ESD知识培训教材

1、LITE ONESDESD訓練教材訓練教材1E S D内部训练教材内部训练教材(A&B(A&B级级) ) 讲师讲师: :蒋小军蒋小军LITE ONESDESD訓練教材訓練教材2目录目录: :第一部分第一部分:ESD:ESD基本原理介绍基本原理介绍第二部分第二部分: :半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力第三部分第三部分: :静电防护静电防护序言序言LITE ONESDESD訓練教材訓練教材3序言序言 在电子产品越来越细小在电子产品越来越细小, ,越来越复杂的今天越来越复杂的今天, ,半导体半导体 材料的质量要求也是越来越高材料的质量要求也是越来越高的的. .而静电对半导体的而静

2、电对半导体的 破坏却因半导体的高集成化而变得更加容易破坏却因半导体的高集成化而变得更加容易. . 为了产品的质量和提升客户的满意度为了产品的质量和提升客户的满意度, ,我们必须在我们必须在 静电的防护方面作出更有效的行动静电的防护方面作出更有效的行动, ,来迖成我们的品来迖成我们的品 质目标质目标. .LITE ONESDESD訓練教材訓練教材4ESD ESD 基本原理介紹基本原理介紹LITE ONESDESD訓練教材訓練教材5ESDESD基本原理介绍基本原理介绍一一 静电放电静电放电(ESD)(ESD)现象现象 严寒的冬天严寒的冬天, ,当您脱下暖和的毛衣当您脱下暖和的毛衣, ,您会听到哔哔

3、啪啪声您会听到哔哔啪啪声 握手或手接触握手或手接触时时常被常被电击电击一下一下, ,是由于人身是由于人身带带了了静电静电, , 接触接触时时突然放突然放电电所致所致 云云层层相互摩擦而相互摩擦而带带大量的大量的电电荷荷, ,相互放相互放电电形成能量巨大形成能量巨大 的雷的雷电电, ,对对地放地放电则电则可能形成雷可能形成雷击击这些就是静电瞬间放电这些就是静电瞬间放电(ESD)(ESD)所主导产生的现象所主导产生的现象 ESD-ElectroStaticDischargeLITE ONESDESD訓練教材訓練教材6ESDESD基本原理介绍基本原理介绍二二. .静电的本质静电的本质 物质由分子和原

4、子组成物质由分子和原子组成, ,原子由原子核和电原子由原子核和电子组成子组成, ,原子核带正电原子核带正电, ,电子带负电电子带负电. . 自然条件下自然条件下, ,正负电荷平衡正负电荷平衡, ,物体不带电物体不带电. .这这类物体叫电中性物体类物体叫电中性物体. . 在某种条件下在某种条件下, ,正负电荷的平衡被打破正负电荷的平衡被打破, ,则物则物体带电体带电-这种现象叫物体带电这种现象叫物体带电. .所谓静电指对观察者而言所谓静电指对观察者而言, ,电荷静止不动或运动电荷静止不动或运动非常缓慢非常缓慢. .动电则有电荷的快速运动和变化动电则有电荷的快速运动和变化. .LITE ONESD

5、ESD訓練教材訓練教材7ESDESD基本原理介绍基本原理介绍三三. .静电起电静电起电 摩擦起摩擦起电电: :当两个当两个物体物体产生摩擦时产生摩擦时, ,摩擦表面的电子摩擦表面的电子会会从从一种物体跑到另一一种物体跑到另一种种物体上物体上, ,分离后分离后, ,两个两个物体的正物体的正负电负电荷失去平衡荷失去平衡, ,得到得到电电子的子的带负电带负电, ,失去失去电电子的子的带带正正电电. . 感感应应起起电电: :当当有有强电场强电场( (大的大的带电带电体体) )存在存在时时, ,附近的物附近的物体被感体被感应应, ,局部或整体局部或整体产产生生电电荷荷, ,这类带电称为感这类带电称为感

6、应带电应带电. . 静电可有静电可有很多种方式很多种方式产产生生, ,如物体如物体间间的摩擦的摩擦, ,电场电场感感应应, ,介介质极化质极化, ,带电颗带电颗粒粒粘粘附等等附等等LITE ONESDESD訓練教材訓練教材8ESDESD基本原理介绍基本原理介绍四四. .静电放电静电放电当带电当带电的物体与一些的物体与一些导导体等接触体等接触时时或靠的很近或靠的很近时时, ,电电荷荷会会找到一找到一途径途径途途突然释突然释放掉放掉, ,这这种种现现象叫象叫静电放电静电放电. .静电静电放放电电的的条件条件是是: :首先有首先有静电静电存在存在, ,其次要有一定的其次要有一定的途途径径. .静电静

7、电放放电电的原因和的原因和条条件多种多件多种多样样, ,控制控制静电静电放放电电是在是在人人们们生活和工作中的各生活和工作中的各个个方面所追求的方面所追求的. .LITE ONESDESD訓練教材訓練教材9ESDESD基本原理介绍基本原理介绍ESDESD基本原理介绍基本原理介绍五五. .静电产生原理静电产生原理静静电电产产生生1.1.分离分离2.2.摩擦摩擦LITE ONESDESD訓練教材訓練教材10ESDESD基本原理介绍基本原理介绍五五. .静电产生原理静电产生原理分离分离, ,摩擦等起电的过程摩擦等起电的过程: :LITE ONESDESD訓練教材訓練教材11ESDESD基本原理介绍基

8、本原理介绍五五. .静电产生原理静电产生原理分离分离, ,摩擦等起电的过程摩擦等起电的过程LITE ONESDESD訓練教材訓練教材12ESDESD基本原理介绍基本原理介绍五五. .静电产生原理静电产生原理 物质产生静电大小排列如下表，其中愈正性与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负性物质互相摩擦产生之静电愈大空气空气石棉石棉人手人手玻璃玻璃云母云母头发头发尼龙尼龙羊毛羊毛毛皮毛皮铅铅 丝绸丝绸铝铝 纸纸 棉花棉花钢钢 木材木材琥珀琥珀封蜡封蜡橡胶橡胶镍铜镍铜黄铜黄铜纤维纤维聚酯聚酯奥璐珞奥璐珞聚聚氨酯氨酯聚聚乙烯乙烯聚聚丙烯丙烯硅硅硅硅橡胶橡胶LITE

9、 ONESDESD訓練教材訓練教材13ESDESD基本原理介绍基本原理介绍五五. .静电产生原理静电产生原理人体带电研究人体带电研究 摩擦起电摩擦起电: :操作中的动作和肢体运动操作中的动作和肢体运动, ,由由衣服衣服, ,鞋子鞋子与其他物体与其他物体, ,地面摩擦地面摩擦, ,使衣服和使衣服和鞋子鞋子带电带电, ,再通过传导和感应再通过传导和感应, ,使人体带电使人体带电. . 感应起电感应起电: :当不带电的人体进入带电的电当不带电的人体进入带电的电场场, ,静电感应而起电静电感应而起电. . 传导起电传导起电: :人体直接接触带电体人体直接接触带电体, ,或与带或与带电体发生静电放电电体

10、发生静电放电, ,另人体在静电的微尘粉另人体在静电的微尘粉体和雾状液粒空间活动体和雾状液粒空间活动, ,使带电微粒附在人使带电微粒附在人体及衣服上产生静电体及衣服上产生静电. .LITE ONESDESD訓練教材訓練教材14ESDESD基本原理介绍基本原理介绍五五. .静电产生原理静电产生原理人体活动带电示意图人体活动带电示意图LITE ONESDESD訓練教材訓練教材15ESDESD基本原理介绍基本原理介绍六六. .静电电压静电电压典型静电电压典型静电电压我们在我们在经受经受3000伏伏的静电的静电电压电压!LITE ONESDESD訓練教材訓練教材16ESDESD基本原理介绍基本原理介绍六

11、六. .静电电压静电电压人体电容静电模型人体电容静电模型LITE ONESDESD訓練教材訓練教材17ESDESD基本原理介绍基本原理介绍六六. .静电电压静电电压人体电容典型值人体电容典型值LITE ONESDESD訓練教材訓練教材185500550011000110002100021000用泡沫和包用泡沫和包装装线线路板路板40040070070020002000在在塑料管中取塑料管中取ICIC40040080080060006000移移动动凳子凳子30003000500050001200012000在塑料地毯上在塑料地毯上行走行走7500750015000150003500035000在

12、地毯上行走在地毯上行走55%55%40%40%10%10%相相对湿对湿度度 电压电压( (伏伏) )动动作作ESDESD基本原理介绍基本原理介绍六六. .静电电压静电电压人体的典型静电电压值人体的典型静电电压值LITE ONESDESD訓練教材訓練教材19半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力RegulationHigh VoltagePower SupplyDC MeterD.U.T.R1R21.5K 5%C1100pf 10%WaveformMeasurtmentTerminalR1 - Current LimiterR1 - Current LimiterRs - RelayRs - Re

13、layC1 - 人體電容 ( 平均 )C1 - 人體電容 ( 平均 )R2 - 人體電阻 ( 平均 )R2 - 人體電阻 ( 平均 )D.U.T. - 待測材料D.U.T. - 待測材料A, B - 待測物之接腳A, B - 待測物之接腳ABRS抗静电能力之量测抗静电能力之量测(Human Body Model) 依依MIL-STD-883，Method3015， 测试线路图测试线路图LITE ONESDESD訓練教材訓練教材20半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力 电子元器件静电损伤的典型电压阀值电子元器件静电损伤的典型电压阀值38070003807000双极型晶体双极型晶体20010002

14、001000E/D MOSE/D MOS30030003003000肖特基二极肖特基二极5050050500HMOSHMOS38070003807000DTLDTL25020002502000CMOSCMOS30025003002500STTLSTTL100100PROMPROM68010006801000SCLSCL100300100300GUAS FETGUAS FET14010001401000JFETJFET100200100200MOSFETMOSFET30025003002500ECLECL301800301800VMOSVMOS耐耐ESDESD阀值阀值器件类型器件类型耐耐ESDE

15、SD阀值阀值器件类型器件类型LITE ONESDESD訓練教材訓練教材21半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力 大体而言只要大体而言只要100V100V以上的静电压就可以对以上的静电压就可以对半导体产生伤害，故半导体产生伤害，故ESDESD之防护工作，我们不之防护工作，我们不可不慎。可不慎。 电子元器件静电损伤的典型电压阀值电子元器件静电损伤的典型电压阀值LITE ON半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力损伤具有隐蔽性损伤具有隐蔽性: :人体人体带电是电子产品静电损伤主因，几带电是电子产品静电损伤主因，几KVKV的人体静电的人体静电，对人而言放电感受几乎没有，对元器件却是致命的，对人而言放电感

16、受几乎没有，对元器件却是致命的. .失效分析的复杂性失效分析的复杂性: : 电子产品有精，细，小的特点，失效分析相当电子产品有精，细，小的特点，失效分析相当，静电损易于同其它损伤混淆。，静电损易于同其它损伤混淆。 电子产品静电损伤的特点电子产品静电损伤的特点LITE ONESDESD訓練教材訓練教材23半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力损伤具有潜在性损伤具有潜在性: : 有些元器件在损伤后并不马上表现出来，只是有些元器件在损伤后并不马上表现出来，只是性能下降，并不马上失效。性能下降，并不马上失效。损伤的随机性损伤的随机性: : 只要电压超过或接近静电敏感电压阀值，就可只要电压超过或接近静电敏

17、感电压阀值，就可能发生静电损，在生产的各个环节，包括成品运输能发生静电损，在生产的各个环节，包括成品运输等都可能产生等都可能产生ESDESD损伤。损伤。电子产品静电损伤的特点电子产品静电损伤的特点LITE ONESDESD訓練教材訓練教材24半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力电子产品静电损伤电子产品静电损伤的形态的形态A.A.突发性完全失效突发性完全失效 自身短路自身短路. .幵路幵路, ,功能丧失功能丧失, ,参数变异参数变异. . 电压相关失效电压相关失效: :介质击穿介质击穿,PN,PN节反向漏电节反向漏电. . 功率相关失效功率相关失效: :金属等烧断金属等烧断, ,硅片局部区域融硅

18、片局部区域融化化,PN,PN节边缘损伤等节边缘损伤等, ,这类失效占静损伤的这类失效占静损伤的10%.10%.LITE ONESDESD訓練教材訓練教材25半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力电子产品静电损伤电子产品静电损伤的形态的形态B.B.潜在性缓慢失效潜在性缓慢失效 带电体电位或能量较低带电体电位或能量较低, ,一次放电没有完一次放电没有完全损伤失效全损伤失效, ,使器件内部轻度损伤使器件内部轻度损伤, ,但有累计但有累计效应效应, ,使器件性能变坏使器件性能变坏, ,可能突然失效可能突然失效, ,难以难以检测和筛选检测和筛选, ,造成产品质量发生信赖性问题造成产品质量发生信赖性问题.

19、.LITE ONESDESD訓練教材訓練教材26半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力电子产品静电损伤电子产品静电损伤的形态的形态静电的累积破坏静电的累积破坏 负伤而行负伤而行 负伤而行（负伤而行（Walking WoundedWalking Wounded） 许多实许多实验证实静电能使半导体负伤，但不致立即完验证实静电能使半导体负伤，但不致立即完全破坏其功能，而且有多数这些全破坏其功能，而且有多数这些负伤而行负伤而行的组件都能通过测试直到这些组件送到客的组件都能通过测试直到这些组件送到客户之后，随时会从户之后，随时会从负伤而行负伤而行变成完全失变成完全失效。效。LITE ONESDESD訓練教

20、材訓練教材27半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力电子产品静电损伤电子产品静电损伤的形态的形态静电的累积破坏静电的累积破坏 负伤而行负伤而行 下面是一下面是一ESDESD累积破坏的试验累积破坏的试验: : ( (应用应用HBMHBM方式方式) ) 试验条件：试验条件：试验结果：试验结果：材料：材料：54s16354s163测试前测试前 I=2.883AI=2.883A PASS PASS人体电容：人体电容：100pf100pf第一次第一次 I=2.883A I=2.883A PASS PASS每次放电：每次放电：50V50V第二次第二次 I=2.890I=2.890A A PASS PASS放

21、电次数：放电次数：5 5次次第三次第三次 I=2.890AI=2.890A PASS PASS 测试点：测试点：Vin=Pin2 (A)Vin=Pin2 (A)第四次第四次 I=I=1.872mA1.872mAFAILFAIL GND=Pin8 (B) GND=Pin8 (B)第五次第五次 I=I=2.147mA2.147mAFAILFAILLITE ONESDESD訓練教材訓練教材28半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力ESDESD破坏分析破坏分析 找出找出PCB上之故障组件上之故障组件 对故障组件进行基本电性量测对故障组件进行基本电性量测功能测试功能测试 参数测试参数测试 X-ray做表层

22、分析做表层分析 去封胶（去封胶（Decapsulate）检视内部）检视内部 去除各层（玻璃层、铝层）层层检视去除各层（玻璃层、铝层）层层检视 几种遭几种遭ESD破坏案例参考破坏案例参考LITE ONESDESD訓練教材訓練教材29半导体的抗静电能力半导体的抗静电能力ESDESD破壞破壞案例参考案例参考横横 切切 面面 放放 大大(2,000)横横 切切 面面 放放 大大(10,000)LITE ONESDESD訓練教材訓練教材30静电防护静电防护芯片设计的静电防护芯片设计的静电防护( (治本方法治本方法) ) 对许对许多集成多集成电电路路, ,厂家在器件的厂家在器件的输输入入/ /输输出口上多

23、出口上多加加了一些防了一些防静电保护电静电保护电路路, ,使器件的防使器件的防静电静电能力大大提高能力大大提高 为为了了减少保护电减少保护电路占的面路占的面积积, ,提高集成度提高集成度, ,降低成本降低成本, ,各家有其各家有其独独有的有的技朮技朮, ,对对通用集成通用集成电电路路, ,有相有相应应的的国际国际或或企企业业的防的防静电标静电标准准. .防防护电护电路是不能杜路是不能杜绝静电损伤绝静电损伤的的错误错误的理念的理念: :因因选选用高用高损伤阀损伤阀值器件值器件, ,故故ESDESD防防护护可可以放松以放松!LITE ONESDESD訓練教材訓練教材31静电防护静电防护芯片设计的静

24、电防护电路芯片设计的静电防护电路输输入入电电路路LITE ONESDESD訓練教材訓練教材32静电防护静电防护芯片设计的静电防护电路芯片设计的静电防护电路输出电输出电路路LITE ONESDESD訓練教材訓練教材33静电防护静电防护全方位全方位静电静电放放电电防防护电护电路的安排路的安排LITE ONESDESD訓練教材訓練教材34静电防护静电防护静电防护的基本原则静电防护的基本原则( (治标方法治标方法) ) 1. 1.避免静电产生避免静电产生a)a)潮湿法潮湿法b)b)抗静电涂布法抗静电涂布法c)c)内部静电剂法内部静电剂法 2.2.疏疏导或中和所产生之静电导或中和所产生之静电a)a)疏导

25、疏导法法(典型方法是配戴静电环典型方法是配戴静电环) b)中和中和法法 3.3.摒蔽静电场摒蔽静电场LITE ONESDESD訓練教材訓練教材35静电防护静电防护常用静电防护材料及使用方法常用静电防护材料及使用方法 1.静电环静电环 由伸缩拉环，内含由伸缩拉环，内含1Mega 10%电阻之导线及接头所构电阻之导线及接头所构成成。 配带静电环时必须配带静电环时必须注意到：注意到：(a)静电环必须与手紧密接触，静电环必须与手紧密接触， 不可松脱或不可松脱或套于衣袖上套于衣袖上(b)与接地之间必须保持与接地之间必须保持1M 10%之电阻之电阻 (c)接接头头必须固定妥当，必须固定妥当，当接头未当接头

26、未接地接地妥当妥当时，不得碰触材料时，不得碰触材料 (d)静电环中接一静电环中接一1M之接地电阻，其目的之接地电阻，其目的是保护人员工作之安全。是保护人员工作之安全。LITE ONESDESD訓練教材訓練教材36静电防护静电防护常用静电防护材料及使用方法常用静电防护材料及使用方法 2.抗静电材料抗静电材料(袋、管、管塞、盒等袋、管、管塞、盒等) 在材在材料上涂布抗静电液，使材料不会产生静电荷，或料上涂布抗静电液，使材料不会产生静电荷，或仅产生微量的静电荷仅产生微量的静电荷(通常在通常在100V以下以下)。此类材。此类材料表面电阻要求在料表面电阻要求在1012/square以下，静电消以下，静电

27、消散时间散时间2sec。使用此材料应：。使用此材料应：(a)此材料仅能防止本身产生静电，而却无此材料仅能防止本身产生静电，而却无法防止静电场破坏法防止静电场破坏(b)表面涂层必须考虑其有效期表面涂层必须考虑其有效期(c)一般工业界会将此类产品制成粉红色一般工业界会将此类产品制成粉红色LITE ONESDESD訓練教材訓練教材37静电防护静电防护常用静电防护材料及使用方法常用静电防护材料及使用方法 3.静电遮蔽材料静电遮蔽材料(袋、管、管塞、盒等袋、管、管塞、盒等) 此此种材料一般含有二或三层，上下种材料一般含有二或三层，上下(或外或外)层是抗张层是抗张力强的抗静电化学合成物质力强的抗静电化学合

28、成物质(R1012/square，静电消散时静电消散时間間2sec)，中间，中间(或内或内)层是一层薄薄层是一层薄薄的金属箔的金属箔(R 105/square)。 使用时需注意：使用时需注意：(a)避免使用尖锐物品刮坏金属层避免使用尖锐物品刮坏金属层(b)封闭的导电袋或容器才有完全之保护封闭的导电袋或容器才有完全之保护LITE ONESDESD訓練教材訓練教材38静电防护静电防护常用静电防护材料及使用方法常用静电防护材料及使用方法 4.防静电工作桌防静电工作桌1.1.人体人体2.2.静电环静电环3.3.防静电桌面防静电桌面4.4.仪器仪器5.5.静电鞋静电鞋6.6.导电地板导电地板LITE ONESDESD訓練教材訓練教材39静电防护静电防护静电防护标示静电防护标示A.对对ESD敏感敏感标示：标示： 适