ESD静电防护培训教材.ppt

1、静电防护培训教材,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,ESD(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”,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,常用的数量级符号,数量级全名符号1012TeraT109GigaG106MegaM103Kilo

2、K10-3MilliM10-6Micro10-9NanoN10-12PicoP,典型的ESD电压,StaticelectricityismeasuredinCoulombs,oftenrepresentedby“q”,ESD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,(HumanBodyModel,HBM),模拟由站立人体的手指尖放电至元件的现象。T

3、hedischargefromthefingertipofatypicalhumanbeing.STM:ESD-STM5.1StaticanddynamiccomponentdatacanbeobtainfromManufacturer.ESDwithstandvoltage:theMaxESDlevelthatdoesnotcausecomponentfailure.,(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-STM5.2Evaluat

4、ingESDsensitivityofcomponentstothedefinedMM,(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,ESD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的影响,ESD事件-因局部高温或电位

5、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

6、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ESDProtectivePackage(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,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防治专业词汇介绍,

7、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().SurfaceResistivity表面电阻率均一材料的单位面积表面电阻,其单位为/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-CM,静电防治材料定义,MaterialElectricalCharateristicsConductiveMaterials导电材料表面电阻率小于1x105/square(surfaceresis

8、tivity),或其体电阻率小于1x104-CM(volumeresistivity)(ESDADV1.0,EIA-628-1994,MIL-263B)StaticDissipativeMaterial静电消散材料表面电阻率至少为1x105/square且小于1x1012/square,或其体电阻率至少1x104-CM为且小于1x1011-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,A

9、nti-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,ESD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

10、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,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

11、再戴静电环?,ESD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或阻抗不超过25欧姆.,ESD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ASTMAmericanSocietyforTestingandMaterialsNFPANationalFireProtectionAssociationJEDECJointElectronDeviceEngineeringCouncilIECInternationalElectrotechnicalCom

12、missionESDAESDAssociation,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1M,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,

13、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231;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,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-

14、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,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ResistancetoGroundablePoint(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):between1x106and1x109ResistancePoint-

15、to-Point1M,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,地面材料评估测试,测试条件样品數:12X245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:231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10K-100G及2只重量5lb.直经的2

16、.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1k(at10VDC)测试结果必须记录最大,最小值,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),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

17、电消散表面所设计的标准),ESDS11.11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1M10T的样品,测试电压为100V低电阻1K1M的样品,测试电压为10V测试时间为1T检查5次的稳定时间平均值加5秒,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,测试条件样品數:3“X5”6片测试环境条件:12%3%R.H.,233测试电压:充电至5KV,再放电至50V,正负各执行3

18、次测试结果:36次量测结果之平均值不得大于2秒,ESDCertificate,ProgramsdevelopedusingANSI/ESDS20.20-1999,DevelopmentofanElectrostaticDischargeControlProgram,canbeauditedunderanewprogramintroducedbytheESDAssociationthatallowscompaniestobecertifiedtoANSI/ESDS20.20.TheprogramissimilartoISO9000,withcertifiedregistrarsindepende

19、ntlyassessingacompanysESDcontrolprogramandissuingaformalS20.20certification.ThisindependentassessmentofacompanysESDcontrolprogramcanbeperformedaspartofthecompanysISO9000auditorasaseparateaudit.,ESDclass,Class0usuallyreferstothehumanbodymodel(HBM)ESDsensitivityofacomponent.Eachofthethreedevicetesting

20、methods(humanbodymodel,machinemodel,andchargeddevicemodel)includesaclassificationsystemfordefiningthecomponentsensitivitytothespecifiedmodel.AsensitivityclassificationsystemforHBMisshowninTable,ESDclass0,ESDSymbolstoUse,OneofthesesymbolsistheESDsusceptibilitysymbolwhichisfairlydescriptive,abanningslashacrossahand,theinternationallabelsymbolofthetrianglemeaningcaution,thewholesymbolshouldmeanbecareful,devicesusceptibletoESDdischarges,orthereabout.Thesymbolisshownbelow:ThissymbolistobeusedonornearbyESDsensitiveelementslikeintegratedcircuits,sensitivec