《ESD管理初级》PPT课件.ppt

1、ESD管理初级,2,你曾有被触电的感觉吗？,3,内容大綱：,静电学史 什么是静电和静电放电？ IT生产中的静电问题及危害 如何控制预防静电放电 静电放电检测及检测设备介绍,4,一、静电学史古代人类对静电的认识,静电学是电学中最古老的学科 2500年前左右,古希腊哲学家塔勒斯(Thales,640-546B.C.)在研究天然磁石的磁性时发现用丝绸、法兰绒摩擦琥珀(Amber)之后也有类似于磁石能吸引轻小物体的性质。所以，塔勒斯成为有历史记载的第一个静电实验者。电这个词起源于希腊语(琥珀)。 公元三世纪,晋朝张华的博物志中也有记载：“今人梳头，解著衣，有随梳解结，有光者，亦有咤声”这里记载头发因摩

2、擦起电发出的闪光和噼啪之声。,5,经典静电学基础理论的建立（续）,电学之父WillianGilbert(英国人，1540-1603)重复了塔勒斯的实验。 他把这些用摩擦能带电的物质叫为“摩擦起电物体（Electrics）”。而把摩擦不能带电的物体叫“非摩擦起电物体（no-electrics）”。 为了进一步研究这些物体的吸引能力,Gilbert还发明了第一个验电器(versorium)用来检验带电物体。,摩擦带电后,6,经典静电学基础理论的建立（续）,富兰克林（BenjaminFranklin，1706-1790）做了许多实验后认为有两种电荷存在,即正电荷和负电荷。,风筝实验。在风筝上固定一根

3、金属线,以便从雷云中获取更多的电,雨淋湿了连结风筝的细线,而这细线的一端连在莱顿瓶的一端,当雷雨来临时,莱顿瓶上不断产生火花。用丝绸线连结到放风筝的细线上,用手拿着丝绸线而不是放风筝的线,并把莱顿瓶接在连接丝绸线的前端,人必须站在室内使得丝绸线不被淋湿。,7,经典静电学基础理论的建立（续）,法拉第（MichaelFaraday，1791-1867,英国人）是位伟大的实验科学家之一。 他引入了带电体周围电力线的概念。 法拉第笼实验。 拉第桶(Faradayice-pail)实验，当一带电体接触金属桶的内壁时,电荷会转移到桶的外表面,这种现象的发生与桶外是否存在电荷无关。,库仑（Charle Au

4、gustine de Coulomb，1736-1806） 1777年发明库仑秤 1785年库仑设计制作了一台精确的扭摆，用扭摆实验证明了同号电荷的斥力遵从平方反律库仑定律 。,8,到底什么是静电呢？,9,二、静电基本知识,静电：静电就是静止不动的电荷，它一般存在于物质表面，正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，即物质表面经由某种过程（如摩擦）而失去或得到电子，使之带静止的电荷就称之谓静电。 静电放电： Electrostatic Discharge缩写“ESD”。 处于不同静电电位的两个物体间的静电电荷的转移就是静电放电 在20世纪中期以后，随着工业技术的迅速发展，ESD问题越来越受到人们的重

5、视。,2.1静电和静电放电,10,2.2 静电如何产生的?,一般来说，静电会在当两个物体的接触与分离（剥离）、摩擦、物体的变形、及离子附着等情况下产生。,静电是通过电子或离子转移而形成的。,静电产生包括是正、负电荷发生分离的一切过程,11,静电的实质是存在剩余电荷。,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),2.2 静电如何产生的?（续）,12,接触起电 物体间的接触，产生电荷的转移产生电。,分离起电 两个相互接触的物体，其间的电荷迁移将因接触偶电层的出现而逐渐达到动 态平衡时，从外部看是没有电的，如果使两者突

6、然分离，它们将会分别带上电量相等符号相反的电荷。,2.3 静电产生的几种形式,13,摩擦起电 当两种对电子有不同吸引力的材料相互摩擦，生电便会产生。任何材料之间都能摩擦生电。电子能否停留视它是导电体或是绝缘体。,2.3 静电产生的几种形式（续）,14,+,感应起电,2.3 静电产生的几种形式（续）,15,远离带电体：,16,第二次静电放电：,17,空气和其它气体的击穿 其他起电过程 热电和压电起电 亥姆霍兹层 喷射起电 液体中的金属 流动起电,2.3 静电产生的几种形式（续）,18,2.4静电放电形式,1安全泄放 一般情况下，在泄放电流小于5毫安时，就不会对元器件产生伤害，所以通过选择合适的泄

7、放电阻（I=U/R）将泄放电流控制在5毫安以下是安全的。 2电晕放电 电晕放电是再不均匀电场中以局部击穿形式表现出来的一种气体放电现象。,19,2.5人体静电电压与器件耐静电能力,人活动产生的静电电压,器件所能承受的静电电压,器件,人体静电电压,几千到几万伏,几百到几千伏,TFT-LCD使用的IC耐静电能力在2000V,20,2.6带电量的标准,虽然人体感觉不到1kv以下的静电，可仍会成为生产线上各种事故的原因。,21,小 结：,任何两个不同材质的物体接触后再分离即可产生静电。 摩擦的实质是一种接触分离过程。 带电物体接近不带电物体时会感应静电。 器件的静电敏感度不同，但大部分器件的静电破坏电

8、压都只在几百至几千伏，而在干燥的环境中人活动所产生的静电可达到几千伏到几万伏！,22,3.1静电问题-污染及静电危害,静电,Reticles,Equipment,污染Contamination,制程中断 Process Interruptions,静电,Yield,MR Heads,Disk Media,FPD Screens,Wafers,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,Integrated Circuits,静电放电损害 ESD Damage,三、IT生产中的静电问题及危害,23,3.2静电放电在半导体生产中的影响,半导体在静电放电下被破坏,24,1吸附灰尘（缩短寿命）

9、 2放电破坏 (完全破坏) 3放电电场或电流产生的热（潜在损伤） 4静电放电产生电磁场（电磁干扰）,3.3静电对电子产品损害四种形式：,25,3.4静电对电子产品损害有哪些特点？,1. 隐蔽性 人体感知的静电放电电压为23 KV。 2. 潜在性 有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降。 3. 随机性 从一个元件产生以后，一直到它损坏以前。 4. 复杂性 分析困难掩盖了失效的真正原因。,26,了解和认识了静电，以及知道了静电的危害，那如何预防“静电放电”呢？,从原理入手！,27,ESD防护基本原则是“一个中心，两个基本点”。即以“等电位”为中心，从控制静电的产生可控制静电的消散两方面进

10、行。使可能接触敏感元器件的所有表面处于等电位状态，防止ESD的发生，同时控制静电的产生和消散两个过程。 控制静电的产生-对可能产生静电的地方要防止静电的聚集-控制工艺过程和工艺过程中材料的选择； 控制静电的消散-对已存在的电荷积累，快速而安全的将其泻放和中和； 两者共同作用的结果就有可能是静电电压不超过安全限度，达到静电防护的目的,4.1 ESD防护目的和原则,四、控制和预防静电放电（ESD）,28,绝缘体-导电体之比较,没有电荷流动 形成电荷岛 两极可同时存在于同一物体上 电荷被限制在表面,电荷流到地面 传到物件上 电荷自由地流动,绝缘体,导电体,29,4.2静电损害的预防原理,抑制静电电荷

11、的积累和静电电压的产生；即采取措施减少高压静电放电带来的危害，使之边产生边泻放，以消除静电的积累，并控制在安全范围之内。 安全、迅速、有效地消除已经产生地静电电荷；,30,4.3 ESD控制原理,在大多数情况下，第三条导线（保护接地）交流设备接地是接地的最优先选择。,4.3.1静电导体 接地,人员、设备静电接地。,31,ESD控制原理（续）,当第三条交流设备接地 导线不能用到或不适用时，工作人员应该通过腕带或其它接地系统与静电放电敏感物件的一个导电性组件相连，以保证所有组件在同样电位。,人员接地： 腕带（0.81.2）X 10 6 ；鞋对地电阻 1 X 10 9 设备和工具接地： 1 .0 环

12、境： 地面、货架、活动设备对地电阻 1 X 10 9 ,32,ESD控制原理（续）,离子产生器,4.3.2静电非导体 中和,33,ESD控制原理（续）,凡在生产现场必须或有可能发生接触、分离、摩擦的材料，应尽量选用在静电序列表中位次靠近的材料。 1表面电阻率在1 10 5以下或体积电阻率在1 10 4 cm以下的材料为导静电材料。 2表面电阻率在1 10 51 10 12或体积电阻率在1 10 4 10 11cm的材料为静电耗散材料。,4.3.3材料的选用：,34,4.3.4控制人体静电（人体静电防护）,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 1.

13、使用防静电地面/ 防静电服/鞋/ 静电从脚导到大地） 通过脚穿防静电性地面、地垫、地毯，人员穿上防静电鞋服/鞋，形成组合接地。 2.佩戴防静电腕带并接地（静电从手导到大地） 通过手用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织，外层用普通纱线编织。 上述两项措施都是实用而有效的，应视不同的场合选择使用.,35,防静电鞋与腕带的使用中要注意哪些问题?,使用腕带操作时不允许断开，否则会失去接地作用 。 腕带扣得不紧造成人体皮肤与腕带的接触电阻变大 有些腕带的电阻就是带子本身的，当带触及地时使其电阻大大减小，有可能因此造成对人体电击的危

14、险。 有些自称是无线的腕带，其效果远不如有线的好。 在穿用防静电鞋时应在防静电地面上工作才能使人体所带的静电导到大地， 腕带应用专门的带插座的接地线与地连结，要经常检查腕带的电阻.,36,五、静电检测仪器基本配置,1、带电平面监视仪,静电盘,显示静电电压值,显示时间,功能：检测静电消除器的除静电效果静电水平。,方法：通过设置初始静电量和最低静电量规格，用静电消除器进行消除静电盘上的静电，测试出需要的时间和最终平衡后静电盘的静电电压。,规格：PLATE上电压从1000 V降至100V的时间在1.2秒内，平衡值在50V内，该离子产生器是OK的，可正常使用,37,2、防静电手腕带测试仪,特点：可以在

15、任何地点方便检测各种接地系统的完好状态，如腕带和接地线、防静电垫子和接地线等。确何工作人员人身安全。排除因静电而导致产品损坏的可能性。连好接地线，用手按着垫板，如果接地系统安全，绿色“GOOD”灯亮且发生蜂鸣声。 低（红色） 标准阻抗 R750K良好（绿色） 标准阻抗750KR10M高（红色） 标准阻抗R10 M 外形尺寸 110*72*40MM重量 0.6KG,38,3、静电量测仪,使用STATIRON-DZ3量测，外观参考右图。使用方法如下： 3.1 将静电测试仪之POWER打到ON位置。 3.2 DC/AC设置为DC。 3.3 MAX/REAL设置为MAX。 3.4 将赤色LED光焦点对准一零电位物体，距离 5cm，调整0-ADJ。校正静电测试仪之基准电位 为0.00V。 3.5 测量时将赤色LED光焦点垂直于被测物体，距离5cm（现场测量，当看到被测物体上赤色光圈中有深色聚光点时，即为合适的距离），在液晶显示屏上会出现电压值，读