ESD管理基础知识概述

ESD管理初级你曾有被触电电的感觉吗？？接触金属门把手

2内容大綱：静电学史什么是静电和和静电放电？？IT生产中的静电电问题及危害害如何控制预防防静电放电静电放电检测测及检测设备备介绍3一、静电学史史古代人类对静静电的认识静电学是电学学中最古老的的学科2500年前前左右,古希腊哲学家家塔勒斯(Thales,640-546B.C.)在研究天然磁磁石的磁性时时发现用丝绸绸、法兰绒摩摩擦琥珀(Amber)之后也有类似似于磁石能吸吸引轻小物体体的性质。所所以，塔勒斯斯成为有历史史记载的第一一个静电实验验者。电这个个词起源于希希腊语ελεκτρρον(琥珀)。公元三世纪,晋朝张华的的《博物志》》中也有记载载：“今人梳头，解解著衣，有随随梳解结，有有光者，亦有有咤声”这里记载头发发因摩擦起电电发出的闪光光和噼啪之声声。4经典静电学基基础理论的建建立（续）电学之父WillianGilbert(英国人，1540-1603)重复复了塔勒斯的的实验。他把这些用摩摩擦能带电的的物质叫为““摩擦起电物物体（Electrics）””。而把摩擦不能能带电的物体体叫“非摩擦擦起电物体（（no-electrics）”。为了进一步研研究这些物体体的吸引能力力,Gilbert还发明了第一一个验电器(versorium)用来检验带电电物体。摩擦带电后5经典静电学基基础理论的建建立（续）富兰克林（Benjamin

Franklin

，1706-1790）做了许多实验验后认为有两两种电荷存在在,

即正电电荷和负电荷荷。风筝实验。在在风筝上固定定一根金属线线,以便从雷云中中获取更多的的电,雨淋湿了连结结风筝的细线线,而这细线的一一端连在莱顿顿瓶的一端,当雷雨来临临时,莱顿瓶上不断断产生火花。。用丝绸线连连结到放风筝筝的细线上,用手拿着丝绸绸线而不是放放风筝的线,并把莱顿瓶瓶接在连接丝丝绸线的前端端,人必须站在室室内使得丝绸绸线不被淋湿湿。6经典静电学基基础理论的建建立（续）法拉第（Michael

Faraday，，1791-1867,英国人）是位位伟大的实验验科学家之一一。他引入了带电电体周围电力力线的概念。。法拉第笼实验验。拉第桶(Faraday

ice-pail)实验，当一带带电体接触金金属桶的内壁壁时,

电荷荷会转移到桶桶的外表面,这种现象的的发生与桶外外是否存在电电荷无关。库仑（CharleAugustinedeCoulomb，1736-1806）1777年发发明明库库仑仑秤秤1785年年库库仑仑设设计计制制作作了了一一台台精精确确的的扭扭摆摆，，用用扭扭摆摆实实验验证证明明了了同同号号电电荷荷的的斥斥力力遵遵从从平平方方反反律律———库仑仑定定律律。。Fqqr=122K7到底底什什么么是是静静电电呢呢？？8二、、静静电电基基本本知知识识静电电：：静电电就就是是静静止止不不动动的的电电荷荷，，它它一一般般存存在在于于物物质质表表面面，，正正负负电电荷荷在在局局部部范范围围内内失失去去平平衡衡的的结结果果，，即即物物质质表表面面经经由由某某种种过过程程（（如如摩摩擦擦））而而失失去去或或得得到到电电子子，，使使之之带带静静止止的的电电荷荷就就称称之之谓谓静静电电。静电电放放电电：：ElectrostaticDischarge缩写写“ESD”。。处于于不不同同静静电电电电位位的的两两个个物物体体间间的的静静电电电电荷荷的的转转移移就就是是静静电电放放电电在20世世纪纪中中期期以以后后，，随随着着工工业业技技术术的的迅迅速速发发展展，，ESD问题题越越来来越越受受到到人人们们的的重重视视。。2.1静电电和和静静电电放放电电92.2静电电如如何何产产生生的的?+++++++++++++++++-------------+-+一般般来来说说，，静静电电会会在在当当两两个个物物体体的的接接触触与与分分离离（（剥剥离离））、、摩摩擦擦、、物物体体的的变变形形、、及及离离子子附附着着等等情情况况下下产产生生。。静电电是是通通过过电电子子或或离离子子转转移移而而形形成成的的。。静电电产产生生包包括括是是正正、、负负电电荷荷发发生生分分离离的的一一切切过过程程10静电电的的实实质质是是存存在在剩剩余余电电荷荷。。当对对物物体体施施加加一一定定能能量量时时，，使使本本来来正正负负电电荷荷量量相相等等而而处处于于中中性性状状态态的的物物体体变变成成其其中中任任何何一一方方过过剩剩的的状状态态，，这这过过剩剩的的电电量量就就称称为为电电荷荷(静电电荷荷)2.2静电电如如何何产产生生的的?（续续））11接触触起起电电物体体间间的的接接触触，，产产生生电电荷荷的的转转移移产产生生电电。。分离离起起电电两个个相相互互接接触触的的物物体体，，其其间间的的电电荷荷迁迁移移将将因因接接触触偶偶电电层层的的出出现现而而逐逐渐渐达达到到动动态态平平衡衡时时，，从从外外部部看看是是没没有有电电的的，，如如果果使使两两者者突突然然分分离离，，它它们们将将会会分分别别带带上上电电量量相相等等符符号号相相反反的的电电荷荷。。LBLElectronics,Inc.2.3静电产生生的几种种形式12摩擦起电电当两种对对电子有有不同吸吸引力的的材料相相互摩擦擦，生电电便会产产生。任任何材料料之间都都能摩擦擦生电。。电子能能否停留留视它是是导电体体或是绝绝缘体。。2.3静电产生生的几种种形式（（续）13++++感应起电电--

-+

+

+-----+++++-----+++++-----+++++----------2.3静电产生生的几种种形式（（续）14远离带电电体：------------++++15第二次静静电放电电：--------16空气和其其它气体体的击穿穿其他起电电过程热电和压压电起电电亥姆霍兹兹层喷射起电电液体中的的金属流动起电电2.3静电产生生的几种种形式（（续）172.4静电放电电形式1．安全全泄放一一般情况况下，在在泄放电电流小于于5毫安安时，就就不会对对元器件件产生伤伤害，所所以通过过选择合合适的泄泄放电阻阻（I=U/R）将泄放电电流控制制在5毫毫安以下下是安全全的。2．电晕晕放电电电晕晕放电是是再不均均匀电场场中以局局部击穿穿形式表表现出来来的一种种气体放放电现象象。182.5人体静电电电压与与器件耐耐静电能能力人活动产产生的静静电电压压器件所能能承受的的静电电电压器件人体静电电电压几千到几万伏伏几百到几千伏伏TFT-LCD使用的IC耐静电能力在在2000V192.6带电量的标准准人体带电量（kv）电击的程度1.0完全没有感觉3.0感到刺痛5.0手掌，甚至手腕感到发麻7.0手掌感到强烈疼痛，同时也觉得麻痹10.0整个手都觉得痛，并且感到触电12.0感觉到整个手受到强烈的冲击虽然人体感觉觉不到1kv以下的静电，，可仍会成为为生产线上各各种事故的原原因。20小结：：任何两个不同同材质的物体体接触后再分分离即可产生生静电。摩擦的实质是是一种接触分分离过程。带电物体接近近不带电物体体时会感应静静电。器件的静电敏敏感度不同，，但大部分器器件的静电破破坏电压都只只在几百至几几千伏，而在在干燥的环境境中人活动所所产生的静电电可达到几千千伏到几万伏伏！213.1静电问题-污污染及静电危危害静电ReticlesEquipment污染Contamination制程中断ProcessInterruptions静电YieldMRHeadsDiskMediaFPDScreensWafers++++++--------------------IntegratedCircuits静电放电损害害ESDDamage三、IT生产中的静电电问题及危害害223.2静电放电在半半导体生产中中的影响半导体在静电电放电下被破破坏231．吸附灰尘尘（缩短寿命命）2．放电破坏坏(完全破破坏)3．放电电场场或电流产生生的热（潜在在损伤）4．静电放电电产生电磁场场（电磁干扰扰）3.3静电对电子产产品损害四种形式：243.4静电对电子产产品损害有哪些特点？1.隐蔽性性人体感知的静静电放电电压压为2－3KV。2.潜在性性有些电子元器器件受到静电电损伤后的性性能没有明显显的下降。3.随机性性从一个元件产产生以后，一一直到它损坏坏以前。4.复杂性性分析困难掩盖盖了失效的真真正原因。25了解和认识了了静电，以及及知道了静电电的危害，那那如何预防““静电放电””呢？从原理入手！！26ESD防护基本原则则是“一个中中心，两个基基本点”。即即以“等电位位”为中心，，从控制静电电的产生可控控制静电的消消散两方面进进行。使可能能接触敏感元元器件的所有有表面处于等等电位状态，，防止ESD的发生，同时时控制静电的的产生和消散散两个过程。。控制静电的产产生---对可能产生静静电的地方要要防止静电的的聚集---控制工艺过程程和工艺过程程中材料的选选择；控制静电的消消散---对已存在的电电荷积累，快快速而安全的的将其泻放和和中和；两者共同作用用的结果就有有可能是静电电电压不超过过安全限度，，达到静电防防护的目的4.1ESD防护目的和原原则四、控制和预预防静电放电电（ESD）27绝缘体-导电电体之比较没有电荷流动动形成电荷岛两极可同时存存在于同一物物体上电荷被限制在在表面电荷流到地面面传到物件上电荷自由地流流动++++++-----绝缘体导电体+++++++284.2静电损害的预预防原理抑制静电电荷荷的积累和静静电电压的产产生；即采取取措施减少高高压静电放电电带来的危害害，使之边产产生边泻放，，以消除静电电的积累，并并控制在安全全范围之内。。安全、迅速、、有效地消除除已经产生地地静电电荷；；294.3ESD控制原理在大多数情况况下，第三条条导线（保护护接地）交流流设备接地是是接地的最优优先选择。4.3.1静电导体———接地地人员、设备静静电接地。30ESD控制原理（续续）当第三条交流流设备接地导导线不能用用到或不适用用时，工作人人员应该通过过腕带或其它它接地系统与与静电放电敏敏感物件的一一个导电性组组件相连，以以保证所有组组件在同样电电位。布織薄帶

FabricCuff接地線

CoiledGroundCord接地之連接點

BananaGroundConnection人员接地：腕带（0.8~1.2））X106Ω；鞋对地电阻<1X109Ω设备和工具接接地：<1.0Ω环境：地面、货架、、活动设备对对地电阻<1X109Ω31ESD控制原理（续续）离子产生器4.3.2静电非导体———中和和32ESD控制原理（续续）凡在生产现场场必须或有可可能发生接触触、分离、摩摩擦的材料，，应尽量选用用在静电序列列表中位次靠靠近的材料。。1．表面电阻阻率在1×105Ω以下或体积电电阻率在1××104Ω•cm以下的材料为为导静电材料料。2．表面电阻阻率在1×105—1×1012Ω或体积电阻率率在1×104—1011Ω•cm的材料为静电电耗散材料。。4.3.3材料的选用：：334.3.4控制人体静电电（人体静电防防护）人体是最普遍遍存在的静电电危害源。对对于静电来说说，人体是导导体，所以可可以对人体采采取接地的措措施1.使用防静电地地面/防静静电服/鞋/静电从从脚导到大地地）通过脚穿防静静电性地面、、地垫、地毯毯，人员穿上上防静电鞋服/鞋，形成组合接接地。2.佩戴防静电腕腕带并接地（（静电从手导导到大地）通过手用以泄泄放人体的静静电。它由防防静电松紧带带、活动按扣扣、弹簧软线线．保护电阻阻及插头或夹夹头组成。松松紧带的内层层用防静电纱纱线编织，外外层用普通纱纱线编织。上述两项措施施都是实用而而有效的，应应视不同的场场合选择使用用.34防静电鞋与腕腕带的使用中要注意哪些些问题?使用腕带操作作时不允许断断开，否则会会失去接地作作用。腕带扣得不紧紧造成人体皮皮肤与腕带的的接触电阻变变大有些腕带的的电阻就是是带子本身身的，当带带触及地时时使其电阻阻大大减小小，有可能能因此造成成对人体电电击的危险险。有些自称是是无线的腕腕带，其效效果远不如如有线的好好。在穿用防静静电鞋时应应在防静电电地面上工工作才能使使人体所带带的静电导导到大地，，腕带应用专专门的带插插座的接地地线与地连连结，要经常检查腕带的的电阻.35五、静电检检测仪器基基本配置1、带电平平面监视仪仪静电盘显示静电电电压值显示时间功能：检测测静电消除除器的除静静电效果静静电水平。。方法：通过过设置初始始静电量和和最低静电电量规格，，用静电消消除器进行行消除静电电盘上的静静电，测试试出需要的的时间和最最终平衡后后静电盘的的静电电压压。规格：PLATE上电压从±±1000V降至±100V的时间在1.2秒内内，平衡值值在±50V内，该离子子产生器是是OK的，可正常常使用362、防静电手腕腕带测试仪仪特点：

可以以在任何地地点方便检检测各种接接地系统的的完好状态态，如腕带带和接地线线、防静电电垫子和接接地线等。。

确何工工作人员人人身安全。。

排除因因静电而导导致产品损损坏的可能能性。连连好接地线线，用手