受控的帶電體（過(guò)高或過(guò)低）

靜電的產(chǎn)生

摩擦起電摩擦起電是由兩種不同類型的材料接觸并分離引起的。任何材料摩擦后都可能帶電，不論是導(dǎo)體或已經(jīng)接地。摩擦起電因素材料的性質(zhì)摩擦系數(shù)接觸面的大小分開(kāi)的速度環(huán)境的濕度

靜電的產(chǎn)生右表為摩擦起電序列表。

序列表上端的材料與下端的材料摩擦后會(huì)失去電子而帶正電荷。

人手

石英

尼龍羊毛

鋁

鉻

鋼

聚氨脂

聚乙烯

聚丙乙烯

聚氯乙烯(PVC)

硅聚四氟乙烯(Teflon)+-靜電的產(chǎn)生感應(yīng)帶電A______++++++___________+++++++++++++++++++++(1)中性的導(dǎo)體“A”(2)“A”

被帶負(fù)電荷的“B”極化。

(4)當(dāng)“B”被移開(kāi)，且斷開(kāi)“A”的接地，導(dǎo)體“A”上只帶有正電荷。

(3)當(dāng)“A”接地后，負(fù)電荷被排放，物體只帶正電荷。

電場(chǎng)感應(yīng)模式中感應(yīng)引起的2個(gè)ESD事件。AAABB靜電的產(chǎn)生接觸帶電A________________________(1)中性的導(dǎo)體“A”(2)當(dāng)“A”接觸帶負(fù)電荷的“B”物體時(shí)，“A”也會(huì)帶上負(fù)電荷。

(3)最終“A”和“B”帶有等量的負(fù)電荷。AABB

接觸帶電是經(jīng)常遇到的現(xiàn)象。靜電放電的基本模式人體/機(jī)械放電模式－Humanbody/MachineModel(HBM/MM)由外到內(nèi)的放電最常見(jiàn)的靜電放電模式。靜電通過(guò)手指/機(jī)器的探針對(duì)元器件放電。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)ESD/EOS-S5.1(HBM),IEC61340-3-1(HBM),IEC61340-3-2(MM)

接地表面元器件靜電放電的基本模式充電元器件放電模式－ChargeDeviceModel(CDM)由內(nèi)向外的放電該模式主要來(lái)自于現(xiàn)代化的自動(dòng)裝配和制造環(huán)境。是由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)（通常為摩擦）使元器件帶電，當(dāng)該元器件金屬接觸時(shí)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。ICTUBE靜電放電的基本模式電磁場(chǎng)感應(yīng)放電模式－FieldInducedModel(FIM)由內(nèi)到外的放電+--+++(a)在靜電場(chǎng)中的元器件(b)第一次放電-+++--(c)元器件帶負(fù)電荷(d)第二次放電+++

靜電控制的基本方法

有多種方法可用于防止元器件免受ESD傷害。產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員會(huì)對(duì)ESD敏感的元器件作一些電路補(bǔ)償或一些外部的保護(hù)。控制下面任意一點(diǎn)：防止靜電的產(chǎn)生防止靜電的累積靜電控制的基本方法在正常生產(chǎn)中的防護(hù)HBM的防護(hù)接地操作人員戴防靜電手腕帶，穿防靜電衣、鞋等。106

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OhmsEquipment防靜電手腕帶、腳腕帶或?qū)щ娦ぷ鞅砻婧驮O(shè)備導(dǎo)電/靜電消散性的包裝袋或盒子等靜電控制的基本方法CDM的防護(hù)接地使用抗靜電或靜電消散性的桌面對(duì)ESD敏感元器件的包裝、裝配以及儲(chǔ)存使用抗靜電或靜電消散性的材料。屏蔽袋粉紅色防靜電袋++++++ESDSusceptibleParts------靜電控制的基本方法FIM的防護(hù)在靜電防護(hù)區(qū)域內(nèi)禁止放置絕緣材料的物體。通過(guò)電離系統(tǒng)來(lái)中和靜電。FIM的防護(hù)是以上幾種中最困難的。+++++++++-----------+++++++++++++++++++++++++

絕緣體電離系統(tǒng)產(chǎn)生的離子靜電控制的基本方法環(huán)境地面工作表面設(shè)備潔凈室濕度人人體的電荷衣服控制程序及定期檢查材料原材料生產(chǎn)的輔助用品包裝其它接地電離系統(tǒng)材料的特性絕緣材料電荷幾乎不能在該材料中自由移動(dòng)。但是靜電荷極易在該材料上積聚，且活動(dòng)性差。表面電阻>1×1011ohms

如：普通塑料，橡膠，玻璃，合成纖維...。

導(dǎo)電材料電荷很容易在這種材料中移動(dòng)。靜電不能在該材料上積累，而將通過(guò)該材料快速放電（時(shí)間短，電流高）。表面電阻<1×105ohms

如：水，金屬…。

材料的特性靜電消散性材料電荷依舊可以在這種材料中運(yùn)動(dòng)，但要克服一定的電阻。靜電通過(guò)這種材料將緩慢的放電（低電流），可以防止對(duì)產(chǎn)品的傷害。表面電阻：1×105~1×1011ohms

如：木頭、皮革、棉...。

抗靜電材料這種材料與任何材料摩擦或分離后所產(chǎn)生的電荷相當(dāng)小。表面電阻：1×108～1×1011ohms如:電膠木材料的特性1.0E+121.0E+111.0E+101.0E+91.0E+81.0E+71.0E+61.0E+51.0E+41.0E+30ohm-cmVolumeResistivityASTMD991SurfaceResistanceEOS/ESDS11.11SurfaceResistivityASTMD-257STATICDISSIPATIVESTATICDISSIPATIVECONDUCTIVEINSULATIVEINSULATIVECONDUCTIVE0ohmSTATICSHIELDING0ohm/sqESD檢測(cè)方法用于靜電防護(hù)的接地點(diǎn)的對(duì)地電阻檢測(cè)設(shè)備:接地電阻表(搖表)要求:<4(中國(guó)標(biāo)準(zhǔn):電子元器件制造防靜電標(biāo)準(zhǔn))<1(IEC/CECC標(biāo)準(zhǔn))ESD檢測(cè)方法ESD地與大地間的電阻(約1M)要求:Min.750kohms萬(wàn)用表(設(shè)置歐姆檔)接ESD地接大地ESD檢測(cè)方法桌面,桌墊以及放置ESD敏感元器件推車的表面電阻要求:表面電阻1×104～1×109ohms表面電阻表被測(cè)物（表面須平整且與測(cè)試表接觸良好）ESD檢測(cè)方法桌面,桌墊以及放置ESD敏感元器件推車的表面到ESD公共地的電阻要求:7.5×105～1×109ohms表面電阻表被測(cè)物（表面須平整且與測(cè)試表接觸良好）ESD公共地ESD檢測(cè)方法椅子的表面電阻要求:１×10４～1×1011ohms表面電阻表ESD檢測(cè)方法椅子的靜電場(chǎng)要求:＜100Volts靜電場(chǎng)表靜電場(chǎng)表的傳感器距被測(cè)物1英吋ESD檢測(cè)方法地面的表面電阻要求:１×10４～1×1011ohms表面電阻表地面(必須平整并保持良好接觸)ESD檢測(cè)方法設(shè)備,工具,固定夾具以及測(cè)試儀…(接地)ESD公共地設(shè)備的導(dǎo)電部分示波器(mV檔)要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分<1VESD檢測(cè)方法電烙鐵要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分地區(qū)<1VESD公共地示波器（mV檔）ESD檢測(cè)方法電動(dòng)螺絲刀要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分<1VESD公共地示波器（mV檔）ESD檢測(cè)方法焊錫絲要求:直接接觸關(guān)鍵元器件的部分<1VESD公共地示波器（mV檔）

帶彎角的銅管ESD檢測(cè)方法人體模式要求:HBM<10VESD公共地示波器（mV檔）

金屬圓棒

操作員

手腕帶ESD檢測(cè)方法包裝材料、容器以及夾具的材料要求：＜100volts/inch(測(cè)量前需先摩擦被測(cè)物表面。)

被測(cè)物

靜電場(chǎng)表的傳感器距被測(cè)物1英寸ESD檢測(cè)方法包裝材料、容器以及夾具的材料…的表面電阻要求:１×105～1×1011ohms(包裝材料)１×10４～1×109ohms(夾具材料)