ESD靜電防護(hù)培訓(xùn)教材課件

靜電防護(hù)培訓(xùn)教材靜電防護(hù)培訓(xùn)教材1內(nèi)容提要※ESD簡介※

ESD的模式※ESD的影響※

ESD防治專業(yè)詞匯介紹※

防/抗靜電材料定義※

ESD防治基本方法※

ESD測試標(biāo)準(zhǔn)及簡介※

ESDSymbol?內(nèi)容提要※ESD簡介?2ESD(Electrostaticdischarge)簡介※ESD產(chǎn)生的原理?靜電荷的產(chǎn)生與積累靜電荷的快速釋放Asudden,electrostaticdischargefromaoneobjecttoanotherobjectisdefinedasanESD“event”?ESD(Electrostaticdischarge)簡3影響摩擦生電電量的因素摩擦頻率物質(zhì)材料相對濕度接觸面積?影響摩擦生電電量的因素摩擦頻率物質(zhì)材料相對濕度接觸面積?4常用的數(shù)量級符號數(shù)量級

全名

符號

1012

Tera

T

109

Giga

G

106

Mega

M

103

Kilo

K

10-3

Milli

M

10-6

Micro

μ

10-9

Nano

N

10-12

Pico

P?常用的數(shù)量級符號數(shù)量級全名5典型的ESD電壓靜電的產(chǎn)生靜電電壓(KV)相對濕度20%相對濕度80%走動于乙烯材質(zhì)的地板上120.25走動于人造地毯351.5坐離發(fā)泡椅墊181.5拿起聚乙烯塑料袋200.6在地上滑動苯乙烯材質(zhì)的箱子181.5移除PC板上的MYLAR膠帶121.5PC板上的收縮膜163真空吸錫器作業(yè)81噴電路冷凝噴霧劑155StaticelectricityismeasuredinCoulombs,oftenrepresentedby“q”?典型的ESD電壓靜電的產(chǎn)生靜電電壓(KV)相對濕度20%相對6ESD的模式※人體帶電模式(HumanBodyModel,HBM)DischargetotheDevice※機(jī)器帶電模式(MachineModel,MM)DischargetotheDevice※元件帶電模式(ChargedDeviceModel,CDM)DischargefromtheDevice?ESD的模式※人體帶電模式(HumanBodyModel7(HumanBodyModel,HBM)※模擬由站立人體的手指尖放電至元件的現(xiàn)象。

Thedischargefromthefingertipofatypicalhumanbeing.STM:ESD-STM5.1StaticanddynamiccomponentdatacanbeobtainfromManufacturer.ESDwithstandvoltage:theMaxESDlevelthatdoesnotcausecomponentfailure.?(HumanBodyModel,HBM)※模擬由站立人體8(MachineModel,MM)

※70年代,日本人認(rèn)為HBM不足以代表最差狀況而提出,用于自動組裝的制造環(huán)境MM的電容值較HBM大,因此MM儲存的電荷較多R很小因此電流較大,速度較快STM:ESD-STM5.2EvaluatingESDsensitivityofcomponentstothedefinedMM?(MachineModel,MM)

※70年代,日9(ChargedDeviceModel,CDM)

※

現(xiàn)代自動化組裝環(huán)境中最重要但卻常被人忽略的ESD模式

--原理簡單，但再現(xiàn)困難 --速度快，難保護(hù)※

CDM的來源--測試設(shè)備(ICT)--SMT--IC的包裝?(ChargedDeviceModel,CDM)

※10ESD的三種模式比較※HBM與MM—人體，機(jī)器或環(huán)境帶電--HBM是最古老且最常發(fā)生的模式，但并非最嚴(yán)重的危害模式--MM造成的故障與HBM類似但電壓卻遠(yuǎn)高于HBM,速度也比HBM快※CDM—元件帶電--模擬一帶電元件經(jīng)由一腳接地而放電的現(xiàn)象造成ESD故障的主要原因--電流上升時(shí)間最快速?ESD的三種模式比較※HBM與MM—人體，機(jī)器或環(huán)境帶電?11ESD的影響※ESD事件----因局部高溫或電位差造成ESDS的元件破壞※

可能發(fā)生在制程中或使用中的任何階段※成本問題，客戶抱怨，商譽(yù)損失ESDS:Electrostaticdischargesensitive?ESD的影響※ESD事件----因局部高溫或電位差造成ES12ESD防治專業(yè)詞匯介紹※ESDS

(ElectrostaticDischargeSensitive)

Item

靜電敏感件

對于靜電放電敏感（易被ESD破壞）的元件，組件或模組※SSZ

(Static-SafeZone)

靜電安全區(qū)域

內(nèi)部任一點(diǎn)均符合基本要求的區(qū)域※SSW(Static-SafeWorkstation)

靜電安全工作站※ESDProtectiveWorkstation靜電防護(hù)工作站

包含ESDSItem的特定工作區(qū)域，必須符合SSW的要求.通常其范圍較小。如SMT線.測試工作站，Rework區(qū)域SSP(Static-SafePackage)

靜電安全包裝

ESD

ProtectivePackage(SSP)

靜電放電防護(hù)包裝

能夠限制摩擦生電.屏蔽靜電場或免除ESD對ESDS元件破壞的包裝?ESD防治專業(yè)詞匯介紹※ESDS(Electrostat13ESD防治專業(yè)詞匯介紹※

ESDProtectiveArea(EPA)靜電放電防護(hù)區(qū)域

內(nèi)涵ESDSItem的大范圍工作區(qū)域.所有人員進(jìn)入時(shí)都應(yīng)穿戴適當(dāng)?shù)慕拥卦O(shè)備.且所有行為也須遵守其相關(guān)規(guī)定TriboelectricCharging摩擦生電

當(dāng)兩種材料接觸摩擦(Friction)或剝離(Separation)時(shí)其表面產(chǎn)生靜電荷的現(xiàn)象?ESD防治專業(yè)詞匯介紹※ESDProtectiveAr14ESD防治專業(yè)詞匯介紹※SurfaceResistance表面電阻 以二個(gè)電極放置與一材料表面上,加以一直流電壓(V),測量其通過的電流值(I),再計(jì)算其電阻值(R),其單位為歐姆(Ω).※SurfaceResistivity表面電阻率

均一材料的單位面積表面電阻,其單位為Ω/square,表面電阻率與體積電阻率間通常存在一比例,該比例與測量電極的幾何形狀有關(guān)※VolumeResistivity體積電阻率

即電阻率或稱電阻系數(shù)其單位為Ω-CM?ESD防治專業(yè)詞匯介紹※SurfaceResistanc15靜電防治材料定義MaterialElectricalCharateristics※ConductiveMaterials導(dǎo)電材料 表面電阻率小于1x105Ω/square(surfaceresistivity),或其體電阻率小于1x104Ω-CM(volumeresistivity)

(ESDADV1.0,EIA-628-1994,MIL-263B)※StaticDissipativeMaterial靜電消散材料

表面電阻率至少為1x105Ω/square且小于1x1012Ω/square,或其體電阻率至少1x104Ω-CM為且小于1x1011Ω-CM(ESDADV1.0,EIA-628-1994,MIL-263B)※

InsulatingMaterial絕緣材料

表面電阻率大于1x1012或其體電阻率大于1x1011的材料 (EIA-625-1994);ESDAADV1.0-1994)?靜電防治材料定義MaterialElectricalCh16靜電防治材料定義※

Anti-StaticMaterial抗靜電材料

-能抑制摩擦生電的材料(ESDAADV.1.0)-能抑制摩擦生電至200V以下的材料(EIA-625)-抗靜電材料并不須要測量其表面電阻率或體積電阻來決定其特性.※

StaticShieldingMaterial靜電屏蔽材料

可防止元件遭受外界的靜電場破壞的一種防護(hù)屏障(EIA-625)?靜電防治材料定義※Anti-StaticMaterial17靜電防治基本法則※將工作區(qū)的所有導(dǎo)電物接地使其帶電不超過50V※以靜電壓表確認(rèn)工作區(qū)內(nèi)的非導(dǎo)電物體所帶電壓不超過300V(or200V)※如果靜電場無法避免應(yīng)確保靜電敏感零組 件與帶電之表面保持足夠的距離?靜電防治基本法則※將工作區(qū)的所有導(dǎo)電物接地使其帶電不超過5018ESD問題的對策作業(yè)人員的頭發(fā) --以靜電壓表確認(rèn),距離皮膚表面5cm以內(nèi),因電壓抑制的效果,靜電壓可降至+300以下作業(yè)人員的衣著 --需要抗靜電衣嗎? (整齊<-->洗衣與量測之成本)搬運(yùn)工具 --若臺車為絕緣輪,移動時(shí)易與地面摩擦而累積靜電更換為導(dǎo)電輪--需注意污染問題 拖鐵鏈 --堆高機(jī)不應(yīng)行經(jīng)鋪有導(dǎo)電地板的區(qū)域?ESD問題的對策作業(yè)人員的頭發(fā)?19ESD問題的對策紙張.紙制標(biāo)簽 --在常溫常濕下,紙制品可視為抗靜電(Antistatic)材料,因此非光 面紙制品在工作區(qū)是可被允許的.(MIL-HDBK-263)手套的使用--潔凈室內(nèi)的一般要求--靜電消散時(shí)間(Static-decaytime)<2sec?(FED-STD-101,Method4046)--量測其表面電阻率StaticDissipative?--戴上手套后是否需要再戴靜電環(huán)??ESD問題的對策紙張.紙制標(biāo)簽?20ESD問題的對策離子風(fēng)扇--解決工作區(qū)內(nèi)絕緣體的帶電問題--使用Charged-platemonitor評估Dischargetime&balancelevel成品/半成品在工廠內(nèi)的運(yùn)送--使用普通透明塑膠袋,半透明metalized塑膠袋,導(dǎo)電袋,或是鋁箔袋?--作放電測試(dischargetest),以滿足自己的需求為原則.?ESD問題的對策離子風(fēng)扇?21ESD問題的對策導(dǎo)電地墊--可使用于無導(dǎo)電地板的工作區(qū),并配合導(dǎo)電鞋--清潔用品之挑選靜電接地(工作臺面及作業(yè)人員)--目的:使作業(yè)人員在同一電位上地樁建物的金屬結(jié)構(gòu)金屬水管--建議:與市電地線間電位差不超過5V(rms);或阻抗不超過25歐姆.?ESD問題的對策?22ESD測試標(biāo)準(zhǔn)及介紹靜電放電相關(guān)測試程序和標(biāo)準(zhǔn)U.S.Military/DepartmentofDefense美軍規(guī)范ASTM AmericanSocietyforTestingandMaterialsNFPA NationalFireProtectionAssociationJEDEC JointElectronDeviceEngineeringCouncilIEC InternationalElectrotechnicalCommissionESDA ESDAssociation?ESD測試標(biāo)準(zhǔn)及介紹靜電放電相關(guān)測試程序和標(biāo)準(zhǔn)?23靜電環(huán)測試※功能:主要為防止HBM對于ESDS元件的破壞※型式:金屬,紡織品;表帶式,松緊帶式,粘帶式※安全性:必須要有限流電阻(通常約為1MΩ,250V,1/4W)來保護(hù)人體安全,接地線與靜電環(huán)分離的拉力為1-5ib.若無限流電阻則必須以紅色標(biāo)示(MIL-STD-202Method2.5&Method101)※ESDAESDS1.1測試方法接地阻抗--必須小于1.25MΩ@<30V環(huán)帶阻抗--1MΩ±20%?靜電環(huán)測試※功能:主要為防止HBM對于ESDS元件的破壞?24一般簡易測試方法※

一般定期檢查(750KΩ-10MΩ)※

靜電環(huán)配戴檢查※

新品進(jìn)料檢查(1MΩ

±20%)※

靜電環(huán)及接地線連接檢查

?一般簡易測試方法※一般定期檢查(750KΩ-10MΩ25接地系統(tǒng)※ESDS6.1 主要目的:將靜電防護(hù)設(shè)施接地,提供一個(gè)路經(jīng)使靜電消散材料,導(dǎo)電材料及個(gè)人接地設(shè)備在同一個(gè)電位上,減少ESDS元件受到破環(huán).※其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)--ANSI/NFPA70-1990--ANSI-IEEEStd142-1982※人員安全防護(hù)

考慮人員碰觸電源時(shí),通過人體的電流.故接觸人體的接地系統(tǒng)必須要有限流電阻?接地系統(tǒng)※ESDS6.1?26接地系統(tǒng)※ESDGround(SoftGround)靜電放電接地 能夠使靜電產(chǎn)生源(人或物)藉由路經(jīng)到接地的端點(diǎn),排線,金屬線或其他接地系統(tǒng).(EIA-625)※

Ground

(HardGround)實(shí)接地藉由電子線路或特殊設(shè)備和大地(Earth)連接的導(dǎo)電接點(diǎn).和大地(Earth)間具零電位差.?接地系統(tǒng)※ESDGround(SoftGround)27一般工作接地系統(tǒng)ESD接地點(diǎn)的量測DC歐姆計(jì):量測范圍0.1Ω-1MΩ+/-10%.開路電壓必須大于1.5VESDCommonPointGround(共地點(diǎn))到EquipmentGround必須小于1Ω

ESDCommonPointGround到ESDProtectiveMaterialsandDevices

(ESD防護(hù)材料或設(shè)備)必須小于1Ω(如果有保護(hù)電阻則必須加上其值)?一般工作接地系統(tǒng)ESD接地點(diǎn)的量測?28工作表面的量測ESDS4.1-1997 主要目的:使用標(biāo)準(zhǔn)的測量設(shè)備,測量ESD防護(hù)工作表的表面電阻值以評估其特性.其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)ASTMF150NFPA99測試設(shè)備可提供100V和10V測試電壓,誤差在10%以內(nèi)的高電阻計(jì),量測范圍由10KΩ–100GΩ2只5lb直經(jīng)2-1/2“的測試電極?工作表面的量測ESDS4.1-1997?29工作表面的量測測試時(shí)機(jī)1.環(huán)境和材料評估測試2.新配置的設(shè)備驗(yàn)收3.定期的測試環(huán)境和材料評估測試-低濕度測試濕度12%±3%R.H.:溫度23±1℃;預(yù)先放置時(shí)間48-72小時(shí)測試電壓為10V/100V表面必須用70%的IPA清洗測試結(jié)果必須記錄最大,最小值測試樣品大小:10“X24”6個(gè),樣品本身必須有二個(gè)接地點(diǎn)測試點(diǎn):Resistancetogroundandresistancepoint-topoint?工作表面的量測測試時(shí)機(jī)?30工作表面的量測環(huán)境和材料評估測試-低濕度測試濕度50%±5%R.H.:溫度23±1℃;預(yù)先放置時(shí)間48-72小時(shí)測試電壓為100V表面必須用70%的IPA清洗測試結(jié)果必須記錄最大,最小值測試樣品大小:10“X24”6個(gè),樣品本身必須有二個(gè)接地點(diǎn)測試點(diǎn):Resistancetogroundandresistancepoint-to-point?工作表面的量測環(huán)境和材料評估測試-低濕度測試?31工作表面的量測先將工作表面以70%的IPA清洗并風(fēng)干5分鐘后,方進(jìn)行測量ResistancetoGroundablePoint(s)測試電壓為100V,測試結(jié)果必須記錄最大最小值測試點(diǎn)分別為ABCDE五點(diǎn) --A.距離Groundablepoint(s)3"位置 --B,C,D:距離每個(gè)角落2"位置 --E:中心點(diǎn)ResistancePoint-to-Point測試電壓為100V測試點(diǎn)如下--A:水平距離10"位置--B:垂直距離10"位置--C:左斜對角線各角落距離為2"--D:右斜對角線各角落距離為2"?工作表面的量測先將工作表面以70%的IPA清洗并風(fēng)干5分鐘后32工作表面的量測定期檢查※

不要清洗工作表面,且移走所有ESDS元件※

以新配置驗(yàn)收方法來測量ResistancetoGroundable

Point(s)以及ResistancePoint-to-Point※

若測試不合格時(shí),清洗后再重新測試※

建議允收標(biāo)準(zhǔn)ResistancetoGroundablePoint(s):between1x106Ω

and1x109Ω

ResistancePoint-to-Point≧1MΩ

?工作表面的量測定期檢查?33地面材料電阻特性測試ANSIESDS7.1-1994測試目的:測量地面材料的電阻特性(其量測結(jié)果為電阻值,而非電阻率)靜電防護(hù)地板須配合靜電防護(hù)鞋,鞋環(huán),輪子及裝載器具使用相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn) NFPA-99;ASTM-F150;DIN51953測試種類環(huán)境和材料評估測試新鋪設(shè)完成的驗(yàn)收?地面材料電阻特性測試ANSIESDS7.1-1994?34地面材料評估測試測試條件樣品數(shù):12"X24"

5片,放置時(shí)間至少72小時(shí)清洗表面:使用70%IPA清洗待測表面測試電壓為:100V濕度:12%(±3%)和50%(±5%)R.H.溫度:23±1℃測試設(shè)備可提供100V和10V誤差在10%以內(nèi)的高電阻計(jì),量測范圍可由10KΩ-100GΩ及2只重量5lb.直經(jīng)的2.5"的電極.電極表面為導(dǎo)電橡膠,其在金屬表面上的電阻必須小于1kΩ(at10VDC)測試結(jié)果必須記錄最大,最小值?地面材料評估測試測試條件?35鋪設(shè)配置完成的驗(yàn)收測試前使用70%IPA清洗電極并風(fēng)干ResistancetoGroundablePoint每5000sq.ft(464.5m2)必須測試五點(diǎn)ResistancePoint-to-Point每5000Sq.ft必須測試五區(qū),每區(qū)測試點(diǎn)間的距離應(yīng)至少為36"

(約120CM)?鋪設(shè)配置完成的驗(yàn)收測試前使用70%IPA清洗電極并風(fēng)干?36表面電阻(率)測試※測試目的:量測一個(gè)ESDS包裝材料的表面電阻率,來評估其靜電防護(hù)的特性.※相關(guān)測試規(guī)范ASTMD-257(專為量測絕緣表面所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn))ANSIESDS11.11-1993(專為靜電消散表面所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn))?表面電阻(率)測試※測試目的:量測一個(gè)ESDS包裝材料的表面37ESDS11.11表面電阻(率)測試使用Surfaceresistancetestkit檢查并評估穩(wěn)定時(shí)間測試樣品:6片,3“x5”(76x127mm)雙面皆須測試高電阻1MΩ–10TΩ的樣品,測試電壓為100V低電阻1KΩ–1MΩ的樣品,測試電壓為10V測試時(shí)間為1TΩ檢查5次的穩(wěn)定時(shí)間平均值加5秒?ESDS11.11表面電阻(率)測試使用Surfacer38靜電消散時(shí)間測試※測試目的評估靜電防護(hù)材料被間接或直接充電后,其電荷自然衰退所需的時(shí)間※相關(guān)測試規(guī)范FTS101C,4046.1EIA-541?靜電消散時(shí)間測試※測試目的?39靜電消散時(shí)間測試測試條件樣品數(shù):3“X5”6片測試環(huán)境條件:12%±3%R.H.,23±3℃測試電壓:充電至±5KV,再放電至50V,正負(fù)各執(zhí)行3次測試結(jié)果:36次量測結(jié)果之平均值不得大于2秒?靜電消散時(shí)間測試測試條件?40ESDCertificateProgramsdevelopedusingANSI/ESDS20.20-1999,"DevelopmentofanElectrostaticDischargeControlProgram,"canbeauditedunderanewprogramintroducedbytheESDAssociationthatallowscompaniestobecertifiedtoANSI/ESDS20.20.TheprogramissimilartoISO9000,withcertifiedregistrarsindependentlyassessingacompany'sESDcontrolprogramandissuingaformalS20.20certification.Thisindependentassessmentofacompany'sESDcontrolprogramcanbeperformedaspartofthecompany'sISO9000auditorasaseparateaudit.?ESDCertificateProgramsdevelo41ClassVoltageRangeClass0<250VClass1A250to<500VClass1B500to<1000VClass1C1000to<2000VClass22000to<4000VClass3A4000to<8000VClass3B>=8000VTableI.ESDSComponentsensitivityclassification–HumanBodyModel(perESDSTM5.1-1998).ESDclass?ClassVoltageRangeClass0<25042Class0usuallyreferstothehumanbodymodel(HBM)ESDsensitivityofacomponent.Eachofthethreedevicetestingmethods(humanbodymodel,machinemodel,andchargeddevicemodel)includesaclassificationsystemfordefiningthecomponentsensitivitytothespecifiedmodel.AsensitivityclassificationsystemforHBMisshowninTableESDclass0?Class0usuallyreferstothe43ESDSymbolstoUseOneofthesesymbolsistheESDsusceptibilitysymbolwhichisfairlydescriptive,abanningslashacrossahand,theinternationallabelsymbolofthetrianglemeaningcaution,thewholesymbolshouldmeanbecareful,devicesusceptibletoESDdischarges,orthereabout.Thesymbolisshownbelow:ThissymbolistobeusedonornearbyESDsensitiveelementslikeintegratedcircuits,sensitivecomponentsandPBAs.?ESDSymbolstoUseOneofthes44AnotheroneistheESDprotectionsymbol,whichhasdesamehandandtrianglewiththesamemeaningbutthereisnobanningslashacross.ThenewitemisaprotectingarcoverthesymbolasmeaningthisaESDprotectivematerialandusedonalltypeofESDprotectivematerials.Itworthtonotethatadiss