光电子行业基础静电防护.ppt

1、光电子行业生产基本常识讲座 （静电防护） 郑云生 2007年1月,1. 静电是怎样产生的？ 2. 静电对电子产品的损害有那些特点？ 3. 公司生产过程有那些工艺会产生静电危 害？ 4. 静电是如何损伤半导体光电器件的？ 6. 静电预防有那些措施？ 7. 怎样维护生产车间的防静电设施？ 8. 生产线员工防静电的具体措施有那些？ 9. 非生产人员怎样采取防静电措施？ 10. 你看到公司还有那些方面防静电措施不到位？,讨论题：,当你感觉电击时，你身上的静电电压已超过伏！ 当你看到放电火花时你身上的静电已经高达伏！ 当你听到放电声音时，你身上的静电已高达伏！,“幽灵”般的静电（）,在空气干燥的季节，当

2、你开门时偶尔会有电击的感觉，这就是静电放电（）。,在干燥的秋冬季节，我们常会遭到静电的“骚扰”：早上梳头时，头发会越梳越乱，甚至立起来；脱衣服时，常会噼啪作响，还伴有蓝光；摸门把手、拉铝合金窗户，甚至开水龙头时，手都会感到电击似的刺痛。,（日常生活中静电对人们的骚扰：）,试验人体带静电5万伏时没有不适的感觉，8万伏高压静电时依然面带微笑，10万伏（最高试验过12万伏）时也没有生命危险！,静电放电Electro Static Discharge （ESD）：指两个具有不同电位的物体，由于直接接触或静电电场感应引起的两个物体间的静电电荷的转移。,据专业机构测算，翻阅塑料说明书大约产生7000伏静电

3、干扰，在室内走动可能产生6000伏电压，屁股在椅子上一蹭就会产生1800伏以上的电压，而听到噼啪声时已有上万伏的电压了。,现代许多高速超大规模集成电路碰到仅几十伏或更低的静电就会遭到损坏。也就是说当你接触这些电路时，你既没有感觉到又没有看到更没有听到静电放电时，这块电路就已部分损伤或完全损坏，而你可能还在找其硬件或软件的原因。你可能还没有意识到是静电这个“幽灵”。,静电已成为高科技现代化工业的恐怖主义者！,国内外近年发生了多起因静电造成的重大人员死亡事故。 *）在军工企业部门，静电放电使火箭（弹）产生意外爆炸； *）在石化工业中静电放电多次使汽油着火爆炸； *）在电子工业中损坏电子元器件，仅美

4、国每年因静电对电子工业所造成的损失就达几百亿美元。,静电对电子产品损害有那些特点,1.隐蔽性：静电放电造成的电子产品的损害中，活动的人体带电是一个重要因素！一般情况下，人体所带静电电位都在12KV的范围，在此电压水平的静电人体一般并无直观感觉，而电子元件却在不知不觉中受到损坏！ 请记住：人体只能够感受到超过3000V的静电压，但部分敏感组件所能够承受的却仅有20V！,2.失效分析的复杂性 ：静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精细微小结构特点而费时费力，另外，静电损伤现象也难以与其它原因造成的损伤加以区别。,3.损伤具有潜在性 ：有些电子元器件受静电损伤后，仅表现出产品某些性能参数的下降，

5、但尚未达到完全失效的程度，不进行全面测试往往无法发现，在继续使用的情况下可能发生致命的失效，难以预料又不可实现筛选。,4.损伤的随机性：只要电子元器件接触和靠近超过其静电放电敏感电压阈值的情况存在，就有可能发生损伤，在加工制造到用户使用维护的任一环节都有可能发生，具有很大的随机性！,元器件从生产到使用的整体过程中都会产生静电，依各阶段的可分为： 1.元件制造过程 在这个过程，包含制造，切割、接线、检验到交货。 2.印刷电路版生产过程 收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。 3.设备制造过程 电路板验收、储存、装配、品管、出货。 4.设备使用过程 收货、安装、试验、使用及保养。 5.设

6、备维修过程,哪些电子工业过程会产生静电危害,静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的三种影响： 1静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。 2静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏)。 3静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）。 4静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）,静电对电子产品损害有哪些形式,部分电子器件所能承受静电破坏的静电电压：,部分电子器件所能承受静电破坏的静电电压：器件类型静电破坏电压(V)器件类型静电破坏电压(V)VMoS 30180

7、0 OP-AMP 1902500M0SFET 100200 JEFT 1401000GaAsFET 100300 SCL 6801000PROM 100 STTL 3002500CMoS 2502000 DTL 3807000HMOS 50500肖特基二极管 3003000EDMOS 2001000双极型晶体管 3807000ECL 3002500 石英压电晶体 10000,浪涌造成的退化测试和失效分析举例：,浪涌引起的镜面退化举例：,ESD引起的激光器功率退化举例：,电子束感应电流（EBIC）检测法：,静电导致的退化事例：,Laser镜面退化EBIC照片：,被损坏的器件平面,Laser（激光

8、器）镜面退化SEM（标准）照片：,静电损坏一般机理 ：,1.电压击穿：是指静电电压作用在半导体器件PN结上而导致PN结反向击穿，后果是 导致器件永久性损毁！对于半导体激光器来说，检测器件的反向电阻为零或开路，此时光功率也为零！,PN结V-I特性,纯电阻,电压击穿,2.功率击穿：功率击穿则与静电放电脉冲有关，它与瞬时脉冲的形状，持续时间和能量积聚有关。静电放电电流流过器件内部引起PN结的温度升高，或超过其熔化点，有的可能烧毁内部连接导线，有的引起合金化或造成金属的扩散，最终造成器件永久性的破坏！,3.软击穿：往往当时并未发现器件有明显的损坏，但在今后随时都可能出现失效，对今后电子设备的使用和维修

9、带来极大的隐患！ 需要着重强调的是：对于半导体激光器来说，检测到其伏-安（V-I）特性正常 ，但是不一定就有激光输出！,PN结V-I特性,生产和售后产品失效分类举例：,任何物质都是由原子组合而成：,静电产生：,原子是由原子核和电子所组成，原子核又由质子、中子所组成。质子带正电，中子不带电，电子带负电 。,原子核的构成,原子的构成,在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负电荷平衡，所以对外表现出不带电的现象。,正负电荷平衡时的原子,而由外界作用,如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电荷打破平衡。静电是正负电荷在局部范围内失去平衡时所造成的结果。,任何两

10、个不同材质的物体只要接触后分离就能产生静电！,某些物质摩擦生电的极性和强度排列：,空气人手石棉兔毛玻璃云母人发一尼龙一羊毛铅丝绸铝一纸棉花一钢铁木琥珀蜡硬橡胶镍铜黄铜/银金/铂硫磺人造丝聚酯赛璐珞奥纶聚氨酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯二氧化硅聚四氟乙烯,人体活动产生静电的典型例子：,地毯上行走人体带电电压与时间的关系：,如何防止静电的产生： 1.室内应保持一定的湿度，可勤拖地、勤洒水，或用加 湿器加湿。 2.勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷。 3.梳头发时，先将梳子蘸一下水，便可消除静电； 4.脱衣服之后，用手摸一下墙壁，摸门把手或水龙头之 前也用手摸一下墙，可将体内的静电“放”出去。 5

11、.选择柔软、光滑的棉织或丝织内衣、内裤，尽量不穿化纤类衣物，以使静电的危害减少到最低限度。 6.赤足有利于体表积聚的静电释放。 7.多吃蔬菜、水果、酸奶等酸性食品， 多饮水，同时补充钙质和维生素C， 以减轻静电影响。,人体释放静电之 I-T关系曲线,静电防护指南：,一.在静电安全区域使用或安装静电排除装置 1.在任何情况下都要使用手腕带及脚环； 2.桌垫时常保持清洁，并保证可靠接地； 3.用离子风枪或风枪来中和零件上的静电； 4.现场悬挂醒目的防静电标示。,二.对于静电敏感元件（SSD）使用静电屏蔽容器储运 三.定期检测静电防护系统 1.定期测试手腕带及脚环的接地电阻是否合格： 2.定期测试防

12、静电鞋的体积电阻是否合格； 3.定期测试桌垫、屏蔽袋的防静电性能是否合格。,四.其它应注意的问题 1.避免静电敏感元件与朔胶制品或工具放在一起； 2.所有工具及机器接上地线； 3.遵从静电防护规定及电器安全规定； 4.禁止没采取防静电措施的员工及客人进入静电敏感区域。,生产人员防静电常规措施,工作时静电防护措施,防静电工作台的工作原理和技术特性,工作中元器件与手接触时的静电防护举例,防静电脚环工作原理,电子产品制造环境中防静电技术指标要求,1.防静电地极接地电阻10。 2.地面或地垫：表面电阻值105-1010; 摩擦电压100V。 3.墙壁：电阻值5104-109 4.工作台面或垫：表面电阻

13、值106-109； 摩擦电压 100V； 对地系统电阻106-108。 5.工作椅面对脚轮电阻106-108。 6.工作服、帽、手套摩擦电压300V； 鞋底摩擦电压100V。,7.腕带连接电缆电阻1M； 佩带腕带时系统电阻1-1OM。 脚跟带(鞋束)系统电阻05105-108。 8.物流车台面对车轮系统电阻106-109。 9.料盒、周转箱、PCB架等物流传递器具 表面电阻值103-108; 摩擦电压100V。 10.包装代、盒摩擦电压100V。 11.人体综合电阻106-108。,静电敏感元器件(SSD)运输、存储、使用要求,1.SSD运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装。 2.存放SS

14、D的库房相对湿度：30-40RH。 3. SSD存放过程中保持原包装，若须更换包装时，要使用具有防静电性能的容器。 4.库房里，在放置SSD器件的位置上应贴有防静电专用标签。 5.发放SSD器件时应用目测的方法，在SSD器件的原包装内清点数量。 6.装配、焊接、修板、调试等操作人员都必须严格按照静电防护要求进行操作。,防静电工作区的管理与维护,1.制订防静电管理制度，并有专人负责。 2.备用防静电工作服、鞋、手镯等个人用品以备外来人员使用。 3.定期维护、检查防静电设施的有效性。 4.腕带每周(或天)检查一次。 5.桌垫、地垫的接地性、静电消除器的性能每月检查一次。 6.防静电元器件架、印制板架、周转箱；运输车、桌垫、地垫的防静电性能每六个月检查次。,防静电材料进货检验要求,采取不同措施后检测静电电压的曲线,无绳腕带理论是利用电晕放电的原理来耗散一部分静电，电晕放电也叫尖端放电，是指导体自身带电后，通常需要电压超过1500V，它的尖端部分会对空气放电，以此来耗散静电，但无绳腕带的耗散静电时所需静电电压太高，并不适合电子行业，因为有多少电子元件可以承受