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1、ESD培训课程,ESD培训课程,课程目的 ESD是电子可靠性工程的重要组成部分,本教材全面系统介绍了ESD基本知识、ESD控制标准、ESD防护技术等ESD知识 通过学习可以理解ESD对电子产品的危害，明白ESD控制的重要性.,ESD静电培训课程,一、ESD基本知识二、ESD标准和测试三、ESD控制,ESD基本知识,静电及静电放电 静电：就是物体的表面一种处于相对稳定状态的电荷。静电放电（ESD）带有不同静电电位差,在物体或表面之间的静电电荷转移。分接触放电和电场击穿介质放电。静电过栽（EOS）导致电子元件损坏的结果。,ESD基本识识,静电标识,静电敏感区域警示标志,静电敏感标识,静电防护标识,
2、喷防静电液标识,ESD基本知识,静电的产生a)摩擦带电：物质相互摩擦时，由于摩擦发生接触位置的移动和电荷分离而放出静电。b)流动带电：用管路输送液体产生的静电。c)喷出带电：由粉体、液体和气体从截面小的开口部位喷出,发生摩擦而产生静电；液体和粉体本身相互之间的撞击,以及小的飞沫摩擦产生大量的静电。d)剥离带电：互相密切结合的物体被剥离时引起电荷分离而产生静电,ESD基本知识,静电的特性 在3000伏时，你能通过皮肤感知 在5000伏时，你能听见 在10000伏里，你能看见高电位：可达数万至数十万伏，人员操作时常达数百和数千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）低电量：静电流多为微安级（尖端
3、放电例外）作用时间短：微秒级 受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降.,ESD基本知识,作业与静电 人体活动产生典型的静电电压(V),ESD基本知识,ESD的危害 1、吸附灰尘缩短产品寿命在旦夕 3、放电损伤产品失效 4、电磁干扰过程中断（不良数据、软件错误、校准失误、处理器停止运作）硬损伤（致命损害）：表现为器件电参数突然劣化，失去原有功能。软损伤（隐性损害）：受到软损伤的器件，虽然当时各类电参数仍合格，然而其使用寿命却大大缩短了 ESD失效：热熔化、介质击穿、ESD引发EOS,ESD基本知识,静电放电三要素 QM D=ESD“Q”：一定积累的静电荷“M”：放电途径，如
4、金属接触、对地或低阻的泄放路径“”：静电第三器件“”就是放电（）放电途径,静电荷,ESD敏感器件,ESD基本知识,电子产品失效情况 根据RAC的统计,在所有硬件故障中,ESD失效率占15%,而高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右.ESD引起半导体器件操作，使器件立即失效的机率约10%(短路、开路、无功能、参数不符合要求），而90%的器件则是引入潜在性损伤,损伤后电参数仍符合规定要求，但减弱了器件抗过电应力的能力，在使用现场容易出现早期失效,ESD基本知识,器件的ESD失效特征静电损伤是一种偶然事件，一般讲是与时间无关的，所以不能通过老化筛选方法加以剔除，相反，在老化过程中，由于器
5、件接地不良，老化设备不适当的连接等，反而会提高失效的百分比。,ESD静电培训课程,一、ESD基本知识二、ESD标准和测试三、ESD控制,ESD标准和测试,器件ESD敏感因素 ESD对半导体器件和电子产品都存在严重危害,ESD对电子产品和器件的可靠性影响的主要因素有:电场强度、放电电流、电磁干扰。影响器件ESD敏感程度的因素包括：器件设计（结构和工艺）、ESD电流、能量包裹、电场强度、放电的上升时间、制造工艺和器件的封闭类型等。能量型敏感器件的损伤是由于流过双极型结构电阻、保护电阻、薄膜电阻、金属连线等的过电流引起。即电流过大烧坏 电压敏感性器件的损伤是由于ESD电压超过了器件内部氧化层、MOS
6、管的栅极抢救无效的击穿电压引起。即击穿,ESD标准和测试,器件ESD敏感度测试分析标准,ESD标准和测试,人体模式(HBM:Human Body Model)该模型表征人体带电接触器件放电,ESD STM5.1和JEDEC EIA/JESD22-A114-B的器件ESD电压阈值水平 Class 0:250V Class 1A:250V to 500V Class 1B:500V to 1000V Class 1C:1000V to 2000V Class 2:2000V to 4000V Class 3A:4000V to 8000V Class 3B:8000V,ESD标准和测试,人体模型（
7、HBM）静电损伤最普遍的原因之一是通过人体或带电材料，到静电放电敏感器件（ESSD）发生静电电荷的直接转移。当人走过楼面时，静电电荷就在人体上积累。手指与ESSD器件或组件表面的简单接触就可使人体放电，可能造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人体模型（HBM），其等效电路如图所示。E 高压直流电源（05kV）Rb 人体等效电阻（1.5k1%)Cb 人体等效电容(100PF10%)Rs 充电限流电阻(110M)DUT 被试器件 K1 高压继电器,ESD标准和测试,机器模式(MM:Machine Model)机器模型的等效电路与人体模型相似,但等效电容(Cb)是200pF,等效电阻为0,机器模
8、型与人体模型的差异较大,实际上机器的储电电容变化较大,但为了描述的统一,取200pF,由于机器模型放电时没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压对器件的损害，机器模式远大于人体模型。,ESD标准和测试,机器模式（）ESD STM5.2 器件ESD电压阈值 Class M1:100V Class M2:100 to 200V Class M3:200 to 400V Class M4:400V,ESD标准和测试,机器模式(MM)EIA/JESD22-A115A器件ESD电压阈值 Class A:200V Class B:200 to 400V Class C:400V,ESD标准和测试,充电器
9、件模型（CDM:Charged Device Model)半导体器件主要采用三种封装形式金属陶瓷塑料).它们在装配、传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料（如用的塑料袋、传递用的塑料窗口等）相互摩擦，就会使管壳带电。器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM模型就是基于已带电的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的.JEDEC JESD22-C101-B器件ESD电压阈值如下：Class:200V Class:200 to 500V Class:500 to 1000V Class:above 1000V,ESD标准和测试,充电器件模式（CDM）ESD
10、 STM 5.3.1器件ESD电压阈值 Class C1:125V Class C2:125 to 250V Class C3:250 to 500V Class C4:500 to 1000V Class C5:1000 to 1500V Class C6:1500 to 2000V Class C7:2000V,ESD标准和测试,ESD的一般要求 HBM：2KV MM：200V CDM：700 to 1000V,ESD标准和测试,生产现场ESD控制标准 ANSI S20.20 主要的ESD测试标准-IEC 61000-4-2（规定 150pF/330ohms)为产品级测试标准，是最基本的静
11、电EMC标准 1、被欧盟立法强制要求所有进入欧盟的产品必须符合该标准。2、它制定的等级、测试方法和测试程序都比较合理。-ANSI C63.16 美国家电行业、消费类产品、通信产品-完整的测试标准包括测试等级和判据-由美国国家标准学会发布-与IEC 61000-4-2相似，但是仍然由一些不同,ESD静电培训课程,一、ESD基本知识二、ESD标准和测试三、ESD控制,ESD控制,器件在生产、测试试验、运输、保管和使用现场必须采取有效措施以消除静电的产生和积累。控制标准按照美国国家标准ANSI/ESD S20.20.国际企业和面向海外市场的中国企业可以申请S20.20的要求因素：建立静电控制组织结构
12、和防静电文件体系 覆盖所有的区域和个人 全流程稽查和全员培训 随着产品的发展，不断提高ESD防护水平以及再培训,ESD控制,ESD（控制水平HBM为100V）控制要解决的问题 Why Who Where What How,ESD控制,ESD控制WHY？内部的影响：时间、成本 外部的影响；服务、品牌、客户满意度 减少损失 提高产品质量和可靠性 提高生产效率 提高产品生命周期和运行稳定性 指示静电防护回报达：以上,ESD控制,ESD控制WHO?所有接触ESSD的人员,从器件制造商到电子产品最终用户静电控制要求全员参与,对所有接触静电敏感器件的人员进行培训,提高人员的防静电意识.全员培训 全员考核
13、稽查改进,ESD控制,ESD控制WHERE?静电控制要求在产品的整个生命周期内考虑,考虑控制器件，产品经过的所有环节，包括来料、库房、加工制造、测试、包装、运输、用户环境、使用、维护等都需要进行静电控制。EPA区域（ESD protection area)静电防护区域,静电敏感区域警示标志,ESD控制,控制什么WHAT？,ESD控制,如何进行ESD控制HOW？根据发生ESD的三个要素：即QM D=ESD 静电控制需要：1、尽量防止和减小静电荷的产生 2、加速静电荷的逸散泄漏，防止静电荷积累 控制静电方法:隔离、中和、屏蔽、消散环境湿度、接地、静电材料的应用和离子化处理是其主要手段。,ESD控制
14、,现场如何进行ESD控制HOW？建立ESD防护体系文件和管理组织 建立EPA并宣言EPA的防护水平 明确防静电标识 EPA温湿度控制、地板及接地系统 对区域内的所有导体包括人员可靠接地 在EPA控制区域操作所有静电敏感器件 存储、运输所有静电敏感器件要用防静电包装 消除一切不必要的静电产生源 离子风机的使用 运用12英寸原则 测试和监控整个静电控制流,ESD控制,设立静电防护区（EPA）为什么设立EPA?在通常的电子设备生产、组装和维护现场，各种原因产生的高静电压是很普遍的现象，可能导致静电敏感器件的损伤。因此，有必要提供一个安全的工作区域。静电防护区（EPA）正是为此目的而设计。在进行EPA
15、环境设计时，为达到静电防护的要求应遵循以下原则：1、抑制静电荷的积累和静电压的产生。2、安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷EPA必须达到以下的基本要求：1、明确的区域界限和防静电警示标志。2、对区域内的所有导体包括人员可靠接地。3、消除一切不必要的静电产生源。4、用12英寸原则，即ESSD必须远离静电源至少30厘米处。,ESD控制,环境控制 温湿度控制：温度：15 28 湿度：45%60%物料分区：防静电区、非防静电区、坏件区、操作区、办公区、备用包材区、杂物区,ESD控制,EPA区内特殊情况处理1、原则上不允许高静电产生材料进入EPA区域，因实际需求必须进入EPA的高静电产生材料需要进行适
16、当的控制。2、EPA内存在高于100V的静电源必须采取正确的防静电处理措施，如显示器、键盘、工具和装备上的静电源、物别是必须进入EPA的高静电生产物料（如不防静电的包装材料，产品上的塑料制品等）。防静电处理的主要措施有离子化、防静电剂、屏蔽、接地等。3、对于无法避免的EPA区内的高静电情况，还可以采取隔离的方法，保证EPA内任何可能静电压超过100V的物体应该保持距离静电敏感器件30厘米以上。4、在EPA区内可以设立专门的静电控制区，如办公区、包装和手拆包区、周转工具区等。必须划分明显的区域，且用黄底黑字的地板胶带将该区围起，并设立明显的批示牌标志，告诫高静电产生材料工具、设备等不得在该区域使
17、用，高静电产生材料、工具、设备和ESSD生产区至少保持1米以上的距离，ESSD不得在无包装的情况下带入该区。,ESD控制,非接触式静电测量仪：测表面静电压，可检查静电是否存在及其泻放效果 表面电阻测量仪（兆欧表）：测表面电阻，可判断是否为防静电材料 防静电腕带测试仪：检测腕带的有效性 人体综合电阻测试仪：检测人体系统电阻,ESD控制,防静电工作台,ESD控制,电子组件和元器件的操作规则1、保持工作台清洁、整齐，工作区内禁止放有食品、饮料等。2、尽可能减少用手接触电子组件和元器件 的机会，避免损坏，在需要戴手套进行操作的场合，要经常换洗防静电手套，避免脏手套的污染。3、作为通用规则，不能直接用手
18、或手指去碰要焊接的地方，手上的油污会使可焊性变差。4、不可使用防肤膏或含硅树脂的洗涤剂，它们会引起可焊性和敷形涂覆牢度方面的问题，有专为清洁焊接表面而配制的洗涤剂可供使用。5、绝不可将电子组件堆叠起来，这样会造成机械性的损坏。工作场地应配置专用的各类料架。6、EOS/ESD敏感器件和组件都应该有相应的标记，所有操作、装配、测试必须在防静电工作台上进行。7、在工作前检查自己的防静电衣、工帽、手套、工鞋进否完好，穿戴是否满足要求。8、自行配戴与测试腕带，进行人体电阻测试并做好记录。9、确认工作区域所有防静电工具都有ESD标识。10、确保做好ESD防护过后，才可搬运与周转ESSD器件。,ESD静电培训课程,结束！谢谢！,
