光電子行業(yè)基礎(chǔ)靜電防護(hù).ppt

1、光電子行業(yè)生產(chǎn)基本常識講座 （靜電防護(hù)） 鄭云生 2007年1月,1. 靜電是怎樣產(chǎn)生的？ 2. 靜電對電子產(chǎn)品的損害有那些特點(diǎn)？ 3. 公司生產(chǎn)過程有那些工藝會產(chǎn)生靜電危 害？ 4. 靜電是如何損傷半導(dǎo)體光電器件的？ 6. 靜電預(yù)防有那些措施？ 7. 怎樣維護(hù)生產(chǎn)車間的防靜電設(shè)施？ 8. 生產(chǎn)線員工防靜電的具體措施有那些？ 9. 非生產(chǎn)人員怎樣采取防靜電措施？ 10. 你看到公司還有那些方面防靜電措施不到位？,討論題：,當(dāng)你感覺電擊時(shí)，你身上的靜電電壓已超過伏！ 當(dāng)你看到放電火花時(shí)你身上的靜電已經(jīng)高達(dá)伏！ 當(dāng)你聽到放電聲音時(shí)，你身上的靜電已高達(dá)伏！,“幽靈”般的靜電（）,在空氣干燥的季節(jié)，當(dāng)

2、你開門時(shí)偶爾會有電擊的感覺，這就是靜電放電（）。,在干燥的秋冬季節(jié)，我們常會遭到靜電的“騷擾”：早上梳頭時(shí)，頭發(fā)會越梳越亂，甚至立起來；脫衣服時(shí)，常會噼啪作響，還伴有藍(lán)光；摸門把手、拉鋁合金窗戶，甚至開水龍頭時(shí)，手都會感到電擊似的刺痛。,（日常生活中靜電對人們的騷擾：）,試驗(yàn)人體帶靜電5萬伏時(shí)沒有不適的感覺，8萬伏高壓靜電時(shí)依然面帶微笑，10萬伏（最高試驗(yàn)過12萬伏）時(shí)也沒有生命危險(xiǎn)！,靜電放電Electro Static Discharge （ESD）：指兩個(gè)具有不同電位的物體，由于直接接觸或靜電電場感應(yīng)引起的兩個(gè)物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移。,據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)測算，翻閱塑料說明書大約產(chǎn)生7000伏靜電

3、干擾，在室內(nèi)走動可能產(chǎn)生6000伏電壓，屁股在椅子上一蹭就會產(chǎn)生1800伏以上的電壓，而聽到噼啪聲時(shí)已有上萬伏的電壓了。,現(xiàn)代許多高速超大規(guī)模集成電路碰到僅幾十伏或更低的靜電就會遭到損壞。也就是說當(dāng)你接觸這些電路時(shí)，你既沒有感覺到又沒有看到更沒有聽到靜電放電時(shí)，這塊電路就已部分損傷或完全損壞，而你可能還在找其硬件或軟件的原因。你可能還沒有意識到是靜電這個(gè)“幽靈”。,靜電已成為高科技現(xiàn)代化工業(yè)的恐怖主義者！,國內(nèi)外近年發(fā)生了多起因靜電造成的重大人員死亡事故。 *）在軍工企業(yè)部門，靜電放電使火箭（彈）產(chǎn)生意外爆炸； *）在石化工業(yè)中靜電放電多次使汽油著火爆炸； *）在電子工業(yè)中損壞電子元器件，僅美

4、國每年因靜電對電子工業(yè)所造成的損失就達(dá)幾百億美元。,靜電對電子產(chǎn)品損害有那些特點(diǎn),1.隱蔽性：靜電放電造成的電子產(chǎn)品的損害中，活動的人體帶電是一個(gè)重要因素！一般情況下，人體所帶靜電電位都在12KV的范圍，在此電壓水平的靜電人體一般并無直觀感覺，而電子元件卻在不知不覺中受到損壞！ 請記?。喝梭w只能夠感受到超過3000V的靜電壓，但部分敏感組件所能夠承受的卻僅有20V！,2.失效分析的復(fù)雜性 ：靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產(chǎn)品的精細(xì)微小結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)費(fèi)力，另外，靜電損傷現(xiàn)象也難以與其它原因造成的損傷加以區(qū)別。,3.損傷具有潛在性 ：有些電子元器件受靜電損傷后，僅表現(xiàn)出產(chǎn)品某些性能參數(shù)的下降，

5、但尚未達(dá)到完全失效的程度，不進(jìn)行全面測試往往無法發(fā)現(xiàn)，在繼續(xù)使用的情況下可能發(fā)生致命的失效，難以預(yù)料又不可實(shí)現(xiàn)篩選。,4.損傷的隨機(jī)性：只要電子元器件接觸和靠近超過其靜電放電敏感電壓閾值的情況存在，就有可能發(fā)生損傷，在加工制造到用戶使用維護(hù)的任一環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生，具有很大的隨機(jī)性！,元器件從生產(chǎn)到使用的整體過程中都會產(chǎn)生靜電，依各階段的可分為： 1.元件制造過程 在這個(gè)過程，包含制造，切割、接線、檢驗(yàn)到交貨。 2.印刷電路版生產(chǎn)過程 收貨、驗(yàn)收、儲存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。 3.設(shè)備制造過程 電路板驗(yàn)收、儲存、裝配、品管、出貨。 4.設(shè)備使用過程 收貨、安裝、試驗(yàn)、使用及保養(yǎng)。 5.設(shè)

6、備維修過程,哪些電子工業(yè)過程會產(chǎn)生靜電危害,靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會產(chǎn)生放電電流。這三種特性能對電子元件的三種影響： 1靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻（縮短壽命）。 2靜電放電破壞，使元件受損不能工作(完全破壞)。 3靜電放電電場或電流產(chǎn)生的熱，使元件受傷（潛在損傷）。 4靜電放電產(chǎn)生的電磁場幅度很大（達(dá)幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對電子產(chǎn)器造成干擾甚至損壞（電磁干擾）,靜電對電子產(chǎn)品損害有哪些形式,部分電子器件所能承受靜電破壞的靜電電壓：,部分電子器件所能承受靜電破壞的靜電電壓：器件類型靜電破壞電壓(V)器件類型靜電破壞電壓(V)VMoS 30180

7、0 OP-AMP 1902500M0SFET 100200 JEFT 1401000GaAsFET 100300 SCL 6801000PROM 100 STTL 3002500CMoS 2502000 DTL 3807000HMOS 50500肖特基二極管 3003000EDMOS 2001000雙極型晶體管 3807000ECL 3002500 石英壓電晶體 10000,浪涌造成的退化測試和失效分析舉例：,浪涌引起的鏡面退化舉例：,ESD引起的激光器功率退化舉例：,電子束感應(yīng)電流（EBIC）檢測法：,靜電導(dǎo)致的退化事例：,Laser鏡面退化EBIC照片：,被損壞的器件平面,Laser（激光

8、器）鏡面退化SEM（標(biāo)準(zhǔn)）照片：,靜電損壞一般機(jī)理 ：,1.電壓擊穿：是指靜電電壓作用在半導(dǎo)體器件PN結(jié)上而導(dǎo)致PN結(jié)反向擊穿，后果是 導(dǎo)致器件永久性損毀！對于半導(dǎo)體激光器來說，檢測器件的反向電阻為零或開路，此時(shí)光功率也為零！,PN結(jié)V-I特性,純電阻,電壓擊穿,2.功率擊穿：功率擊穿則與靜電放電脈沖有關(guān)，它與瞬時(shí)脈沖的形狀，持續(xù)時(shí)間和能量積聚有關(guān)。靜電放電電流流過器件內(nèi)部引起PN結(jié)的溫度升高，或超過其熔化點(diǎn)，有的可能燒毀內(nèi)部連接導(dǎo)線，有的引起合金化或造成金屬的擴(kuò)散，最終造成器件永久性的破壞！,3.軟擊穿：往往當(dāng)時(shí)并未發(fā)現(xiàn)器件有明顯的損壞，但在今后隨時(shí)都可能出現(xiàn)失效，對今后電子設(shè)備的使用和維修

9、帶來極大的隱患！ 需要著重強(qiáng)調(diào)的是：對于半導(dǎo)體激光器來說，檢測到其伏-安（V-I）特性正常 ，但是不一定就有激光輸出！,PN結(jié)V-I特性,生產(chǎn)和售后產(chǎn)品失效分類舉例：,任何物質(zhì)都是由原子組合而成：,靜電產(chǎn)生：,原子是由原子核和電子所組成，原子核又由質(zhì)子、中子所組成。質(zhì)子帶正電，中子不帶電，電子帶負(fù)電 。,原子核的構(gòu)成,原子的構(gòu)成,在正常狀況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)電荷平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。,正負(fù)電荷平衡時(shí)的原子,而由外界作用,如摩擦或以各種能量如動能、位能、熱能、化學(xué)能等的形式作用會使原子的正負(fù)電荷打破平衡。靜電是正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡時(shí)所造成的結(jié)果。,任何兩

10、個(gè)不同材質(zhì)的物體只要接觸后分離就能產(chǎn)生靜電！,某些物質(zhì)摩擦生電的極性和強(qiáng)度排列：,空氣人手石棉兔毛玻璃云母人發(fā)一尼龍一羊毛鉛絲綢鋁一紙棉花一鋼鐵木琥珀蠟硬橡膠鎳銅黃銅/銀金/鉑硫磺人造絲聚酯賽璐珞奧綸聚氨酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯二氧化硅聚四氟乙烯,人體活動產(chǎn)生靜電的典型例子：,地毯上行走人體帶電電壓與時(shí)間的關(guān)系：,如何防止靜電的產(chǎn)生： 1.室內(nèi)應(yīng)保持一定的濕度，可勤拖地、勤灑水，或用加 濕器加濕。 2.勤洗澡、勤換衣服，以消除人體表面積聚的靜電荷。 3.梳頭發(fā)時(shí)，先將梳子蘸一下水，便可消除靜電； 4.脫衣服之后，用手摸一下墻壁，摸門把手或水龍頭之 前也用手摸一下墻，可將體內(nèi)的靜電“放”出去。 5

11、.選擇柔軟、光滑的棉織或絲織內(nèi)衣、內(nèi)褲，盡量不穿化纖類衣物，以使靜電的危害減少到最低限度。 6.赤足有利于體表積聚的靜電釋放。 7.多吃蔬菜、水果、酸奶等酸性食品， 多飲水，同時(shí)補(bǔ)充鈣質(zhì)和維生素C， 以減輕靜電影響。,人體釋放靜電之 I-T關(guān)系曲線,靜電防護(hù)指南：,一.在靜電安全區(qū)域使用或安裝靜電排除裝置 1.在任何情況下都要使用手腕帶及腳環(huán)； 2.桌墊時(shí)常保持清潔，并保證可靠接地； 3.用離子風(fēng)槍或風(fēng)槍來中和零件上的靜電； 4.現(xiàn)場懸掛醒目的防靜電標(biāo)示。,二.對于靜電敏感元件（SSD）使用靜電屏蔽容器儲運(yùn) 三.定期檢測靜電防護(hù)系統(tǒng) 1.定期測試手腕帶及腳環(huán)的接地電阻是否合格： 2.定期測試防

12、靜電鞋的體積電阻是否合格； 3.定期測試桌墊、屏蔽袋的防靜電性能是否合格。,四.其它應(yīng)注意的問題 1.避免靜電敏感元件與朔膠制品或工具放在一起； 2.所有工具及機(jī)器接上地線； 3.遵從靜電防護(hù)規(guī)定及電器安全規(guī)定； 4.禁止沒采取防靜電措施的員工及客人進(jìn)入靜電敏感區(qū)域。,生產(chǎn)人員防靜電常規(guī)措施,工作時(shí)靜電防護(hù)措施,防靜電工作臺的工作原理和技術(shù)特性,工作中元器件與手接觸時(shí)的靜電防護(hù)舉例,防靜電腳環(huán)工作原理,電子產(chǎn)品制造環(huán)境中防靜電技術(shù)指標(biāo)要求,1.防靜電地極接地電阻10。 2.地面或地墊：表面電阻值105-1010; 摩擦電壓100V。 3.墻壁：電阻值5104-109 4.工作臺面或墊：表面電阻

13、值106-109； 摩擦電壓 100V； 對地系統(tǒng)電阻106-108。 5.工作椅面對腳輪電阻106-108。 6.工作服、帽、手套摩擦電壓300V； 鞋底摩擦電壓100V。,7.腕帶連接電纜電阻1M； 佩帶腕帶時(shí)系統(tǒng)電阻1-1OM。 腳跟帶(鞋束)系統(tǒng)電阻05105-108。 8.物流車臺面對車輪系統(tǒng)電阻106-109。 9.料盒、周轉(zhuǎn)箱、PCB架等物流傳遞器具 表面電阻值103-108; 摩擦電壓100V。 10.包裝代、盒摩擦電壓100V。 11.人體綜合電阻106-108。,靜電敏感元器件(SSD)運(yùn)輸、存儲、使用要求,1.SSD運(yùn)輸過程中不得掉落在地，不得任意脫離包裝。 2.存放SS

14、D的庫房相對濕度：30-40RH。 3. SSD存放過程中保持原包裝，若須更換包裝時(shí)，要使用具有防靜電性能的容器。 4.庫房里，在放置SSD器件的位置上應(yīng)貼有防靜電專用標(biāo)簽。 5.發(fā)放SSD器件時(shí)應(yīng)用目測的方法，在SSD器件的原包裝內(nèi)清點(diǎn)數(shù)量。 6.裝配、焊接、修板、調(diào)試等操作人員都必須嚴(yán)格按照靜電防護(hù)要求進(jìn)行操作。,防靜電工作區(qū)的管理與維護(hù),1.制訂防靜電管理制度，并有專人負(fù)責(zé)。 2.備用防靜電工作服、鞋、手鐲等個(gè)人用品以備外來人員使用。 3.定期維護(hù)、檢查防靜電設(shè)施的有效性。 4.腕帶每周(或天)檢查一次。 5.桌墊、地墊的接地性、靜電消除器的性能每月檢查一次。 6.防靜電元器件架、印制板架、周轉(zhuǎn)箱；運(yùn)輸車、桌墊、地墊的防靜電性能每六個(gè)月檢查次。,防靜電材料進(jìn)貨檢驗(yàn)要求,采取不同措施后檢測靜電電壓的曲線,無繩腕帶理論是利用電暈放電的原理來耗散一部分靜電，電暈放電也叫尖端放電，是指導(dǎo)體自身帶電后，通常需要電壓超過1500V，它的尖端部分會對空氣放電，以此來耗散靜電，但無繩腕帶的耗散靜電時(shí)所需靜電電壓太高，并不適合電子行業(yè)，因?yàn)橛卸嗌匐娮釉梢猿惺?/p>