ESD静电防护培训教材课件

静电防护培训教材静电防护培训教材1內容提要※ESD简介※

ESD的模式※ESD的影响※

ESD防治专业词汇介紹※

防/抗静电材料定义※

ESD防治基本方法※

ESD测试标准及简介※

ESDSymbol​內容提要※ESD简介​2ESD(Electrostaticdischarge)简介※ESD产生的原理?静电荷的产生与积累静电荷的快速释放Asudden,electrostaticdischargefromaoneobjecttoanotherobjectisdefinedasanESD“event”​ESD(Electrostaticdischarge)简3影响摩擦生电电量的因素摩擦频率物质材料相对湿度接触面积​影响摩擦生电电量的因素摩擦频率物质材料相对湿度接触面积​4常用的数量级符号数量级

全名

符号

1012

Tera

T

109

Giga

G

106

Mega

M

103

Kilo

K

10-3

Milli

M

10-6

Micro

μ

10-9

Nano

N

10-12

Pico

P​常用的数量级符号数量级全名5典型的ESD电压静电的产生静电电压(KV)相对湿度20%相对湿度80%走动于乙烯材质的地板上120.25走动于人造地毯351.5坐离发泡椅垫181.5拿起聚乙烯塑料袋200.6在地上滑动苯乙烯材质的箱子181.5移除PC板上的MYLAR胶带121.5PC板上的收缩膜163真空吸锡器作业81喷电路冷凝喷雾剂155StaticelectricityismeasuredinCoulombs,oftenrepresentedby“q”​典型的ESD电压静电的产生静电电压(KV)相对湿度20%相对6ESD的模式※人体带电模式(HumanBodyModel,HBM)DischargetotheDevice※机器带电模式(MachineModel,MM)DischargetotheDevice※元件带电模式(ChargedDeviceModel,CDM)DischargefromtheDevice​ESD的模式※人体带电模式(HumanBodyModel7(HumanBodyModel,HBM)※模拟由站立人体的手指尖放电至元件的现象。

Thedischargefromthefingertipofatypicalhumanbeing.STM:ESD-STM5.1StaticanddynamiccomponentdatacanbeobtainfromManufacturer.ESDwithstandvoltage:theMaxESDlevelthatdoesnotcausecomponentfailure.​(HumanBodyModel,HBM)※模拟由站立人体8(MachineModel,MM)

※70年代,日本人认为HBM不足以代表最差状况而提出,用于自动组装的制造环境MM的电容值较HBM大,因此MM儲存的电荷较多R很小因此电流较大,速度较快STM:ESD-STM5.2EvaluatingESDsensitivityofcomponentstothedefinedMM​(MachineModel,MM)

※70年代,日9(ChargedDeviceModel,CDM)

※

现代自动化组装环境中最重要但却常被人忽略的ESD模式

--原理简单，但再现困难 --速度快，难保护※

CDM的来源--测试设备(ICT)--SMT--IC的包装​(ChargedDeviceModel,CDM)

※10ESD的三种模式比较※HBM与MM—人体，机器或环境带电--HBM是最古老且最常发生的模式，但并非最严重的危害模式--MM造成的故障与HBM类似但电压却远高于HBM,速度也比HBM快※CDM—元件带电--模拟一带电元件经由一脚接地而放电的现象造成ESD故障的主要原因--电流上升时间最快速​ESD的三种模式比较※HBM与MM—人体，机器或环境带电​11ESD的影响※ESD事件----因局部高温或电位差造成ESDS的元件破坏※

可能发生在制程中或使用中的任何阶段※成本问题，客户抱怨，商誉损失ESDS:Electrostaticdischargesensitive​ESD的影响※ESD事件----因局部高温或电位差造成ES12ESD防治专业词汇介紹※ESDS

(ElectrostaticDischargeSensitive)

Item

静电敏感件

对于静电放电敏感（易被ESD破坏）的元件，组件或模组※SSZ

(Static-SafeZone)

静电安全区域

內部任一点均符合基本要求的区域※SSW(Static-SafeWorkstation)

静电安全工作站※ESDProtectiveWorkstation静电防护工作站

包含ESDSItem的特定工作区域，必须符合SSW的要求.通常其范围较小。如SMT线.测试工作站，Rework区域SSP(Static-SafePackage)

静电安全包装

ESD

ProtectivePackage(SSP)

静电放电防护包装

能夠限制摩擦生电.屏蔽静电场或免除ESD對ESDS元件破坏的包装​ESD防治专业词汇介紹※ESDS(Electrostat13ESD防治专业词汇介紹※

ESDProtectiveArea(EPA)静电放电防护区域

内涵ESDSItem的大范围工作区域.所有人员进入时都应穿戴适当的接地设备.且所有行为也须遵守其相关规定TriboelectricCharging摩擦生电

当两种材料接触摩擦(Friction)或剥离(Separation)时其表面产生静电荷的现象​ESD防治专业词汇介紹※ESDProtectiveAr14ESD防治专业词汇介绍※SurfaceResistance表面电阻 以二个电极放置与一材料表面上,加以一直流电压(V),測量其通过的电流值(I),再计算其电阻值(R),其單位为欧姆(Ω).※SurfaceResistivity表面电阻率

均一材料的单位面积表面电阻,其单位为Ω/square,表面电阻率与体积电阻率间通常存在一比例,该比例与測量电极的几何形状有关※VolumeResistivity体积电阻率

即电阻率或称电阻系数其单位为Ω-CM​ESD防治专业词汇介绍※SurfaceResistanc15静电防治材料定义MaterialElectricalCharateristics※ConductiveMaterials导电材料 表面电阻率小于1x105Ω/square(surfaceresistivity),或其体电阻率小于1x104Ω-CM(volumeresistivity)

(ESDADV1.0,EIA-628-1994,MIL-263B)※StaticDissipativeMaterial静电消散材料

表面电阻率至少为1x105Ω/square且小于1x1012Ω/square,或其体电阻率至少1x104Ω-CM为且小于1x1011Ω-CM(ESDADV1.0,EIA-628-1994,MIL-263B)※

InsulatingMaterial绝缘材料

表面电阻率大于1x1012或其体电阻率大于1x1011的材料 (EIA-625-1994);ESDAADV1.0-1994)​静电防治材料定义MaterialElectricalCh16静电防治材料定义※

Anti-StaticMaterial抗静电材料

-能抑制摩擦生电的材料(ESDAADV.1.0)-能抑制摩擦生电至200V以下的材料(EIA-625)-抗静电材料并不须要测量其表面电阻率或体积电阻来决定其特性.※

StaticShieldingMaterial静电屏蔽材料

可防止元件遭受外界的静电场破坏的一种防护屏障(EIA-625)​静电防治材料定义※Anti-StaticMaterial17静电防治基本法则※将工作区的所有导电物接地使其带电不超过50V※以静电压表确认工作区內的非导电物体所带电压不超过300V(or200V)※如果静电场无法避免应确保静电敏感零组 件与带电之表面保持足夠的距离​静电防治基本法则※将工作区的所有导电物接地使其带电不超过5018ESD问题的对策作业人员的头发 --以静电压表确认,距离皮肤表面5cm以內,因电压抑制的效果,静电压可降至+300以下作业人员的衣著 --需要抗静电衣嗎? (整齐<-->洗衣与量测之成本)搬运工具 --若台车为绝缘轮,移动时易与地面摩擦而累积静电更换为导电轮--需注意污染问题 拖铁链 --堆高机不应行经铺有导电地板的区域​ESD问题的对策作业人员的头发​19ESD问题的对策纸张.纸制标签 --在常温常湿下,纸制品可视为抗静电(Antistatic)材料,因此非光 面纸制品在工作区是可被允许的.(MIL-HDBK-263)手套的使用--洁净室内的一般要求--静电消散时间(Static-decaytime)<2sec?(FED-STD-101,Method4046)--量测其表面电阻率StaticDissipative?--戴上手套后是否需要再戴静电环?​ESD问题的对策纸张.纸制标签​20ESD问题的对策离子风扇--解決工作区内绝缘体的带电问题--使用Charged-platemonitor评估Dischargetime&balancelevel成品/半成品在工厂内的运送--使用普通透明塑胶袋,半透明metalized塑胶袋,导电袋,或是铝箔袋?--作放电测试(dischargetest),以满足自己的需求为原则.​ESD问题的对策离子风扇​21ESD问题的对策导电地垫--可使用于无导电地板的工作区,并配合导电鞋--清洁用品之挑选静电接地(工作台面及作业人员)--目的:使作业人员在同一电位上地桩建物的金属结构金属水管--建议:与市电地线间电位差不超过5V(rms);或阻抗不超过25欧姆.​ESD问题的对策​22ESD测试标准及介绍静电放电相关测试程序和标准U.S.Military/DepartmentofDefense美军规范ASTM AmericanSocietyforTestingandMaterialsNFPA NationalFireProtectionAssociationJEDEC JointElectronDeviceEngineeringCouncilIEC InternationalElectrotechnicalCommissionESDA ESDAssociation​ESD测试标准及介绍静电放电相关测试程序和标准​23静电环测试※功能:主要为防止HBM对于ESDS元件的破坏※型式:金属,纺织品;表带式,松紧带式,粘带式※安全性:必须要有限流电阻(通常约为1MΩ,250V,1/4W)来保护人体安全,接地线与静电环分离的拉力为1-5ib.若无限流电阻则必须以红色标示(MIL-STD-202Method2.5&Method101)※ESDAESDS1.1测试方法接地阻抗--必须小于1.25MΩ@<30V环带阻抗--1MΩ±20%​静电环测试※功能:主要为防止HBM对于ESDS元件的破坏​24一般简易测试方法※

一般定期检查(750KΩ-10MΩ)※

静电环配戴检查※

新品进料检查(1MΩ

±20%)※

静电环及接地线连接检查

​一般简易测试方法※一般定期检查(750KΩ-10MΩ25接地系统※ESDS6.1 主要目的:将静电防护设施接地,提供一个路经使静电消散材料,导电材料及个人接地设备在同一个电位上,减少ESDS元件受到破环.※其他相关标准--ANSI/NFPA70-1990--ANSI-IEEEStd142-1982※人员安全防护

考虑人员碰触电源时,通过人体的电流.故接触人体的接地系统必须要有限流电阻​接地系统※ESDS6.1​26接地系統※ESDGround(SoftGround)静电放电接地 能够使静电产生源(人或物)藉由路经到接地的端点,排线,金属线或其他接地系统.(EIA-625)※

Ground

(HardGround)实接地藉由电子线路或特殊设备和大地(Earth)连接的导电接点.和大地(Earth)间具零电位差.​接地系統※ESDGround(SoftGround)27一般工作接地系統ESD接地点的量测DC欧姆計:量测范围0.1Ω-1MΩ+/-10%.开路电压必须大于1.5VESDCommonPointGround(共地点)到EquipmentGround必须小于1Ω

ESDCommonPointGround到ESDProtectiveMaterialsandDevices

(ESD防护材料或设备)必须小于1Ω(如果有保护电阻则必须加上其值)​一般工作接地系統ESD接地点的量测​28工作表面的量测ESDS4.1-1997 主要目的:使用标准的测量设备,测量ESD防护工作表的表面电阻值以评估其特性.其他相关标准ASTMF150NFPA99测试设备可提供100V和10V测试电压,误差在10%以内的高电阻计,量测范围由10KΩ–100GΩ2只5lb直经2-1/2“的测试电极​工作表面的量测ESDS4.1-1997​29工作表面的量测测试时机1.环境和材料评估测试2.新配置的设备验收3.定期的测试环境和材料评估测试-低湿度测试湿度12%±3%R.H.:温度23±1℃;预先放置时间48-72小时测试电压为10V/100V表面必须用70%的IPA清洗测试结果必须记录最大,最小值测试样品大小:10“X24”6个,样品本身必须有二个接地点测试点:Resistancetogroundandresistancepoint-topoint​工作表面的量测测试时机​30工作表面的量测环境和材料评估测试-低湿度测试湿度50%±5%R.H.:温度23±1℃;预先放置时间48-72小时测试电压为100V表面必须用70%的IPA清洗测试结果必须记录最大,最小值测试样品大小:10“X24”6个,样品本身必须有二个接地点测试点:Resistancetogroundandresistancepoint-to-point​工作表面的量测环境和材料评估测试-低湿度测试​31工作表面的量测先將工作表面以70%的IPA清洗并风干5分钟后,方进行测量ResistancetoGroundablePoint(s)测试电压为100V,测试结果必须记录最大最小值测试点分別为ABCDE五点 --A.距离Groundablepoint(s)3"位置 --B,C,D:距离每个角落2"位置 --E:中心点ResistancePoint-to-Point测试电压为100V测试点如下--A:水平距离10"位置--B:垂直距离10"位置--C:左斜对角线各角落距离为2"--D:右斜对角线各角落距离为2"​工作表面的量测先將工作表面以70%的IPA清洗并风干5分钟后32工作表面的量测定期检查※

不要清洗工作表面,且移走所有ESDS元件※

以新配置验收方法来测量ResistancetoGroundable

Point(s)以及ResistancePoint-to-Point※

若测试不合格时,清洗后再重新测试※

建议允收标准ResistancetoGroundablePoint(s):between1x106Ω

and1x109Ω

ResistancePoint-to-Point≧1MΩ

​工作表面的量测定期检查​33地面材料电阻特性测试ANSIESDS7.1-1994测试目的:测量地面材料的电阻特性(其量测结果为电阻值,而非电阻率)静电防护地板须配合静电防护鞋,鞋环,轮子及装载器具使用相关测试标准 NFPA-99;ASTM-F150;DIN51953测试种类环境和材料评估测试新铺设完成的验收​地面材料电阻特性测试ANSIESDS7.1-1994​34地面材料评估测试测试条件样品數:12"X24"

5片,放置时间至少72小时清洗表面:使用70%IPA清洗待测表面测试电压为:100V湿度:12%(±3%)和50%(±5%)R.H.温度:23±1℃测试设备可提供100V和10V误差在10%以内的高电阻計,量测范围可由10KΩ-100GΩ及2只重量5lb.直经的2.5"的电极.电极表面为导电橡胶,其在金属表面上的电阻必须小于1kΩ(at10VDC)测试结果必须记录最大,最小值​地面材料评估测试测试条件​35铺设配置完成的验收测试前使用70%IPA清洗电极并风干ResistancetoGroundablePoint每5000sq.ft(464.5m2)必须测试五点ResistancePoint-to-Point每5000Sq.ft必须测试五区,每区测试点间的距离应至少为36"

(约120CM)​铺设配置完成的验收测试前使用70%IPA清洗电极并风干​36表面电阻(率)测试※测试目的:量测一个ESDS包装材料的表面电阻率,来评估其静电防护的特性.※相关测试规范ASTMD-257(专为量测绝缘表面所设计的标准)ANSIESDS11.11-1993(专为静电消散表面所设计的标准)​表面电阻(率)测试※测试目的:量测一个ESDS包装材料的表面37ESDS11.11表面电阻(率)测试使用Surfaceresistancetestkit检查并评估稳定时间测试样品:6片,3“x5”(76x127mm)双面皆须测试高电阻1MΩ–10TΩ的样品,测试电压为100V低电阻1KΩ–1MΩ的样品,测试电压为10V测试时间为1TΩ检查5次的稳定时间平均值加5秒​ESDS11.11表面电阻(率)测试使用Surfacer38静电消散时间测试※测试目的评估静电防护材料被间接或直接充电后,其电荷自然衰退所需的时间※相关测试规范FTS101C,4046.1EIA-541​静电消散时间测试※测试目的​39静电消散时间测试测试条件样品數:3“X5”6片测试环境条件:12%±3%R.H.,23±3℃测试电压:充电至±5KV,再放电至50V,正负各执行3次测试结果:36次量测结果之平均值不得大于2秒​静电消散时间测试测试条件​40ESDCertificateProgramsdevelopedusingANSI/ESDS20.20-1999,"DevelopmentofanElectrostaticDischargeControlProgram,"canbeauditedunderanewprogramintroducedbytheESDAssociationthatallowscompaniestobecertifiedtoANSI/ESDS20.20.TheprogramissimilartoISO9000,withcertifiedregistrarsindependentlyassessingacompany'sESDcontrolprogramandissuingaformalS20.20certification.Thisindependentassessmentofacompany'sESDcontrolprogramcanbeperformedaspartofthecompany'sISO9000auditorasaseparateaudit.​ESDCertificateProgramsdevelo41ClassVoltageRangeClass0<250VClass1A250to<500VClass1B500to<1000VClass1C1000to<2000VClass22000to<4000VClass3A4000to<8000VClass3B>=8000VTableI.ESDSComponentsensitivityclassification–HumanBodyModel(perESDSTM5.1-1998).ESDclass​ClassVoltageRangeClass0<25042Class0usuallyreferstothehumanbodymodel(HBM)ESDsensitivityofacomponent.Eachofthethreedevicetestingmethods(humanbodymodel,machinemodel,andchargeddevicemodel)includesaclassificationsystemfordefiningthecomponentsensitivitytothespecifiedmodel.AsensitivityclassificationsystemforHBMisshowninTableESDclass0​Class0usuallyreferstothe43ESDSymbolstoUseOneofthesesymbolsistheESDsusceptibilitysymbolwhichisfairlydescriptive,abanningslashacrossahand,theinternationallabelsymbolofthetrianglemeaningcaution,thewholesymbolshouldmeanbecareful,devicesusceptibletoESDdischarges,orthereabout.Thesymbolisshownbelow:ThissymbolistobeusedonornearbyESDsensitiveelementslikeintegratedcircuits,sensitivecomponentsandPBAs.​ESDSymbolstoUseOneofthes44AnotheroneistheESDprotectionsymbol,whichhasdesamehandandtrianglewiththesamemeaningbutthereisnobanningslashacross.ThenewitemisaprotectingarcoverthesymbolasmeaningthisaESDprotectivematerialandusedonalltypeofESDprotectivematerials.Itworthtonotethatadiss