靜電學(xué) 第5-3部分：電子器件的靜電防護(hù) 靜電放電敏感器件的包裝性能和要求分類 征求意見稿

1GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022靜電學(xué)第5-3部分：電子器件的靜電防護(hù)靜電放電敏感器件的包裝性能和要求分類本文件定義了生產(chǎn)、返工和維修、運(yùn)輸、存儲等過程中，為ESD敏感器件提供靜電放電防護(hù)所需包裝的性能和要求。按照本文件規(guī)定的方法，可對ESD敏感器件的包裝和包裝材料進(jìn)行評估。本文件提供了相應(yīng)的性能限值。本文件不涉及電磁干擾（EMI）、電磁脈沖（EMP）或電引爆材料（或裝置）的防護(hù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。IEC61340-2-3靜電學(xué)第2-3部分：防靜電固體材料電阻和電阻率的測試方法（Electrostatics-Part2-3:Methodsoftestfordeterminingtheresistanceandresistivityofsolidmaterialsusedtoavoidelectrostaticchargeaccumulation）IEC61340-4-8靜電學(xué)第4-8部分：特定應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法靜電放電屏蔽袋（Electrostatics–Part4-8:Standardtestmethodsforspecificapplications–Electrostaticdischarge3術(shù)語、定義和縮略語3.1術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1.1靜電放電electrostaticdischarge具有不同靜電電位的物體之間電荷的快速轉(zhuǎn)移。3.1.2靜電放電敏感器件ESDsensitivedeviceESD敏感器件易被靜電放電損壞的器件、集成電路或組件。注：見附錄B中B.2和B.3。3.1.3防靜電工作區(qū)ESDprotectedarea2GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022為將靜電放電或靜電場損害的風(fēng)險(xiǎn)控制到可接受的程度而設(shè)立的操作ESD敏感器件的場所。注：見附錄A中圖A.1。3.1.4非靜電防護(hù)區(qū)unprotectedarea防靜電工作區(qū)（EPA）以外的區(qū)域。注：見附錄A中的圖A.1。3.1.5直接接觸包裝層intimatepackaging直接接觸ESD敏感器件的包裝層。3.1.6緊鄰接觸包裝層proximitypackaging不接觸ESD敏感器件且用于封裝一個(gè)或多個(gè)器件的包裝層。3.1.7二次包裝secondarypackaging為緊鄰接觸包裝層外部提供額外物理保護(hù)的包裝。3.1.8體積電阻volumeresistanceRV施加于樣品兩個(gè)表面(相對面)電極之間的直流電壓（V）與兩個(gè)電極之間的穩(wěn)態(tài)電流（A）的比率。3.1.9點(diǎn)對點(diǎn)電阻point-to-pointresistance試樣表面上兩個(gè)電極之間施加的直流電壓（V）與電極之間的電流（A）之比。（放置在使用面上兩個(gè)電極之間測量的電阻。）3.1.10表面電阻surfaceresistanceRS在樣品的同一表面上，兩個(gè)電極之間施加的直流電壓（V）與穩(wěn)態(tài)電流（A）之比。注1：測量表面電阻的電極結(jié)構(gòu)通常是一對平行的矩3.2縮略語CDM——帶電器件模型（chargeddevicemodel）；EMI——電磁干擾（electromagneticinterferenceEMP——電磁脈沖（electromagneticpulsing）；EPA——防靜電工作區(qū)（ESDprotectedarea）；ESD——靜電放電（electrostaticdischargeESDS——靜電放電敏感的（electrostaticdischargesensitive）；3GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022HBM——人體模型（humanbodymodel）；UPA——非靜電防護(hù)區(qū)（unprotectedarea）。4裁剪本文件或其部分并不一定適用于所有應(yīng)用。文件的刪減是通過評估特定應(yīng)用的每個(gè)需求的適用性來完成的，評估完成后，可以添加、修改或刪除需求。裁剪的決定及其理由，應(yīng)寫入ESD管理文件。5包裝要求5.1通則ESD敏感器件的運(yùn)輸和存儲要求包裝能夠防止靜電危害(例如防止靜電放電)。在防靜電工作區(qū)（EPA）內(nèi)，靜電放電風(fēng)險(xiǎn)被很好控制，可能不需要ESD防護(hù)包裝。5.2防靜電工作區(qū)內(nèi)部在防靜電工作區(qū)（EPA）內(nèi)，使用耗散材料或?qū)щ姴牧献鳛橹苯咏佑|包裝層。人體模型（HBM）小于100V、帶電器件模型（CDM）小于200V和孤立導(dǎo)體小于35V的靜電敏感器件，需根據(jù)應(yīng)用和程序計(jì)劃的要求采取額外保護(hù)措施。注：存在帶電器件模型（CDM）損壞的情況下，靜電放電敏感器件直接接觸包裝層首選耗散材料。5.3防靜電工作區(qū)外部在防靜電工作區(qū)（EPA）以外運(yùn)輸和存儲的敏感器件，其包裝應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：a)直接接觸包裝層采用耗散材料或?qū)щ姴牧?；b)包裝結(jié)構(gòu)具備靜電放電屏蔽功能。如果使用靜電場屏蔽材料來提供放電屏蔽，則阻礙電流流動(dòng)的材料應(yīng)與靜電場屏蔽材料結(jié)合使用。6ESD包裝材料性能分類6.1通則用于防止ESD敏感器件損壞的材料和包裝具有以下性能，見附錄D。a)電阻性能：1)導(dǎo)電性；2)耗散性；b)屏蔽性能：1)能夠屏蔽靜電放電；2)能夠屏蔽靜電場；c)低起電性能。6.2材料的電阻特性4GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:20226.2.1通則大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)包裝材料是電絕緣的，絕緣材料會積存電荷。降低包裝的絕緣性以提供一個(gè)路徑，使電荷從包裝耗散到具有較低電位材料。特定電阻范圍適用于不同目的。可根據(jù)各種包裝結(jié)構(gòu)所用材料的電阻范圍，對包裝進(jìn)行分類。6.2.2導(dǎo)電材料的電阻導(dǎo)電材料的電阻可為表面電阻、體積電阻或兩者兼?zhèn)?。a)表面導(dǎo)電材料：表面導(dǎo)電材料的表面電阻應(yīng)小于1.0×104Ω; b)體積導(dǎo)電材料：體積導(dǎo)電材料的體積電阻應(yīng)小于1.0×104Ω。注：材料厚度對體積電阻測量值有顯著影響。6.2.3耗散材料的電阻耗散材料的電阻可為表面電阻、體積電阻或兩者兼?zhèn)?。a)表面耗散材料：表面耗散材料的表面電阻應(yīng)大于或等于1.0×104Ω且小于1.0×1011Ω; b)體積耗散材料：體積耗散材料的體積電阻應(yīng)大于或等于1.0×104Ω且小于1.0×1011Ω。注：材料厚度對體積電阻測量值有顯著影響。6.2.4絕緣材料的電阻靜電絕緣材料的電阻可為表面電阻、體積電阻或兩者兼?zhèn)?。a)表面絕緣材料：靜電表面絕緣材料的表面電阻應(yīng)大于或等于1.0×1011Ω;b)體積絕緣材料：靜電體積絕緣材料的體積電阻應(yīng)大于或等于1.0×1011Ω。6.3材料的靜電屏蔽性能注：對于已包裝好的ESD敏感器件，靜電屏蔽材料能對包裝外部的靜電放電和靜電場進(jìn)行防護(hù)。6.3.1靜電放電屏蔽靜電放電屏蔽包裝能夠衰減靜電放電。當(dāng)按照IEC61340-4-8或?yàn)檫m應(yīng)產(chǎn)品而修改的等效試驗(yàn)方法進(jìn)行測試時(shí)，靜電放電屏蔽袋內(nèi)允許的計(jì)算能量應(yīng)小于20nJ。6.3.2靜電場屏蔽靜電場屏蔽包裝能夠衰減靜電場。見附錄C。7ESD防護(hù)包裝的技術(shù)要求7.1包裝和材料性能表1和表2提供了確定成品包裝和材料的分類的測試方法。如果可能，應(yīng)對成品包裝進(jìn)行測試。若不能在成品包裝上進(jìn)行測試，應(yīng)對生產(chǎn)最終包裝產(chǎn)品的散裝材料進(jìn)行測試來確定材料分類。若其他探針（電極）的測試結(jié)果接近于指定的探針（電極），可使用其進(jìn)行測試。如有爭議，應(yīng)使用IEC61340-2-3中規(guī)定的探針（電極）。5GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022表1防靜電包裝的測試方法IEC61340-2-3Rs表面電阻RV體積電阻IEC61340-2-3Rs表面電阻RV體積電阻≥1.0×104Ω,<1.0×1011ΩIEC61340-2-3Rs表面電阻RV體積電阻包裝材料的產(chǎn)品認(rèn)證，預(yù)處理和測試的環(huán)境條件為23℃±材料厚度對體積電阻測量值有顯著影響，盡管材料厚度不同，但限值要求相同。表2靜電放電屏蔽包裝的測試方法和要求-7.2包裝標(biāo)識7.2.1分類符號6GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022防靜電包裝宜標(biāo)記有IEC60417-6202:2013-06[4]中給出的ESD分類符號，如圖1所示，或根據(jù)客戶合同、采購訂單、圖紙或其他文件。圖1包裝標(biāo)識示例（*主要功能代碼）7.2.2包裝分類主要功能代碼宜標(biāo)記在IEC60417-6202:2013-06[4]中給出的ESD分類標(biāo)識下方，如表3所示：S——靜電放電屏蔽；C——靜電導(dǎo)電；D——靜電耗散。表3主要功能代碼和ESD分類符號SCD7.2.3包裝的溯源包裝宜提供信息，可追溯制造商的生產(chǎn)日期和批次代碼信息。7GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022ESD包裝材料指南A.1環(huán)境和器件靜電敏感度A.1.1概述環(huán)境和器件的靜電敏感度是選擇ESD包裝材料的兩個(gè)主要因素。A.1.2環(huán)境敏感器件在EPA之外時(shí)的靜電危害通常是不確定的，因此，當(dāng)該器件在UPA內(nèi)時(shí)，宜將ESD敏感器件放置在ESD防護(hù)包裝中（見表A.1）。表A.1考慮環(huán)境因素的包裝特性EPA內(nèi)部和靜電放電EPA內(nèi)部和靜電放電8GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022圖A.1防靜電工作區(qū)結(jié)構(gòu)示例9GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022圖A.2ESD防護(hù)包裝的應(yīng)用A.1.3器件敏感度如果ESD敏感器件的敏感度未知，且器件在防靜電工作區(qū)（EPA）之外運(yùn)輸，宜采用靜電放電屏蔽結(jié)構(gòu)進(jìn)行包裝，該結(jié)構(gòu)也可防止靜電場的影響（見附錄C）。如果已知ESD敏感器件的敏感度和環(huán)境ESD風(fēng)險(xiǎn)，則可適當(dāng)降低包裝的防護(hù)等級。A.2等電位連接ESD敏感器件的防護(hù)不僅考慮包裝，等電位連接或分流導(dǎo)線也是減輕器件損傷的有效方法。通過在器件引線或卡式連接器上放置一個(gè)導(dǎo)電分流器，該器件的各個(gè)部分電位相同。雖然器件電位不一定為零，但器件不同部位電位相等，破壞性電流不會在他們之間流動(dòng)。分流器有局限性，來自直接放電和電場的能量不會通過分流器均衡，而是通過器件均衡，因此會影響器件。具有其他防護(hù)性能的ESD防護(hù)包裝通常與分流器一起使用。GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022A.3耗散材料和直接接觸層為避免帶電的ESD敏感器件與導(dǎo)電表面接觸導(dǎo)致帶電器件快速放電，首選耗散材料。A.4進(jìn)料到使用點(diǎn)的包裝圖A.2為通用電子包裝應(yīng)用的簡化布局。每個(gè)區(qū)域都注明推薦ESD包裝材料性能。按照A.1.3，如果已知ESD敏感器件的敏感度和環(huán)境ESD風(fēng)險(xiǎn)，在確認(rèn)包裝功能后，可以降低包裝的防護(hù)等級。A.5定期檢查隨著使用時(shí)間的延長,某些包裝材料的靜電控制性能會變壞。對重復(fù)使用的材料和已儲存但未使用的包裝，宜考慮進(jìn)行靜電控制性能的定期驗(yàn)證。A.6包裝認(rèn)證和驗(yàn)證的測量程序示例表A.2包裝認(rèn)證和驗(yàn)證測試程序示例sVsVsV頂部表面至測試金屬板V吸塑成型和注塑成型VGB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022sVscIEC61340-2-3中描述的兩點(diǎn)式探針電極可能不適用于空腔內(nèi)部測試。在這種情況下，可使用本文件規(guī)定之外的其他根據(jù)IEC61340-5-1[4]制定符合性驗(yàn)證計(jì)劃，根據(jù)表A.2的材料分類，宜記錄用于驗(yàn)證限值的測試方法。包裝材料（如載帶、托盤、管狀(棒狀)物、卷盤）的指南，以及其他后端生產(chǎn)、加工和零件處理線中本文件未描述的測試方法，見IECTR61340-5-5[2]。GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022（資料性）器件損傷B.1靜電放電損傷器件損傷通常發(fā)生在以下兩種情況之一：——對器件靜電放電；——帶電器件發(fā)生靜電放電?？紤]包裝時(shí)，要區(qū)分以上兩種放電情況，因?yàn)椴煌烹娗闆r有不同的特性需求。需要考慮靜電來源，并且考慮電荷損傷器件的路徑。B.2器件放電B.2.1外部物體對器件放電對帶包裝器件放電的常見物品包括人體和用于處理帶包裝器件的導(dǎo)體，如傳送設(shè)備、手推車和車輛。摩擦帶電通常是靜電來源。放電需要通過包裝才能到達(dá)器件，因此包裝可用來保護(hù)器件免受包裝外部的靜電放電事件的影響。B.2.2包裝上的殘存電荷包裝可能因靜電放電或摩擦帶電而帶電荷。由于包裝外部與包裝內(nèi)部隔離，當(dāng)器件從包裝內(nèi)移除時(shí)，包裝上的電荷可能對器件放電。B.3浮地器件放電B.3.1電場中器件的放電如果器件處于帶靜電物體的電場下，器件短暫接地會發(fā)生放電且保持相反極性的電荷。當(dāng)器件接觸具有不同電位的物體時(shí)，例如接地的手將器件從包裝中取出時(shí)，會發(fā)生靜電放電。由于電場通過包裝才能到達(dá)器件，因此包裝可保護(hù)器件不受其外部電場的影響。包裝還可以將器件與地隔離。B.3.2摩擦帶電器件的放電當(dāng)設(shè)器件和包裝相對移動(dòng)時(shí)，電荷會在包裝和器件上累積。當(dāng)帶電器件接觸到具有不同電位的物體時(shí)，會發(fā)生靜電放電。摩擦帶電試驗(yàn)方法和放電評估方法的指南見IECTR61340-5-5[2]。GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022（資料性）電場屏蔽指導(dǎo)暴露在變化的電場中的電子器件可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，在器件不實(shí)際接地的情況下也可能有感應(yīng)電流流過。在運(yùn)輸和存儲過程中，靜電場屏蔽有助于降低設(shè)備損傷風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際情況下，雖然暴露在變化電場中導(dǎo)致器件損傷的風(fēng)險(xiǎn)較低，但高阻抗電壓敏感電路可能會因此損壞。在包裝或容器外采取屏蔽措施衰減電場，可避免該類損傷。電路的靜電場敏感性和防護(hù)材料的要求準(zhǔn)則目前尚不成熟。盡管本文件未提出靜電場屏蔽的測試方法或要求，用戶宜在包含敏感器件的包裝處確定其預(yù)期包裝配置是否能實(shí)現(xiàn)靜電場衰減。GB/T37977.53—XXXX/IEC61340-5-3:2022低起電性材料特性由于測量結(jié)果在很大程度上依賴于應(yīng)用場景，本文件目前尚未規(guī)定低起電性的具體要求。然而，低起電性對于包裝材料的選擇可能是一個(gè)重要考慮因素。鼓勵(lì)用戶在最終使用環(huán)境中確定所選包裝材料的起電程度。起電性在很大程度上取決于材料的組合及其表面結(jié)構(gòu)特性。通過測量表面電阻或體積電阻不足以預(yù)測材料的低起電性。低起電性材料不一定是耗