ESD防护基础知识培训教材 (2)课件

FITTECESD防护基础知识培训教材1一、目前,电子产品中已经应用了很多微电子器件。这种器件的特点是低功耗、低电压、高输入阻抗和集成化。但是，这种器件耐压低、允许通过的电流不大对静电敏感。静电放电现象在日常生活、工作中处处发生，静电电场及静电电流时时刻刻在威胁着那些对静电敏感的器件，这些器件随时都有受静电影响而损坏或失效的危险，静电也是无形杀手,所以生产过程中的每一个环节都要采取措施消除静电。二、静电的防护（可以从三方面来进行）：（1）加强对有关操作人员的静电防护知识教育及制订操作规程；（2）对电子产品采用静电防护设计；（3）电子器件、仪器及设备在整个生产过程中采用静电防护技术。前言：21、静电（Electrostatics):物体所带过剩或不足的相对静止不动的电荷。2、静电放电ESD（Electrostaticdischarge-ESD):

具有不同静电的物体，由于直接接触或静电感应引起物体间的静电电荷转移。（见图1）3、人体有感觉的静电放电电压在3000-5000V之间,而元件发生损坏时的电压仅几百伏.4、静电感应（Electrostaticinduction):

当带静电的物体靠近某一介质时，在该介质表面因感应而带电荷，形成感应电场。5、静电敏感器（Staticsensitivitydevice-SSD):

对静电放电敏感的器件（易被静电击穿的器件）6、中和（Neutralization):

利用异性电荷使静电消失7、接地（Grounding):

电气连接到能提供或接受大量电荷物体上（如大地、动载工具外壳）8、泄放（Leakage):将静电荷安全泄放到大地。第一章：名词解释（见图1）31、静电的产生（自然现象）1.1两种不同起电序列的物体通过摩擦、碰撞、剥离等方式在接触分离之后在一种物体上积聚正电荷，另一种物体上积聚等量的负电荷。由于两种不同的物体相互紧密接触时，它们最外层电子的逸出功不同，电子从逸出功较小的物体跳逸到逸出功较大的物体中去。此外，导体静电感应、压电感应、电磁辐射应等也能产生很高的静电压。1.2产生静电的原因很多,主要与物体的特性、表面状态、接触面积、接触压力、摩擦速度、带电量、带电性温度、湿度等有关。相对湿度越大时，物体表的导电性增加，电荷在物体上将减少储存，大部分传至表面而泄漏，相对湿度小时，电荷就很难泄露。2、工厂内常见的静电源：静电源指可产生静电荷的物体。

2.1

环境：2.1.1地板：封蜡的混凝土、打蜡木地板、普通的维尼龙磁砖或平板、人造革化纤毛毯。根据静电源材料，静电荷的多少，分离速度，环境湿度的不同而不同。

第二章：静电的来源及其危害（湿度见图9）（图9）5第二章：静电的来源及其危害2.1.2工作面：涂蜡，涂漆或凡立水处理的表面，普通的乙烯或塑胶台面。2.1.3工厂主要设备：SMT、DIP、维修等机器设备、复印机、打印机、变压器、发电机等。（见图10）

2、2人：2、2、1人的皮肤表面。2、2、2人穿的服装---不允许有普通化纤、毛料及对湿度30%以下时的纯棉。2、3材料：2、3、1原材料：（服装、帽子、鞋子、椅子、周转箱、元件盒、屏蔽盖、夹具等均为防静电材料）2、3、2包装材料：A、普通的塑胶------袋、纸、封皮；

B、普通的气泡套；

C、普通的塑胶盘、塑胶篮、塑胶瓶、料盒；√×无静电纸（图11）（图10）6第二章：静电的来源及其危害2、4制程：2.4.1喷洗清洗机2.4.2普通的塑胶吸锡工具2.4.3烙铁头未接地的电烙铁2.4.4人造毛制作的溶剂刷子2.4.5液体或蒸汽的清洗或干燥2.4.6烤箱2.4.7低温喷洗2.4.8发热枪和吹风机2.4.9喷砂2.4.10相关图示（见图12）×√扁三脚插头（图12）75、（ESDS）静电放电敏感元器件：（一）第二章：静电的来源及其危害95.（ESDS）静电放电敏感元器件：（一）

1级：敏感电压范围0~1999V

元器件类型微波器件（肖特基势垒二极管、点接触二极管和其它工作频率大于1GHZ的检测二极管，离散型MOS场效应晶体管，声表面波（SAW）器件，结型场效应晶体管（JEETS），电荷耦合器件（CCDS），精密稳压二极管（线或加载电压稳定（0.5%),运算放大器（OPAMPS）

续表1薄膜电阻器，集成电路，使用1级元器件的混合电路，超高速集成电路（VHSIC），环境温度100℃时，10＜0.175A的晶体闸流管（SCRS）第二章：静电的来源及其危害IC等晶体管（见图13）（湿度见图13）10第二章：静电的来源及其危害5.（ESDS）静电放电敏感元器件：（二）

2级：敏感电压范围2000~3999V

元器件类型由附录A（补充件）试验数据确定为2级的元器件和微电路低功率双极型晶体管，Ptot≤100mW,Ic＜100mA离散型MOS场效应晶体管结型场效应晶体管（JEETS）运算放大器（OPAMPS）集成电路（ICS）超高速集成电路（VHSIC）精密电阻网络（R2）使用2级元器件的混合电路（见图14）集成电路精密电阻、混合电路场效应晶体管等11第二章：静电的来源及其危害6、ESD失效模式6.1热二次击穿：发热---融化---过热增大融化—短路6.2金属渡层融熔：金属层式融合引线烧熔6.3介质击穿（电压击穿）：一般潜在失效最终形式一次击穿6.4气弧后电压放电：引起功能退化6.5表面击穿：绝缘表面6.6体击穿：二次击穿产生体注意呀!13第二章:静电的来源及危害14第二章:静电的来源及危害15第三章：ESD防护操作系统2、2接地：2.2.1防静电系统必须有独立可靠的接地装置，接地电阻一般应小于4欧，接入时，增加限流电阻。2.2.2防静电地线不得接于电源零线上，不得与防雷地线共用。2.2.3使用三相五线制供电，其大地线可以作为防静电地线（零线、地线不可混接）2.2.4防静电设备连接端子应确保接触可靠，易装拆，允许使用各种夹式连接器，如鳄鱼夹、插头座等。2.2.5静电地：软接地；电源地、设备地：硬接地。2.2.6接地系统泄露电流不超过5mA，极限流电阻下阻值取1MΩ

2、3

天花板材料：应选用抗静电型材料制品，如石膏板制品2、4墙壁面料应使用抗静电型墙纸，例如：石膏涂料，石灰涂料2、5湿度控制防静电工作区的环境相对湿度以不低于50%为宜173、防静电设施：3.1静电放电保护区域(EPA)（见图16）静电放电保护区域(EPA),有时指安全操作区,是任意一种静电放电控制措施的核心所在.在此区域中,静电放电敏感元件(ESDS)或电路板,或包含这些的组件,都可以很安全地工作,因为电荷的数量得到控制,而不会产生破坏性电压.这种区域中通常包含工作台或工作台组,工作站,自动插件机一类的处理设备或者一块生产区.EPA的范围必须清楚的标明,最好设置一围一栏以防止未经允许的无关人员入内,EPA区域内应使用静电荷积累最小的材料,并且可使电荷以受控制的方式泄入到大地中.

第三章：ESD防护操作系统（图16）183.2静电安全工作台：通过限流电阻接地,工作台不可串联接地由于工作台、防静电桌垫、腕带接头和接大地线等组成，静电安全工作台上不允许堆放塑（片）、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物，图纸资料应装入防静电文件袋内。3.3防静电腕带：直接接触静电敏感器件的人员均应戴防静电腕带，腕带应与人体皮肤良好接触，腕带系统对地电阻为1M~10M范围内。（图17）ESD地线系统接大地防静电腕带防静电接地线防静电垫150KΩ1M～5MΩ无线有线第三章：ESD防护操作系统19第三章：ESD防护操作系统3.4防静电容器：在电子元件、产品、设备研制生产过程中，一切贮存、周转ESD的容器（元件袋、转运车、存放盒等）应具备静电防护性能。不允许使用金属和普通塑料容器,必要时,存放部件用的周转车（箱）应接地。3.5防静电工作服：防静电工作帽、防静电工作鞋使用防静电布料制作。3.6工位：工作台面、工作凳面，采用ESD保护材料。3.7包装：静电敏感的元器件、产品采用对用对应的保护性包装,包装的器必须采用防静电放盒、防静电塑料袋、周转箱导电海棉等。3.8静电电压与接触电阻的关系:接触电阻（MΩ）0.2711050100∞最大静电电压(V)＜1＜21130801550√×无静电纸（图19）21第四章：工厂一般防静电要求（基础部分）1、防静电腕带使用前一定要先检查（每天至少二次）2、所有静电敏感元器件、基板在不使用的状态下,一定要用防静电袋或防静电箱包起来或装起来。见图213、无静电防护时不可接触机板和静电敏感元件见图234、基板所用的垫子应该是防静电的，气泡袋也应该是防静电的。5、工作人员要保护自己的地盘：不让无防静电措施人员接触自己的台面、基板、元件等。6、把所有未知的元器件都当作静电元器件看待。7、工作台上不可放多余的包装材料。8、进入防静电工作区前要进行静电放电。9、流动人员手拿元器件、机板时必须有防静电措施，如：戴静电手套或元件机板用防静电袋包装。10、移转元器件、机板必须有防静电措施。×√左手无戴静电手套图22√静电袋图21图2022第五章：ESD防护中常发现的错误（基础部分）1、腕带套在衣袖上，未与皮肤接触。2、腕带松动，与皮肤表面接触不良。3、腕带夹在桌面上，桌面的另一侧才接地。4、使用的白色泡沫垫基板。5、箱子无防静电屏蔽盖。6、特殊场合才带腕带。7、使用白色铁氟龙头光烙铁。8、使用一般的塑胶包装材料包装。9、用普通溶剂清洗工作台表面。10、粉红色就是抗静电（应用静电表测量是否达到防静电要求），11、不用静电表测试静电压