ESD器件测试方法.pptx

ESDtestTaditel(Changzhou)AutomotiveElectronicsLimited2024/5/22 周三1目录Contents1静电与静电放电ElectrostaticChargeandElectrostaticDischarge2静电防护基本手段BasicTechnologyofElectrostaticProtection3ESD管理与控制ESDManagementandControl4ESD静电接地系统ESDGroundingSystem5防静电地板FloorMaterials6防静电台垫Worksurfaces7移动设备MobileEquipment8操作工具Hand-heldTool9防静电工作服Garments10防静电鞋/鞋束Footwear11防静电手腕带WristStraps2024/5/22 周三21静电与静电放电ElectrostaticChargeandElectrostaticDischarge静电（ElectrostaticCharge）：静止不动的电荷ElectricChargeatrest电荷ElectricCharge：得到或失去电子Anabsenceorexcessofelectrons静电放电（ElectrostaticDischarge）：由于一个高电场引起的快速、自发的电荷转移。Therapidandspontaneouschargetransferduetothehighelectricfield.2024/5/22 周三31.1常见的静电产生方式Commonwaysofthegenerationofelectrostatic接触分离起电（最常见摩擦起电）TheSeparationandContactElectrification静电感应ElectrostaticInduction断裂起电（分裂起电、破碎起电）BreakingElectrification剥离起电StrippingElectrification离子溅射IonSputtering传导带电ConductionElectrification电容效应CapacitanceEffect2024/5/22 周三41.1.1摩擦起电Triboelectrification影响摩擦产生的静电的大小的因素Factorsthataffecttheelectrostaticchargeofthefrictiongeneratedelectrostatic：-互相摩擦的材料FrictionMaterials；-接触的紧密程度TheTightnessofContact；-分离的速度TheSpeedofSeparation；-接触面的洁净度SurfaceCleanliness；-其他物理和化学因素OtherPhysicalandChemicalFactors：表面粗糙度、环境因素等2024/5/22 周三51.2静电序列Triboelectricseries玻璃Glass尼龙Nylon羊毛Wool丝绸Silk纸张Paper聚亚氨脂Polyuerethane棉花Cotton木材Wood硬橡胶HardRubber聚酯薄膜Mylar丙烯酸Acrylic聚酯Polyester铁弗龙TeflonPositiveNegative2024/5/22 周三61.3影响带电的因素Theinfluencingfactorsofcharged物质的性质Natureofmaterial表面特性Surfacecharacteristic作用力的大小、速度、频次、时间等Actingforce环境因素：温度、湿度Environmentalfactor：temperature,humidity温度升高，物质活性增强，摩擦电压增加；同时温度升高的部分物质的导电性增强，易于消除静电。物体带电历史Historyofchargedobjects2024/5/22 周三71.4电子器件ESD敏感度分级试验模型ElectronicdevicesESDsensitivityclassificationtestmodel人体带电模式-HBM:ESDSTM5.1机器模型-MM:ESDSTM5.2带电器件模型-CDM:ESDSTM5.3.1场感应模型-FICDM2024/5/22 周三81.4.1人体带电模型HBM人体是产生静电危害的最主要静电源之一。当带电的人体接触或靠近ESDS元器件时，该元器件有可能被直接静电放电或者强静电场所损坏。ThechargedhumanbodyisoneofthemainelectrostaticsourceofESDdamage.ClassVoltage Range0=8000V2024/5/22 周三91.4.2机器模型MM主要模拟机械臂、机械手等金属部件带电后对电子元器件的破坏与影响。放电电阻要比人体模型小很多，因此破坏性更大。DischargeresistanceofMMismorelessthanHBM.MoredestructivethanHBMClassVoltage RangeM1=400V2024/5/22 周三101.4.3带电器件模型CDM器件接触带电体或感应带电后，遇地放电从而造成伤害AsourceofdamagefortheCDMistherapiddischargeofenergyfromachargeddeviceClassVoltage RangeC1=2000V2024/5/22 周三112静电防护的基本技术手段BasicTechnologyofElectrostaticProtection等电位连接EquipotentialBounding接地Grounding静电中和ElectrostaticNeutralization静电屏蔽ElectrostaticShielding增湿Humidifying材料控制MaterialControl人体静电控制TheHumanBodyElectrostaticControl防护区域（EPA）的设置EPASetting2024/5/22 周三122.1等电位连接Equipotentialconnection原理：让可能接触敏感器件的表面处于等电位，避免静电放电发生Theory:EquipotentialconnectthesurfaceofeverydevicethatmaytouchtheESDS.2024/5/22 周三132.2接地Grounding原理：将产生的静电通过接地电线泄放到大地，避免静电的累积，从而避免静电放电。Theory:Dischargetheelectrostaticchargethroughthegroundingwiretotheground2024/5/22 周三142.3静电中和Electrostaticneutralization原理：电离空气产生正负离子，中和产生的静电荷Theory:Neutralizestaticchargeswithpositiveandnegativeionsproducedbyionizeair2024/5/22 周三152.4增湿Humidifying原理Theory：增加空气湿度，可以增加空气的导电性，减少静电的产生和积累。湿度控制只能作为ESD控制的“安全网”，不能作为主要的控制手段Humidifyingcannotbethemaincontrolmethod10%-20%RH65%-90%RH在地毯行走 walk on the carpet35，0001,500在乙烯基地板上行走Walk on the vinyl flooring12，000250坐在凳子上sit on the stool6，000100拾起塑料袋 pick up a plastic bag20，0001，2002024/5/22 周三162.5材料控制Materialcontrol材料分类materialsclassification：导体conductor105消散体Dissipative105R1012控制方法Controlmethod：-1、选用不产生或少产生静电的材料-1、Usematerialsthatproducelesselectrostaticcharge-2、对材料表面进行处理surfacetreatment-使用表面活性剂（抗静电剂）usesurfactant-增加表面光洁度Increasesurfacesmoothness-使用台垫、地垫等Usedeskmatorgroundmat-表面涂敷Coatingsurface2024/5/22 周三172.6人体静电控制Thehumanbodyelectrostaticcontrol人体起电方式Thewayofhumanbodyelectrification-接触分离起电TheSeparationandContactElectrification-感应起电ElectrostaticInduction-传导起电ConductionElectrification-吸附起电adsorptionElectrification人体静电的危害Theharmofhumanbodyelectrostatic：-危险场所的点火源ignitionsource-电子行业的ESD源ESDsourceinelectronicsindustry-二次伤害secondarydamage-静电噪声electrostaticnoise2024/5/22 周三182.7静电放电保护区域EPA电子工厂中静电防护环节EPAinclude：来料检验IPC、库房Warehouse、元件装配componentassembly、焊接welding、设备安装equipmentinstallation、包装运输packagingandtransportation。在EPA和非EPA之间转移物料，需要采用ESD防护MaterialneedESDprotectionwhentransferbetweenEPAandno-EPA；EPA应有指示牌、界线标，并按照标准统一定义SignpostandlimitmarkarenecessaryforEPA；在EPA工作台上划出操作区域，物料存放区和记录填写区，确保静电源远离敏感器件30厘米以上Theprocessrequiredinsulatormustbemorethan30cmfromESDSitem；所有非必要的绝缘体必须从EPA中移除AllnonessentialinsulatorsshallberemovedfromtheEPA。2024/5/22 周三193ESD管理与控制ESDManagementandControl静电控制要求全员参与，对所有接触敏感器件的人员进行培训，提高人员的防静电意识。ESDcontrolrequiresallstaffparticipation.EveryonewhowilltouchESDSneedtobetrainedtoimprovetheAnti-staticconsciousness静电控制管理和纠正的主要手段是稽查：员工自查、周度稽查、月度稽查、季度稽查、年度稽查。Auditisthemainwayofelectrostaticcontrolmanagement静电控制水平的评估以控制措施的实施和管理为依据：硬件改善、操作规范、人员意识。Assessofelectrostaticcontrolisaccordingtoimplementandmanagementofcontrolmeasures2024/5/22 周三204ESD静电接地系统ESDGroundingSystemESD接地技术标准：ESDS6.1ESDS20.20接地目的MainPurposeofGrounding-安全Safety-建立公共零电位点Establishpointofcommonzeropotential-Infinite“sink”fordissipatingcharges-Infinite“sink”forabsorbingEMISafety2024/5/22 周三214.1EPA的接地与电气安全GroundingofEPAandElectricalSafety2024/5/22 周三224.1.1EPA的接地安装注意事项InstallationNotesofGroundingofEPAEPA接地系统包括GroundingofEPAinclude：-人体防静电接地humanbodystaticelectricityprotectiongrounding-地坪防静电接地Floorstaticelectricityprotectiongrounding-操作装置和仪器防静电接地instrumentstaticelectricityprotectiongrounding2024/5/22 周三234.1.2电气安全ElectricalSafetyEPA内的人身安全是第一位的Personalsafetyisthemostimportant。设计时应该考虑防护区域内可能存在的危害电压电平和接地失效Thefailureofgroundingmustbetakenintoconsideration。必须采取多重保护Multi-protectionisnecessary。作为一项附加的人身安全措施，用电设备可以使用GFCI（Groundfaultcircuitinterrupters）Asanadditionalpersonalsafetymeasure,GFCIcanbeused。2024/5/22 周三244.2防静电接地ESDS6.1aaa2024/5/22 周三254.2防静电接地ESDS6.1在EPA环境中使用的各ESD技术因素（除二级技术因素外）的所有接地导体均应连接到等电荷点。公共接地点可以是接线条、汇流排或其它方便使用的接线方式。使用电阻计测量这些公共接地点，所得电阻值不能大于1ohm。AllofthegroundingconductorsfromeachoftheESDtechnicalelements(excludinglevel2technicalelements)usedwithinanEPAshallbeterminatedatthesameelectricallyequivalentpoint.Thecommonpointgroundmaybeaterminalstrip,busbaroranyotherconvenientconfigurationthatis,withinitself,electricallycontinuoustonogreaterthan1ohmmeasuredfrompointtopointwithanohmmeterasspecifiedinparagraph6.1.1.SeeFigure1,Figure1AandFigure1B.2024/5/22 周三265防静电地板FloorMaterials检测标准TestStandard：-ANSI/ESDSTM7.1FloorMaterialsCharacterizationofMaterials-ANSI/ESDSTM97.1-ANSI/ESDSTM97.22024/5/22 周三275.1测试仪器TestEquipment(refertoESDS7.15.1)电阻测量仪ResistanceMeasuringMeters测试电极Electrodes-柱状，重量：2.27kg+/-0.06kg（5pound+/-2oz）-直径：63.5+/-0.25mm（2.5inches+/-0.1inches）-硬度：50-70；电极本身的电阻小于1000ohms，在不大于10V的电压下测试2024/5/22 周三285.1测试仪器TestEquipment(refertoESDS7.15.1)实验室评估LaboratoryEvaluations：-1.010E6ohms，100v+/-5%-测量范围：2.010E3ohms1.010E10ohms-精度+/-10%验收评估InstalledorAppliedMaterial：-1.010E6ohms，100v+/-10%-测量范围：2.010E3ohms1.010E10ohms-精度+/-20%2024/5/22 周三295.2电阻测试ROCEDURES(refertoESDS7.16.2)接地电阻测试ResistancetoGroundablePoint（refertoESDS7.16.2.1）：-使用70%以上的异丙醇清洁电极，自然晾干；-在验收测试前，地板、地垫、地板漆需要按照制造商的推荐进行清洁；-在验证使用之中的地板、地垫和地板漆的符合性时，不需要进行清洁，在使用条件下进行测试；-在接地点，电极分别与测试仪连接，测试并记录地面到接地点的电压和电阻；-相邻的地面至少测5次，或者每500m2至少测试5次（取2者间测试次数多的），每5点中至少3点取在有明显脏污的地方；地板垫至少每2平方米取一个点。2024/5/22 周三305.2电阻测试ROCEDURES(refertoESDS7.16.2)点对点电阻测试ResistancePoint-to-Point（refertoESDS7.16.2.2）：-使用70%以上的异丙醇清洁电极，自然晾干；-在验收测试前，地板、地垫、地板漆需要按照制造商的推荐进行清洁；-在验证使用之中的地板、地垫和地板漆的符合性时，不需要进行清洁，在使用条件下进行测试；-连接两个电极，测试并记录点对点的电压和电阻；-相邻的地面至少测5次，或者每500m2至少测试5次（取2者间测试次数多的），每5点中至少3点取在有明显脏污的地方；地板垫至少每2平方米取一个点。2024/5/22 周三315.3测试报告ReportingofTestResults(refertoESDS7.16.3)测量电阻值：RTG,PTP测试电压testvoltage日期，测试时的温湿度testdate,temperature,relativehumidityattimeoftesting实际环境处理的条件，测试设备，试样底板actualdurationofcondition,testequipmentused测试的位置specimensubstratetowhichthesampleisapplied测试结果testresult2024/5/22 周三326防静电台垫Worksurfaces检测标准TestStandard：-ANSI/ESDS4.1WorksurfacesResistanceMeasurement-ANSI/ESDSTM4.22024/5/22 周三336.1测试仪器TestEquipment(refertoESDS4.16.1)欧姆表、电源电流表ResistanceMeasuringApparatus(Meter)：+/-10%材料评估Formaterialevaluationtests：-10E5ohms，电压要求：100+/-10V安装后测试Forinstalledworksurfacetests：电压要求：100+/-10V测试电极Electrodes：-柱状，重量：2.27kg+/-0.06kg（5pound+/-2oz）-直径：63.5+/-0.25mm（2.5inches+/-0.1inches）-硬度：50-70；两电极间电阻小于10kohms2024/5/22 周三346.1测试仪器TestEquipment(refertoESDS4.16.1)温湿度EnvironmentalTestChamber：-湿度：12+/3%RH，50+/-5%RH;-温度：23+/-1C-湿度计：+/-3%RH测试用表面Supportsurface：点对点电阻大于10E12ohms2024/5/22 周三356.2桌面电阻测试ResistanceTest(refertoESDS4.16.36.4)初装后验证VerificationofInstalledWorksurface：-测试前准备Preparation：使用70%以上的异丙醇清洁电极，15分钟后测试；-接地电阻测试ResistancetoGroundablePoint；-点对点电阻测试Resistancebetweentwopointonthesurface；-测试报告Reportingtestresults：温湿度、测量结果、测量仪器的精度。周期性验证Periodicworksurfacetesting：-测试前准备Preparation：清理桌面，但不要清洁；-接地电阻测试ResistancetoGroundablePoint；-点对点电阻测试Resistancebetweentwopointonthesurface；-测试报告Reportingtestresults：温湿度、测量结果、测量仪器的精度。2024/5/22 周三366.2桌面电阻测试ResistanceTest(refertoESDS4.16.36.4)推荐范围ResistanceGuidelines：-接地电阻：10E6ohmsto10E9ohms-点对点电阻：=10E6ohms两点间电阻过小可能对影响人身安全2024/5/22 周三377移动设备MobileEquipment检测标准TestStandard：-ANSI/ESDSTM12.1SeatingResistiveMeasurement-GJB30072024/5/22 周三387.1测试仪器TestEquipment(refertoESDSTM12.15.1)欧姆表、电源电流表ResistanceMeasuringApparatus(Meter)：+/-10%；测试电压10+/-1V，100+/-10V测试电极Electrodes：-柱状，重量：2.27kg+/-0.06kg（5pound+/-2oz）-直径：63.5+/-0.25mm（2.5inches+/-0.1inches）-硬度：50-70；电极本身的电阻小于100ohms-金属板：127mm254mm1.6mm测试环境EnvironmentalTestChamber：-湿度：12+/3%RH，50+/-5%RH;-温度：23+/-1C-湿度计：+/-3%RH2024/5/22 周三397.2电阻测试ResistantTest静电泄露电阻：=0.5watt；-直流毫安表DcMilliammeter：1.020mA；-VOM（voltohmmeter）：0100+/-10%ohm2024/5/22 周三428.1烙铁头接地电阻测试（热烙铁头HotIron）(refertoESDSTM13.1)测试Procedure：-连接测试装置connectthetestdevice，负极与UUT（uniteundertest）的接地点连接，UTT保持“开”，温度为工作温度-检查测试装置checkthetestdevice：用导线和2ohms的电阻测试，误差为4%；-清洁烙铁头cleantheiron，触碰电极的镀锡区，读书稳定时记录；计算1mV=0.1ohms；Spec：=0.5watt测试Procedure：-校准欧姆表calibratetheohmmeter，读数应在1.82.2ohms-测试烙铁头和接地点之间的电阻，记录measuretheresistancebetweenironandgroundandrecordthevalue-更换欧姆表的表笔极性测试，记录changethepolarityofthepensoftheohmmeterandtestagain.Writedownthevalue-Spec：=2.0ohms2024/5/22 周三448.3烙铁头电压和电流测试TheTestofVoltageandCurrent(refertoESDSTM13.1)测试仪器TestEquipment:-测试电极Electrodes：厚度为0.062inches（2.44mm），2oz（56.7g）,附铜的单、双面印刷电路板；-电压表或者VOM，10Mohms输入电阻，精度+/-10%，量程1020mV；-GFI（接地错误断路器）,如果测试电流，则需要使用在线开关盒；-电流表：精度+/-10%，量程110mA2024/5/22 周三458.3烙铁头电压和电流测试TheTestofVoltageandCurrent(refertoESDSTM13.1)电压测试VoltageTest：-连接电压表的负极到接地点，接入电源达到工作温度，将电压表设定到交流mV档，清洁烙铁头，将正极与烙铁头相连，稳定时读取数据并记录。-如果需要测试直流电压，重复上述步骤，记录。-Spec：=20mV。电流测试CurrentTest：-连接测试线路，测试烙铁头开路时的电流。-打开电烙铁到工作温度，连接烙铁头和测试电极，测量电流。-Spec：48h-按照右图进行连接，并使用100V电压进行测试，记录数据2024/5/22 周三509.2防静电工衣测试Procedure(refertoESDSTM2.15.4)点对点电阻测试PointtoPointTestProcedure：-对样品进行环境处理：23+/-3C，12+/-3%RH，48h-将工衣摆放在绝缘工作台上，放电极，并使用100V电压进行测试，记录数据2024/5/22 周三5110防静电鞋/鞋束Footwear测试标准TestStandard：-ANSI/ESDSTM9.1-ANSI/ESDSTM97.1-ANSI/ESDSTM97.22024/5/22 周三5210.1鞋类电阻测试（ANSI/ESDSTM9.1）测试仪器TestEquipment(refertoESDSTM9.15.1)：-电阻测试仪ResistanceMeasuringApparatus(Meter)：100V+/-5%DC开路电压，能够测量10E6ohms以上的电阻，测试导线和地之间分离-电极Electrodes：正极有一片铝箔构成，铝箔需要均匀的尽可能最大的和待测鞋类的内表面接触，每一轮新的测试或用旧时，需要更换铝箔；负极有一片比鞋底面基大的不锈钢板构成，测试时放在表面电阻大于10E13ohms的绝缘表面。-砝码Weight：袋装的25pounds（11.35kg）钢球（#6或者更细）。-环境测试箱EnvironmentalTestChamber：12%RH+/-3%和50%+/-5%，23+/-3C；温度计的精确度为+/-3%2024/5/22 周三5310.1鞋类电阻测试（ANSI/ESDSTM9.1）测试步骤Procedure(refertoESDSTM9.15.2.3)：按照下图，设定电阻表电压达到100V进行测试，记录测试结果。2024/5/22 周三5411防静电手腕带WristStraps测试标准TestStandard：ANSI/ESDS1.1FortheProtectionofElectrostaticDischargeSusceptibleItems-WristStraps2024/5/22 周三5511.1手腕带连续性和电阻测试WristStrapContinuityandResistanceTest测试仪器TestEquipment：-测试架ATestFixture-欧姆表Anohmmeter：50kohms100Mohms，开路电压opencircuittestvoltage730VDC2024/5/22 周三5611.1手腕带连续性和电阻测试WristStrapContinuityandResistanceTest测试步骤Procedure：（refertoESDS1.15.1.2）-安装测试腕带，保证圆棒活动自如；-利用欧姆表进行测试，一端接在固定圆棒上，一端接在手腕带接地线上，测试并记录。2024/5/22 周三572024/5/22 周三58