防静电培训课件.pptx
目 录静电的产生和静电放电(ESD)ESD对电子元器件的危害ESD损害的防护方法威星公司ESD防护的常用要求物质的原子模型原子由带正电、质量重、不易移动的原子核，与核外带负电、质量轻、绕原子核运动的电子所组成。原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等。物体带电是因为最外层电子的转移（电荷分离）静电基本概念静电（Electrostatic）：物体表面静止的电荷。电荷(静电荷)：当对物体施加一定能量时，使本来正负电荷量相等而处于中性状态的物体变成其中任何一方过剩的状态，这过剩的电量就称为电荷(静电荷)静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。静电的产生：摩擦带电定义：当两个不同的物体互相摩擦时，一些电子从一个物体转移到另一个物体，使两物体皆带电，此种方式称为摩擦带电结果：较易失去电子的物体带正电，另一物体获得电子则带负电。剥离带电两个紧密接触的物体，在外力作用下迅速分离一些电子从一个物体转移到另一个物体，使两物体皆带电，此种方式称为剥离带电剥离带电结果结果：物体较易失去电子的部分带正电，另一部分获得电子则带负电。空气 琥珀石棉 人造丝 铝 黄铜,银 棉 金,白金 皮革 橡胶玻璃 奥龙手 多元脂头发 PU聚亚氨脂 石墨 PVC聚氯乙烯 云母石 PE聚乙烯 尼龙 PE聚丙烯 纸 蜡 兔毛 硅 丝 硫磺 钢丝 铁弗龙羊毛 镍,铜木材Negative負負 性性(-)Positive 正正 性性(+)物质产生静电大小排列如下表，其中愈正性与愈负性物质互相摩擦产生之静电物质产生静电大小排列如下表，其中愈正性与愈负性物质互相摩擦产生之静电愈大愈大工作场所中常见的静电产生物质或活动工作场所中常见的静电产生物质或活动 ：工作桌面 一般的塑料、上腊、上漆。地 板 水泥地板、一般塑料地板。衣 服 人造纤维衣服、一般非导电鞋、抹布。椅 子 木材椅、塑料椅、玻璃纤维椅。包装及运送 塑料袋、泡棉、保丽龙、塑料盒。组装、加工、测试、修理 喷雾清洁剂、吸锡器、铬铁、刷子塑料带、热气、烤箱、复写纸。静电放电静电放电：(ESD：Electrostatic Discharge)两个具有不同静电电位的物体,由于直接接触或受静电场感应而引起静电电荷的转移,使带电体上的电荷部分或全部消失的现象。-+静电放电(ESD)一般会在瞬间快速的发生，并且形成很高的电压。典型静电电压人体动作人体动作产生的静电电压（产生的静电电压（V V）相对湿度相对湿度10%20%10%20%相对湿度相对湿度65%90%65%90%人在合成地毯上行走人在合成地毯上行走350003500015001500人在塑料地板上行走人在塑料地板上行走1200012000250750250750在毯子上滑动塑料盒在毯子上滑动塑料盒18000180001500015000在塑料泡沫椅垫上坐一下在塑料泡沫椅垫上坐一下18000180001500015000坐在椅子上工作坐在椅子上工作60006000100100从印刷板上撕下胶带从印刷板上撕下胶带120001200015001500拿起塑料带拿起塑料带70007000600600启动吸锡器启动吸锡器8000800010001000用橡皮擦印刷电路板用橡皮擦印刷电路板120001200010001000*（杭州）有限公司 www.fpi-See5000VHear4500VTouch3500VComponentDamage15-30V人对静电电压的感知人对静电电压的感知ESDESD的可怕之的可怕之处是在你毫处是在你毫无感觉的时无感觉的时候已经产生候已经产生瞬间高压。瞬间高压。对ESD敏感的元器件 集成电路 厚与薄的薄膜电阻 混合电路器件 晶体元器件的击穿范围 表面贴装器件表面贴装器件击穿电压击穿电压U(V)U(V)MOSFETMOSFET100100200200EP-ROMEP-ROM100100150150运算放大器运算放大器CMOSCMOS19019025002500CMOSCMOS20020030003000屏蔽薄膜电阻屏蔽薄膜电阻30030030003000晶体三极管晶体三极管30030070007000ESD主要的损坏类型1 完全失去功能(约占10%)：介质击穿形成短路、断路，器件即时失效。2 间歇性失去功能(约占90%):晶体振荡器晶体破裂、电极材料溶化等造成器件延时失效。ESD损坏的不可测性 很多的情况下这种间歇性失去功能的产品，无法被测试、检验等手段在制程中筛选出来，而一般会在客户现场的使用中，逐渐的造成失效，这才是最致命的，它会造成对公司质量和信誉的打击。静电损坏在制程中的不可测性，也是目前全球电子制造商碰到的最头痛的一件事情。ESD损坏的实验比较数据下图是对一种型号的两组CMOS IC进行过可靠性对比试验。一组是经历过低于其失效阈值较多电压的ESD试验而功能完全正常的样品，另一组是未经过任何试验的良品。寿命试验的结果是前者的中位寿命（累积失效率为50的寿命）低于后者2个量级以上。这充分说明了ESD潜在损伤对器件可靠性的影响。ESD潜在损伤引起的I-V特性变化 ESD损坏的比率数据1，IBM公司通过对其某家电子公司经过长达5年的数据分析，对于完全失去功能的元器件，静电造成损坏的元件约占30%。2，下图是美国Ti公司对某一年对客户失效器件原因进行分析统计的结果，从中可以看到由EOS/ESD引起的失效占总数的47%ESD对电子元器件损伤对电子元器件损伤的三种模型的三种模型 1、人体模型人体模型:人人们们在日常在日常工作工作中，由于活中，由于活动动而而会会使人体使人体表面产表面产生高生高达达几千伏几千伏的静电势。的静电势。这些静电电荷会这些静电电荷会通通过过手指或手指或其其它部位直接它部位直接传递传递到敏到敏感电感电子元件中子元件中。人体模型表人体模型表现现出來的特征出來的特征为为高压低流高压低流，这这主要主要击击穿元件內部穿元件內部电电容容。2.2.机械模型机械模型 元件在元件在组装过程中组装过程中，会使用许多金属夹具，当这些金属家具会使用许多金属夹具，当这些金属家具带上静电并靠近元器件时，会发生金属带上静电并靠近元器件时，会发生金属-元器件之间的快速放电。元器件之间的快速放电。机械模型表现出来的特征为机械模型表现出来的特征为低压高流低压高流，会直接烧坏元件本身。，会直接烧坏元件本身。3 3、充充电电器器模型模型 器件接器件接触带电体而带电，遇地放电造成内部损伤。触带电体而带电，遇地放电造成内部损伤。ESD损害的防护损害的防护-标识标识 警警 告告 标标 识识 I ESD 敏敏 感感 符符 号号 警警 告告 标标 识识 II ESD 防防 护护 符符 号号用于表明材料或设备具有防静电功能。半导体器件设计的静电防护(治本方法)本方法乃是静电防护最好的办法，但在设计半导体的抗静电电路时，必须考虑到电路产生热的影响、反应时间、最大电压、能量传导、寄生电容等等因素，故并非随心所欲就可以办到。因此静电防护必须靠一些治标的方法。静电防护的基本原则 1.避免静电产生。2.疏导和中和所产生的静电 3.屏蔽静电场。ESD损害的防护1、接地将所有导体连接在一起，然后接地，并保持低的接地电阻，使导体上的电荷迅速向大地散逸，不致引起静电放电的危害。人员接地：人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是导体，所以可以对人体采取接地的措施设备接地：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、组件运送器和其它装置来移动器件使之按工艺要求的方向运动传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，对设备进行接地可引导静电向大地逸散。2、加湿相对湿度（RH）对表面积累电荷的性能产生直接影响。相对湿度越高，零部件储存电荷的时间就越短，表面电荷减小（因为相对湿度增加）的方式可通过复合或传导，当相对湿度增加，空气的电导率也随之增加。在高湿度环境中，物质表面具亲水性(Hygroscopicity)，容易吸附空气中的水份，进而降低物质表面电阻，增加静电向大地散逸的速率。但即使是在100%相对湿度时，电荷泄放速率的增加也不能取代适当的ESD控制操作规程。另外过高设备易结露。3、屏蔽静电场：此种方法使静电场被屏蔽在容器的外围。左图是5KV电场下各种容器內测得的静电场，右图是屏蔽电场的模型。电场无法贯穿、仅分布在表面电 压(kv)时 间 (秒)01.02.03.01.02.03.0导电袋防静电袋一般PE袋金金 属属 容容 器器4、抗静电材料以表面电阻率(单位/)划分如下：104 106 1011 通常电阻值愈低的物质，其静电散逸速度愈快，不易累积静电，反之，电阻值愈高的物质，其静电散逸速度愈慢，容易累积很高的静电。在制程中经常遇到静电荷累积在绝缘的产品或设备上，若能采用抗静电的产品或设备，并实施接地，则静电荷能很容易地向大地散逸。静电屏蔽材料静电耗散材料静电绝缘材料静电导体设定设定ESD工作区域工作区域(EPA):凡是有对半导体类材料进行储放,加工,组装的 区域均为ESD工作区域-EPA。EPA区域必须建立防静电系统，进行严格的防静电措施，以形成防静电安全工作区。ESD损害的防护典型的ESD控制工作系统1.防ESD地面2.防ESD台面3.防ESD设备、周转箱、包装、运输材料4.防ESD腕带插孔5.个人ESD防护用品(腕带、脚环、工服、手套等)6.可靠的接地系统防静电设施的介绍-防静电手环静电手环原理防静电腕带原理:它的制作使用静电导电材料，通过与皮肤直接接触，把人体静电直接导走。防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内1M电阻由导线,铁夹接地.目的是既要随时泄放掉人体上的静电,又要防止快速放电产生的火花,对静电敏感器件造成损害,并起隔离作用.而断线或接触不良会使静电手环形同虚设.所谓无线手环实际起不到泄放人体携带的静电荷作用。防静电设施的介绍-手环点检仪器手环点检仪手环点检仪器原理手环点检仪器原理：主要为测试防静电手环之静电接地阻抗(1M10%)，阻抗在要求范围内则“GOOD”，超过或者低于要求范围内则显示“HIGH”或者“LOW”防静电工作服饰 防静电拖鞋防静电布鞋防静电服防静电手套工作台的接地工作台的接地 1，使用电阻值在69之间的防静电台面。2，防静电台面和防静电接地线之间用导线连接 防静电容器和中转盒防静电盒 防静电屏蔽袋 防静电中转架 防静电纸箱 防静电周转箱 防静电设施的介绍-静电消除器静电消除器静电消除器是在空气中产生带正电和带负电的两种离子，当任何带静电体从这里经过时，相应的带相反电荷的离子与其中和，消除静电。静电消除器采用电晕放电的原理，通过高压电源产生器将输入电压(220V交流电)升至7KV-10KV交流或直流高压作用在离子针上，将空气分子电离产生平衡稳定的正负离子以中和带电物体，同时气流吹除带电灰尘。培训所有加入公司工作的人员，特别是生产部作业所有加入公司工作的人员，特别是生产部作业人员，都应该了解静电对公司产品、设备产生人员，都应该了解静电对公司产品、设备产生的危害性。故加入公司的每位员工，都要经过的危害性。故加入公司的每位员工，都要经过防静电的培训和考试，只有考试合格者，方可防静电的培训和考试，只有考试合格者，方可进入工作状态。如有考试不合格人员，须再次进入工作状态。如有考试不合格人员，须再次进行教育和培训，而后进行补考，直到合格为进行教育和培训，而后进行补考，直到合格为止。止。ESD防护区域的划分根据是否需要防静电对工作现场进行划分，根据是否需要防静电对工作现场进行划分，不允许把需要防静电的电子器件、在制品、不允许把需要防静电的电子器件、在制品、成品及仪器带到非防静电区。成品及仪器带到非防静电区。防静电区域：防静电区域：1、模块车间所有区域；、模块车间所有区域；2、总装车间跟主控板直接接触的区域；、总装车间跟主控板直接接触的区域；3、仓库跟主控板直接接触的区域；、仓库跟主控板直接接触的区域；ESD防护要求1、进入防静电、进入防静电区域必须更换区域必须更换防静电服和穿防静电服和穿防静电鞋。防静电鞋。ESD防护要求2、操作和接触电路板产品时必须佩戴防静电手环，、操作和接触电路板产品时必须佩戴防静电手环，并正确接地。必要时佩戴防静电手套和指套，持拿并正确接地。必要时佩戴防静电手套和指套，持拿电路板边缘。电路板边缘。ESD防护要求3、电路板移动时必须佩戴防静电手环将电路板放、电路板移动时必须佩戴防静电手环将电路板放入静电屏蔽袋等防静电容器，取出时亦然。入静电屏蔽袋等防静电容器，取出时亦然。Q&A
