ESD器件测试方法

1、ESD testTaditel (Changzhou) Automotive Electronics Limited目录 Contents 1 静电与静电放电 Electrostatic Charge and Electrostatic Discharge 2 静电防护基本手段 Basic Technology of Electrostatic Protection 3 ESD管理与控制 ESD Management and Control 4 ESD静电接地系统 ESD Grounding System 5 防静电地板 Floor Materials 6 防静电台垫 Worksurfaces

2、 7 移动设备 MobileEquipment 8 操作工具 Hand-held Tool 9 防静电工作服 Garments 10 防静电鞋/鞋束 Footwear 11 防静电手腕带 Wrist Straps1 静电与静电放电 Electrostatic Charge and Electrostatic Discharge 静电（Electrostatic Charge）：静止不动的电荷Electric Charge at rest 电荷Electric Charge：得到或失去电子 An absence or excess of electrons 静电放电（Electrostatic

3、Discharge）：由于一个高电场引起的快速、自发的电荷转移。The rapid and spontaneous charge transfer due to the high electric field.1.1 常见的静电产生方式Common ways of the generation of electrostatic 接触分离起电（最常见摩擦起电）The Separation and Contact Electrification 静电感应 ElectrostaticInduction 断裂起电（分裂起电、破碎起电）Breaking Electrification 剥离起电 Stri

4、pping Electrification 离子溅射 Ion Sputtering 传导带电 Conduction Electrification 电容效应 Capacitance Effect1.1.1 摩擦起电 Triboelectrification 影响摩擦产生的静电的大小的因素 Factors that affect the electrostatic charge of the friction generated electrostatic： -互相摩擦的材料 Friction Materials ； -接触的紧密程度 The TightnessofContact ； -分离的速

5、度 The Speed of Separation ； -接触面的洁净度 Surface Cleanliness ； -其他物理和化学因素 Other Physical and Chemical Factors：表面粗糙度、环境因素等1.2 静电序列Triboelectric series 玻璃 Glass 尼龙 Nylon 羊毛 Wool 丝绸 Silk 纸张 Paper 聚亚氨脂 Polyuerethane 棉花 Cotton 木材 Wood 硬橡胶 Hard Rubber 聚酯薄膜 Mylar 丙烯酸 Acrylic 聚酯 Polyester 铁弗龙 TeflonPositiveNega

6、tive1.3 影响带电的因素The influencing factors of charged 物质的性质 Nature of material 表面特性 Surfacecharacteristic 作用力的大小、速度、频次、时间等 Actingforce 环境因素：温度、湿度 Environmental factor：temperature, humidity 温度升高，物质活性增强，摩擦电压增加；同时温度升高的部分物质的 导电性增强，易于消除静电。 物体带电历史 History of charged objects1.4 电子器件ESD敏感度分级试验模型Electronic devic

7、es ESD sensitivity classification test model 人体带电模式-HBM: ESD STM 5.1 机器模型-MM: ESD STM 5.2 带电器件模型-CDM: ESD STM 5.3.1 场感应模型-FICDM1.4.1 人体带电模型HBM 人体是产生静电危害的最主要静电源之一。当带电的人体接触或靠近ESDS元器件时，该元器件有可能被直接静电放电或者强静电场所损坏。 The charged human body is one of the main electrostatic source of ESD damage.ClassVoltage Ran

8、ge0=8000V1.4.2 机器模型MM 主要模拟机械臂、机械手等金属部件带电后对电子元器件的破坏与影响。 放电电阻要比人体模型小很多，因此破坏性更大。 Dischargeresistance of MM is more less than HBM. More destructive than HBMClassVoltage RangeM1=400V1.4.3 带电器件模型CDM 器件接触带电体或感应带电后，遇地放电从而造成伤害 A source of damage for the CDM is the rapid discharge of energy from a charged dev

9、iceClassVoltage RangeC1=2000V2 静电防护的基本技术手段Basic Technology of Electrostatic Protection 等电位连接 Equipotential Bounding 接地 Grounding 静电中和 Electrostatic Neutralization 静电屏蔽ElectrostaticShielding 增湿 Humidifying 材料控制 Material Control 人体静电控制 The Human Body Electrostatic Control 防护区域（EPA）的设置 EPA Setting2.1 等

10、电位连接Equipotential connection 原理：让可能接触敏感器件的表面处于等电位，避免静电放电发生 Theory: Equipotential connect the surface of every device that may touch the ESDS .2.2 接地Grounding 原理 ：将产生的静电通过接地电线泄放到大地，避免静电的累积，从而避免静电放电。 Theory: Discharge the electrostaticcharge through the grounding wire to the ground2.3 静电中和Electrostati

11、c neutralization 原理：电离空气产生正负离子，中和产生的静电荷 Theory: Neutralize static charges with positive and negative ions produced by ionize air2.4 增湿Humidifying 原理 Theory：增加空气湿度，可以增加空气的导电性，减少静电的产生和积累。湿度控制只能作为ESD控制的“安全网”，不能作为主要的控制手段Humidifying can not be the main control method10%-20%RH65%-90%RH在地毯行走 walk on the ca

12、rpet35，0001,500在乙烯基地板上行走Walk on the vinyl flooring12，000250坐在凳子上sit on the stool6，000100拾起塑料袋 pick up a plastic bag20，0001，2002.5 材料控制Material control 材料分类materials classification：导体conductor 105 消散体 Dissipative 105R1012 控制方法 Control method： -1、选用不产生或少产生静电的材料 -1、Use materials that produce less elect

13、rostatic charge -2、对材料表面进行处理surfacetreatment -使用表面活性剂（抗静电剂）use surfactant -增加表面光洁度 Increase surface smoothness -使用台垫、地垫等 Use desk mat or ground mat -表面涂敷 Coating surface 2.6 人体静电控制The human body electrostatic control 人体起电方式 The way of human body electrification -接触分离起电 The Separation and Contact Ele

14、ctrification -感应起电 ElectrostaticInduction -传导起电 Conduction Electrification -吸附起电 adsorption Electrification 人体静电的危害 The harm of human body electrostatic ： -危险场所的点火源 ignitionsource -电子行业的ESD源 ESD source in electronics industry -二次伤害 secondary damage -静电噪声 electrostatic noise2.7 静电放电保护区域 EPA 电子工厂中静电防护

15、环节EPA include：来料检验IPC、库房Warehouse、元件装配component assembly、焊接welding、设备安装equipment installation、包装运输packaging and transportation。 在EPA和非EPA之间转移物料，需要采用ESD防护 Material need ESD protection when transfer between EPA and no-EPA ； EPA应有指示牌、界线标，并按照标准统一定义Signpost and limit mark are necessary for EPA； 在EPA工作台上

16、划出操作区域，物料存放区和记录填写区，确保静电源远离敏感器件30厘米以上 The process required insulator must be more than 30cm from ESDS item； 所有非必要的绝缘体必须从EPA中移除All nonessential insulators shall be removed from the EPA。3 ESD管理与控制 ESD Management and Control 静电控制要求全员参与 ，对所有接触敏感器件的人员进行培训，提高人员的防静电 意识。 ESD control requires all staff partic

17、ipation. Everyone who will touch ESDS need to be trained to improve the Anti-static consciousness 静电控制管理和纠正的主要手段是稽查：员工自查、周度稽查、月度稽查、季度稽查、年度稽查。 Audit is the main way of electrostatic control management 静电控制水平的评估以控制措施的实施和管理为依据：硬件改善、操作规范、人员意识。 Assess of electrostatic control is according to implement an

18、d management of control measures4 ESD静电接地系统ESD Grounding System ESD接地技术标准： ESD S 6.1 ESD S 20.20 接地目的 Main Purpose of Grounding -安全 Safety -建立公共零电位点 Establish point of common zero potential -Infinite “sink” for dissipating charges -Infinite “sink” for absorbing EMI Safety4.1 EPA的接地与电气安全 Grounding of

19、 EPA and Electrical Safety4.1.1 EPA的接地安装注意事项 Installation Notes of Grounding of EPA EPA接地系统包括Grounding of EPA include： -人体防静电接地human body static electricity protection grounding -地坪防静电接地 Floor static electricity protection grounding -操作装置和仪器防静电接地 instrument static electricity protection grounding4.1

20、.2 电气安全ElectricalSafety EPA内的人身安全是第一位的 Personal safety is the most important。 设计时应该考虑防护区域内可能存在的危害电压电平和接地失效 The failure of grounding must be taken into consideration 。 必须采取多重保护 Multi-protection is necessary。 作为一项附加的人身安全措施，用电设备可以使用GFCI（Ground fault circuit interrupters ） As an additional personal safe

21、ty measure, GFCI can be used 。4.2 防静电接地 ESD S 6.1 aaa4.2 防静电接地 ESD S 6.1 在EPA 环境中使用的各ESD 技术因素（除二级技术因素外）的所有接地导体均应连接到等电荷点。公共接地点可以是接线条、汇流排或其它方便使用的接线方 式。使用电阻计测量这些公共接地点，所得电阻值不能大于1ohm。 AllofthegroundingconductorsfromeachoftheESDtechnicalelements(excludinglevel2technicalelements)usedwithinanEPAshallbetermi

22、natedatthesameelectricallyequivalentpoint.Thecommonpointgroundmaybeaterminalstrip,busbaroranyotherconvenientconfigurationthatis,withinitself,electricallycontinuoustonogreaterthan1ohmmeasuredfrompointtopointwithanohmmeterasspecifiedinparagraph6.1.1.SeeFigure1,Figure1AandFigure1B.5 防静电地板 Floor Materia

23、ls 检测标准 Test Standard： -ANSI/ESD STM 7.1 Floor Materials Characterization of Materials -ANSI/ESD STM97.1 -ANSI/ESD STM97.25.1 测试仪器 Test Equipment(refer to ESD S7.1 5.1) 电阻测量仪 Resistance Measuring Meters 测试电极 Electrodes -柱状，重量：2.27kg+/-0.06kg（5 pound+/-2oz） -直径：63.5+/-0.25mm（2.5 inches+/-0.1 inches）

24、-硬度：50-70；电极本身的电阻小于1000ohms，在不大于10V的电压下测试5.1 测试仪器 Test Equipment(refer to ESD S7.1 5.1) 实验室评估 Laboratory Evaluations： -1.010E6ohms，100v+/-5% -测量范围：2.010E3ohms 1.010E10ohms -精度+/-10% 验收评估 Installed or Applied Material： -1.010E6ohms，100v+/-10% -测量范围：2.010E3ohms 1.010E10ohms -精度+/-20%5.2 电阻测试ROCEDURES(

25、refer to ESD S7.1 6.2) 接地电阻测试 Resistance to Groundable Point（ refer to ESD S7.1 6.2.1 ）： -使用70%以上的异丙醇清洁电极，自然晾干； -在验收测试前，地板、地垫、地板漆需要按照制造商的推荐进行清洁； -在验证使用之中的地板、地垫和地板漆的符合性时，不需要进行清洁，在使用条件下进行测试； -在接地点，电极分别与测试仪连接，测试并记录地面到接地点的电压和电阻； -相邻的地面至少测5次，或者每500m2至少测试5次（取2者间测试次数多的），每5点中至少3点取在有明显脏污的地方； 地板垫至少每2平方米取一个点。5

26、.2 电阻测试ROCEDURES(refer to ESD S7.1 6.2) 点对点电阻测试 Resistance Point- to-Point （ refer to ESD S7.1 6.2.2 ） ： -使用70%以上的异丙醇清洁电极，自然晾干； -在验收测试前，地板、地垫、地板漆需要按照制造商的推荐进行清洁； -在验证使用之中的地板、地垫和地板漆的符合性时，不需要进行清洁，在使用条件下进行测试； -连接两个电极，测试并记录点对点的电压和电阻； -相邻的地面至少测5次，或者每500m2至少测试5次（取2者间测试次数多的），每5点中至少3点取在有明显脏污的地方； 地板垫至少每2平方米取一

27、个点。5.3 测试报告 Reporting of Test Results(refer to ESD S7.1 6.3) 测量电阻值：RTG, PTP 测试电压 test voltage 日期，测试时的温湿度 test date, temperature, relative humidity at time of testing 实际环境处理的条件，测试设备，试样底板 actual duration of condition, test equipment used 测试的位置 specimen substrate to which the sample is applied 测试结果 tes

28、t result6 防静电台垫 Worksurfaces 检测标准 Test Standard： -ANSI/ESD S 4.1 Worksurfaces Resistance Measurement -ANSI/ESD STM 4.26.1 测试仪器 Test Equipment(refer to ESD S4.1 6.1) 欧姆表、电源电流表 Resistance Measuring Apparatus (Meter) ：+/-10% 材料评估 For material evaluation tests： -10E5ohms，电压要求：100+/-10V 安装后测试 For install

29、ed work surface tests： 电压要求：100+/-10V 测试电极 Electrodes ： -柱状，重量：2.27kg+/-0.06kg（5 pound+/-2oz） -直径：63.5+/-0.25mm（2.5 inches+/-0.1 inches） -硬度：50-70；两电极间电阻小于10kohms6.1 测试仪器 Test Equipment(refer to ESD S4.1 6.1) 温湿度 Environmental Test Chamber ： -湿度：12+/3%RH，50+/-5%RH; -温度：23+/-1C -湿度计：+/-3%RH 测试用表面 Sup

30、port surface：点对点电阻大于10E12ohms6.2 桌面电阻测试Resistance Test (refer to ESD S4.1 6.36.4) 初装后验证 Verification of Installed Worksurface： -测试前准备 Preparation：使用70%以上的异丙醇清洁电极，15分钟后测试； -接地电阻测试 Resistance to Groundable Point； -点对点电阻测试 Resistance between two point on the surface； -测试报告Reporting test results：温湿度、测量结

31、果、测量仪器的精度。 周期性验证 Periodic worksurface testing： -测试前准备 Preparation ：清理桌面，但不要清洁； -接地电阻测试 Resistance to Groundable Point ； -点对点电阻测试 Resistance between two point on the surface ； -测试报告 Reporting test results ：温湿度、测量结果、测量仪器的精度。6.2 桌面电阻测试Resistance Test(refer to ESD S4.1 6.36.4) 推荐范围 Resistance Guidelines

32、： -接地电阻：10E6ohms to 10E9ohms -点对点电阻：=10E6ohms两点间电阻过小可能对影响人身安全7 移动设备MobileEquipment 检测标准 Test Standard ： -ANSI/ESD STM 12.1 Seating Resistive Measurement -GJB30077.1 测试仪器 Test Equipment(refer to ESD STM12.1 5.1 ) 欧姆表、电源电流表 Resistance Measuring Apparatus (Meter) ：+/-10%；测试电压10+/-1V，100+/-10V 测试电极 Elec

33、trodes ： -柱状，重量：2.27kg+/-0.06kg（5 pound+/-2oz） -直径：63.5+/-0.25mm（2.5 inches+/-0.1 inches） -硬度：50-70；电极本身的电阻小于100ohms -金属板：127mm254mm1.6mm 测试环境 Environmental Test Chamber ： -湿度：12+/3%RH，50+/-5%RH; -温度：23+/-1C -湿度计：+/-3%RH7.2 电阻测试Resistant Test 静电泄露电阻：=0.5watt； -直流毫安表 Dc Milliammeter ：1.020mA； -VOM（vo

34、lt ohm meter）：0100+/-10% ohm8.1 烙铁头接地电阻测试（热烙铁头Hot Iron ）(refer to ESD STM 13.1) 测试Procedure： -连接测试装置 connect the test device，负极与UUT（unite under test）的接地点连接，UTT保持“开”，温度为工作温度 -检查测试装置 check the test device：用导线和2ohms的电阻测试，误差为4%； -清洁烙铁头 clean the iron，触碰电极的镀锡区，读书稳定时记录； 计算1mV=0.1ohms； Spec：=0.5watt 测试 Pro

35、cedure： -校准欧姆表 calibrate the ohmmeter ，读数应在1.82.2ohms -测试烙铁头和接地点之间的电阻，记录measure the resistance between iron and ground and record the value -更换欧姆表的表笔极性测试，记录change the polarity of the pens of the ohmmeter and test again. Write down the value -Spec：=2.0ohms8.3 烙铁头电压和电流测试 The Test of Voltage and Curren

36、t(refer to ESD STM 13.1) 测试仪器 Test Equipment : -测试电极 Electrodes ：厚度为0.062 inches（2.44mm），2oz（56.7g）,附铜的单、双面印刷电路板； -电压表或者VOM，10Mohms输入电阻，精度+/-10%，量程1020mV； -GFI（接地错误断路器）,如果测试电流，则需要使用在线开关盒； -电流表：精度+/-10%，量程110mA8.3 烙铁头电压和电流测试The Test of Voltage and Current(refer to ESD STM 13.1) 电压测试 Voltage Test： -连接电压表的负极到接地点，接入电源达到工作温度，将电压表设定到交流mV档，清洁烙铁头，将正极与烙铁头相连，稳定时读取数据并记录。 -如果需要测试直流电压，重复上述步骤，记录。 -Spec：=20mV。 电流测试 Current Test： -连接测试线路，测试烙铁头开路时的电流。 -打开电烙铁到工作温度，连接烙铁头和测试电极，测量电流。 -Spec：48h -按照右图进行连接，并使用100V电压进