靜電上課講義課件

靜電防護(hù)教育訓(xùn)練By:tcchang靜電什麼叫靜電即相對靜止不動(dòng)的電荷(Electro-Static)，通常指因物體之間相互磨擦而產(chǎn)生的在物體表面所帶的正電荷或負(fù)電荷.原因:摩擦、剝離、感應(yīng)…..機(jī)制:物質(zhì)因失去或得到電子而帶電靜電放電靜電放電指具不同靜電電位的物體由於直接接觸或靜電感應(yīng)所引起的物體之間靜電電荷的轉(zhuǎn)移（ESDElectro-Static-Discharge）。通常指在靜電場的能量達(dá)到一定程度之後，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象。原因:電位不同物體間的電荷移轉(zhuǎn),不一定伴隨電弧或火花產(chǎn)生◆磨擦帶電：為最普遍的一種，如滾動(dòng)、移動(dòng)及人員走動(dòng)、脫衣服◆固體接觸帶電：如LED接觸AT圓形振動(dòng)盤◆剝離帶電：如幻燈片分開、撕晶片膜◆感應(yīng)帶電：MONITOR◆滾動(dòng)帶電：如油罐車洩油時(shí)◆噴出帶電：噴咀噴出之溶劑◆攪拌帶電：攪拌機(jī)◆斷裂帶電：如塑膠棒折斷、膠袋撕斷常見的靜電現(xiàn)象靜電放電模型

一般工業(yè)界將元件的ESD測試分類為人體放電模型(HumanBodyModel,HBM)，機(jī)器放電模型(MachineModel,MM)及元件充電模型(ChargedDeviceModel,CDM)，而元件充電模型又可分為socketed和non-socketed兩種測試方法

.HBM人體放電模型是模擬人體因走動(dòng)或其他因素而在人體上累積靜電後，再去碰觸到IC，人體上的靜電便會(huì)經(jīng)由碰觸的腳位而進(jìn)入IC內(nèi)，若IC有一端接地而形成放電路徑時(shí)，便會(huì)經(jīng)由接地腳位放電。此放電的過程會(huì)在短短數(shù)百毫微秒(ns)的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)安培的瞬間放電電流，進(jìn)而將IC內(nèi)的電路燒毀。對一般元件可耐受的HBM2kV來說，在2~10ns的時(shí)間內(nèi)，瞬間電流峰值可達(dá)1.33A。MM機(jī)器放電模型則是70年代由日本人根據(jù)HBM的最嚴(yán)重狀況所發(fā)展出來。機(jī)器放電模式是模擬設(shè)備機(jī)器(例如機(jī)械手臂、測試夾具、手工具等)本身累積了靜電，當(dāng)此機(jī)器碰觸IC時(shí)，靜電便對該IC放電。雖然MM與HBM的放電行為模式相類似，但當(dāng)MM發(fā)生時(shí)皆為金屬對金屬的接觸，因此接觸電阻微乎其微，而且一般機(jī)器設(shè)備的電容皆遠(yuǎn)大於人體，因此可以儲(chǔ)存更多的靜電荷，所以不但造成放電的速度很快，放電電流也較HBM大了數(shù)倍，在幾十毫微秒之內(nèi)會(huì)有數(shù)安培的瞬間放電電流產(chǎn)生，因此機(jī)器放電模型對IC造成的破壞更大。而且由於電感效應(yīng)的影響，MM放電時(shí)將以正負(fù)電流振盪的型式影響產(chǎn)品，因此造成的破壞將更加嚴(yán)重CDM元件充電模型是指IC先因磨擦或感應(yīng)等因素而在IC內(nèi)部累積了靜電，但在靜電慢慢累積的過程中IC並未被損傷。此帶有靜電的IC在處理過程中，當(dāng)其任一接腳碰觸到接地導(dǎo)體時(shí)，IC內(nèi)部的靜電便會(huì)經(jīng)由接腳流出而造成放電現(xiàn)象。此種模型的放電時(shí)間更短，僅約幾個(gè)毫微秒。且因?yàn)镮C內(nèi)部累積的靜電會(huì)因?qū)Φ氐牡刃щ娙葜刀?，而等效電容值又和IC擺放的角度與位置以及IC所用的包裝型式有關(guān)，所以放電現(xiàn)象更難真實(shí)模擬。關(guān)於此放電模型的工業(yè)用測試機(jī)臺(tái)有分為轉(zhuǎn)接座式(socketed)與非轉(zhuǎn)接座式(non-socketed)兩種。目前socketedCDM測試方法尚無正式之國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)文件，而non-socketedCDM主要的國際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)有ESDSTM5.3.1-1999及EIA/JESD22-C101-A:2000兩種[3],[4]。元件敏感等級

零組件產(chǎn)品(component-level)的ESD測試國際標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)容中，除了對標(biāo)準(zhǔn)靜電放電電流波形均有明確的規(guī)範(fàn)，提供校驗(yàn)者在進(jìn)行校正時(shí)，有參考的依據(jù)，並且包含一套正確而快速的測試腳位組合方法，以及判定待測物是否已達(dá)到故障之標(biāo)準(zhǔn)，測試完成後再根據(jù)不同元件的ESD耐受電壓區(qū)分其敏感等級。目前工業(yè)界認(rèn)定一般商用IC須通過ESDS元件敏感等級為HBM測試要達(dá)

2kV以上，MM測試要達(dá)

200V以上，CDM測試要達(dá)

1kV以上。

機(jī)械模式（MM）

classvoltage

classM0<25v

classM125v-100v

classM2100v-200v

classM3200v-400v

classM4400v-800v

classM5>800v帶電模式（CDM)

classvoltage

classc0小於125v

classc1125v-250v

classc2250v-500v

classc3500v-1000v

classc41000v-2000v

classc5大於2000v人體模式（HBM）

classvoltage

class0小於250v

class1A250v-500v

class1B500v-1000v

class1C1000v-2000v

class22000v-4000v

class2A4000v-8000v

class2B>=8000v

靜電敏感度劃分靜電放電防制

ESDA在ESDTR20.20-2000[10]中建議考量的稽核項(xiàng)目：

1)

廠務(wù)：如靜電環(huán)與接地設(shè)備的備料、工作人員對溼度偏離規(guī)定時(shí)緊急處理的認(rèn)知等。2)

手工具及設(shè)備：金屬外殼設(shè)備的接地、離子產(chǎn)生器定期功能確認(rèn)等。3)

ESD防護(hù)工作站(ESDProtectiveWorkstations,EPW)及EPA(ESDProtectiveArea,EPA)：EPW的靜電環(huán)接點(diǎn)、EPW的接地情況、EPA內(nèi)非必要的靜電產(chǎn)生源等。4)人員：進(jìn)入EPA中的工作人員受訓(xùn)狀況、靜電環(huán)或靜電鞋的測試紀(jì)錄等。5)靜電放電包裝材料：運(yùn)送靜電放電敏感零組件的包裝情況、組裝後半成品的包裝等。6)

進(jìn)料及檢驗(yàn)：是否依料號確認(rèn)靜電放電敏感零組件進(jìn)料時(shí)的警告標(biāo)示及運(yùn)送狀況等。7)

採購：靜電放電敏感零組件的規(guī)格、採購人員的ESD認(rèn)證或訓(xùn)練情況等。

工廠內(nèi)部的ESDC實(shí)施措施

為了使各工廠能做好靜電放電防制工作，下面列舉了四個(gè)重要的原則以供參考：

1)首先須決定工廠欲達(dá)成的防護(hù)目標(biāo)電壓(如HBM100V)。2)其次是定義所有導(dǎo)體(包括人體)及靜電消散(staticdissipative)材料皆須接地，以確保所有的物體等電位。3)在EPA中應(yīng)減少絕緣體的使用。由於非導(dǎo)體無法使用接地的方式去除靜電荷，因此需使用屏蔽、隔離或離子產(chǎn)生器等方法來解決生產(chǎn)或搬運(yùn)過程中無法更換之非導(dǎo)體所造成的高靜電場問題?；蛘呤鞘轨o電壓2kV以上的絕緣體距離靜電放電敏感零組件1呎以上。4)於EPA外運(yùn)送ESDSitems時(shí)應(yīng)使用靜電防護(hù)包裝來保護(hù)產(chǎn)品。在EPA內(nèi)應(yīng)儘量使用不易產(chǎn)生靜電且具靜電消散能力的材料，而在EPA外則建議使用不易產(chǎn)生靜電且具靜電屏蔽能力的材料來保護(hù)產(chǎn)品，以避免外界靜電場的不良影響。防靜電測試方法

ANSI/ESDS20.20-2007技術(shù)指標(biāo)要求

防靜電測試標(biāo)準(zhǔn)中國軍標(biāo)GJB3007-2009防靜電要求一覽表靜電電荷源測得的電壓（V）10%--20%RH65%--90%RH走過地毯350001500在聚烯烴類塑膠地面行走12000250工作臺(tái)旁操作的工人6000100翻動(dòng)聚乙烯膜封皮的說明書7000600從工作臺(tái)拾起普通聚乙烯袋200001200墊有聚氨酯泡沫的工作椅180001500不同典型濕度下的靜電壓EOS與ESD的區(qū)別什麼是EOS？

EOS為ElectricalOverStress的縮寫，指所有的過度電性應(yīng)力。當(dāng)外界電流或電壓超過器件的最大規(guī)範(fàn)條件時(shí)，器件性能會(huì)減弱甚至損壞。什麼是ESD？

ESD是英文ElectricalStaticDischarge的縮小，中文釋為靜電放電。電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式多種，如接觸、摩擦等。靜電的特點(diǎn)是高電壓、低電量、小電流和作用時(shí)間短的特點(diǎn)。人體自身的動(dòng)作或與其他物體的接觸，分離，摩擦或感應(yīng)等因素，可以產(chǎn)生幾千伏甚至上萬伏的靜電。靜電在多個(gè)領(lǐng)域造成嚴(yán)重危害。摩擦起電和人體靜電是電子工業(yè)中的兩大危害。生產(chǎn)過程中靜電防護(hù)的主要措施為靜電洩露、耗散、中和、增濕，遮罩與接地。人體靜電防護(hù)系統(tǒng)主要有防靜電手腕帶，腳腕帶，工作服、鞋襪、帽、手套或指套等組成，具有靜電洩露，中和與遮罩等功能。靜電防護(hù)工作是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)工程，任何環(huán)節(jié)的失誤或疏漏，都將導(dǎo)致靜電防護(hù)工作的失敗。

EOSESD典型地,由電源和測試設(shè)備產(chǎn)生ESD屬於EOS的特例，有限的能量,由靜電荷引起事件持續(xù)時(shí)間在微秒~秒