ESD教材一.pptx

1 ESD ESD培训培训 -专题讲座专题讲座 重庆信威通讯重庆信威通讯2课程目标课程目标 ESD是电子可靠性工程的重要组成部分，本教材全面系统介绍了ESD基本知识和正确的静电敏感器件操作方法、ESD防护技术、如何进行ESD控制等知识。通过本教材的学习，可以理解ESD对电子产品的危害，明白ESD控制的重要性，掌握一些ESD防护方法，减少在工作中由于静电产生的危害,提高产品的可靠性为提高电子产品的可靠性打下基础。3ESDESD课程大纲课程大纲一、ESD基本知识二、ESD防护与控制三、员工每日防静电点检表说明 4一、ESD基本知识 静电：静电：就是物体表面的一种处于相对稳定状态的电荷。它所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。l静电放电（静电放电（ESDESD）：）：带有不同静电电势（电位差）的物体或表面之间的静电电荷转移。分接触放电和电场击穿介质放电。l静电及静电放电静电及静电放电-+-+5静电的产生静电的产生静电的产生静电的产生一、ESD基本知识静电的特性静电的特性静电的特性静电的特性一、ESD基本知识作业与静电作业与静电作业与静电作业与静电一、ESD基本知识8ESDESDESDESD的危害的危害的危害的危害 1.吸附灰尘吸附灰尘 缩短产品寿命缩短产品寿命2.放电损伤放电损伤 产品失效产品失效3.电磁干扰电磁干扰 过程中断（不良数据、软件过程中断（不良数据、软件错误、校准失误、处理器停止运作）错误、校准失误、处理器停止运作）一、ESD基本知识9 l现在半导体器件现在半导体器件l变得：变得：l 更加细小精密更加细小精密l 更加复杂更加复杂l 更加静电敏感更加静电敏感l半导体发展趋势半导体发展趋势一、ESD基本知识10 l半导体器件静电敏感性半导体器件静电敏感性一、ESD基本知识11 l电子产品失效情况电子产品失效情况l根据根据RACRAC的统计，在所有硬件故障中，器件的统计，在所有硬件故障中，器件ESDESD失效率失效率占占15%15%，而高静电敏感的器件，而高静电敏感的器件EOS/ESDEOS/ESD失效率高达失效率高达0%0%左左右。右。lESDESD引起半导体器件损伤，使器件立即失效的几率约引起半导体器件损伤，使器件立即失效的几率约10%10%（短路、开路、无功能、参数不符合要求），而（短路、开路、无功能、参数不符合要求），而90%90%的器件则是引入潜在性损伤，损伤后电参数仍符合规定的器件则是引入潜在性损伤，损伤后电参数仍符合规定要求，但减弱了器件抗过电应力的能力，在使用现场容要求，但减弱了器件抗过电应力的能力，在使用现场容易出现早期失效。易出现早期失效。一、ESD基本知识12 ESD引起半导体器件损伤，使器件立即失效的几率约10%（短路、开路、无功能、参数不符合要求），而90%的器件则是引入潜在性损伤，损伤后电参数仍符合规定要求，但减弱了器件抗过电应力的能力，在使用现场容易出现早期失效。静电损伤是一种偶然事件，一般讲是与时间无关的，所以不能通过老练筛选方法加以剔除，相反，在老练过程中，由于器件接地不良，不适当地传递，老练设备不适当地连接等反而会提高ESD失效的百分比。一、ESD基本知识l器件的器件的ESD失效特征失效特征13热熔化热熔化介质击穿介质击穿ESDESD引发引发EOSEOSlESD失效机理失效机理一、ESD基本知识仿真人体模式静电放电仿真人体模式静电放电8kV8kV，放电，放电3 3次次电子扫描电镜照片放大电子扫描电镜照片放大3 3千倍千倍14 对微电路中的一段线路做对微电路中的一段线路做ESDESD实验发现：实验发现：l200V400V200V400V时时线路的阻抗没有发现变化线路的阻抗没有发现变化l00V00V时时微电路的性能指标稍有下降，但微电路的性能指标稍有下降，但仍能通过测试。仍能通过测试。l800V900V800V900V出现了局部熔断和孔洞，线路出现了局部熔断和孔洞，线路阻抗发生了明显变化阻抗发生了明显变化l1000V1000V线路断路，器件被完全损坏。线路断路，器件被完全损坏。一、ESD基本知识l器件器件ESD失效机理实验失效机理实验15ESDESD课程大纲课程大纲一、ESD基本知识二、ESD控制与防护三、员工每日防静电点检表说明 1二、ESD控制与防护 ESD防护与控制是一项工程系统，需要各个环节实施全面的防护与控制，而且实施控制应该以设计、生产为先，即针对产品的静电放电特性进行符合产品要求的静电防护工作，同时对产品的静电敏感特点提出产品的制造工艺、环境要求（EPA等级）、测试装备的防静电要求、包装运输、工程现场、以及用户使用等方面的防静电要求和应采取的措施。我们必须具备的观点：可靠性是设计出来的，是生产出来的，不是检验出来的 ESDESD防护与控制的意义防护与控制的意义1 器件在生产、测试、试验、运输、保管和使用现场必须采取有效措施以消除静电的产生和积累。控制标准按照美国国家标准ANSI/ESD S20.20.Standard for the development of an ESD control program.国际企业和面向海外市场的中国企业可以申请S20.20认证二、ESD控制与防护ESD过程控制主要依据ESD S20.20的要求：H建立静电控制组织结构和防静电文件体系H覆盖所有的区域和个人H全流程稽查和全员培训H随着产品的发展不断提高ESD防护水平以及再培训18ESDESDESDESD控制与成本控制与成本控制与成本控制与成本 硬件投入、管理（操作规范、人员意识）根据产品的静电防护要求实现ESD防护水平和成本的均衡目标ESD控制水平为100v（HBM）二、ESD控制与防护19WhyWho Where WhatHowESDESDESDESD控制要解决的问题控制要解决的问题控制要解决的问题控制要解决的问题 二、ESD控制与防护20ESDESDESDESD控制控制控制控制WHY?WHY?WHY?WHY?v内部的影响内部的影响 时间、成本时间、成本v外部的影响外部的影响 服务、品牌、客户满意度服务、品牌、客户满意度二、ESD控制与防护21减少损失减少损失提高产品质量和可靠性提高产品质量和可靠性提高生产效率提高生产效率提高产品生命周期和运行稳定性提高产品生命周期和运行稳定性静电防护回报达静电防护回报达1:951:95以上以上ESDESDESDESD控制控制控制控制WHYWHYWHYWHY？二、ESD控制与防护22二、ESD控制与防护 l所有接触ESSD的人员，从器件制造商到电子产品最终用户l静电控制要求全员参与，对所有接触静电敏感器件的人员进行培训，提高人员的防静电意识。ESDESD控制控制WHO?WHO?23v全员培训全员培训v全员考核全员考核v稽查改进稽查改进 二、ESD控制与防护ESDESD控制控制WHO?WHO?24二、ESD控制与防护 静电控制要求在产品的整个生命周期内整个生命周期内考虑，考虑控制器件、产品流经的所有环节所有环节，包括来料、库房、加工制造、测试、包装、运输、用户环境、使用、维护等都需要进行静电控制。ESDESD控制控制WHERE?WHERE?EPA(ESD PROTECTION AREA)25控制什么控制什么控制什么控制什么What?What?What?What?环境环境 个人个人 材料材料地板 个人物品 原材料温湿度 工衣 周转材料工作台 工鞋 包装材料工装夹具 接地 工具 二、ESD控制与防护2二、ESD控制与防护 根据发生ESD的三个要素：即Q+M D=ESD静电控制需要：（1）尽量防止和减小静电荷的产生；（2）加速静电荷的逸散泄漏，防止静电荷积累；环境湿度、接地、防静电材料的应用和离子化处理是其主要手段。环境湿度、接地、防静电材料的应用和离子化处理是其主要手段。如何进行如何进行如何进行如何进行ESDESDESDESD控制控制控制控制 How?How?How?How?2二、ESD控制与防护 建立ESD防护体系文件和管理组织建立EPA并定义EPA的防护水平明确防静电标识EPA温湿度控制、地板及接地系统对区域内的所有导体包括人员可靠接地在EPA控制区域操作所有静电敏感器件存储、运输所有静电敏感器件要用防静电包装消除一切不必要的静电产生源离子风机的使用运用12英寸原则测试和监控整个静电控制流如何进行如何进行如何进行如何进行ESDESDESDESD控制控制控制控制 How How?28建立建立建立建立ESDESDESDESD控制规范控制规范控制规范控制规范 二、ESD控制与防护ESD控制方案；ESD培训计划；ESD改进及认证计划；ESD控制技术要求；ESD失效分析指导书；ESD每日员工自查程序；ESD月度稽查表；ESD年度稽查表；ESD防静电控制技术要求与测试规范29设立静电防护区（设立静电防护区（设立静电防护区（设立静电防护区（EPAEPAEPAEPA）二、ESD控制与防护 在通常的电子设备生产、组装和维护现场，各种原因产生的高静电压是很普遍的现象，可能导致静电敏感器件的损伤。因此，有必要提供一个安全的工作区域。静电防护区（EPA）正是为此目的而设计。在进行EPA环境设计时，为达到静电防护的要求应遵循以下原则：抑制静电荷的积累和静电压的产生。安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷。EPA必须达到以下的基本要求：明确的区域界限和防静电警示标志。对区域内的所有导体包括人员可靠接地。消除一切不必要的静电产生源。用12英寸原则，即ESSD必须远离静电源至少30厘米处。30重庆信威重庆信威重庆信威重庆信威EPAEPAEPAEPA区的划分区的划分区的划分区的划分 二、ESD控制与防护区域 ESD防护要求 一级EPA 1、静电敏感度等级防范要求为100V，应尽量避免产生100V以上的静电电荷源，如不能避免，应通过有效方式消除。2、采用金属围拦（链式）与其它区域分隔开并作好ESD标识，未采取有效防静电措施的人员、设备、物料、工具等皆不得入内。3、进入本区域应作好人员防静电要求，包括防静电工衣、工帽、工鞋（鞋套）、腕带或手套并作人体综合电阻测试合格后才能进入。二级EPA 1、静电敏感度等级防范要求为250V，应尽量避免产生250V以上的静电电荷源，如不能避免，应通过有效方式消除。2、采用防静电标识与其它区域分隔开，未采取有效防静电措施的人员、设备、物料、工具等皆不得入内。3、进入本区域应作好人员防静电要求，包括防静电工衣、工帽、工鞋（鞋套）、腕带或手套并作人体综合电阻测试合格后才能进入。31防静电标识防静电标识防静电标识防静电标识 二、ESD控制与防护32材料的电特性材料的电特性材料的电特性材料的电特性 l导体导体l静电释放材料静电释放材料l绝缘体绝缘体二、ESD控制与防护33防静电工作服防静电工作服防静电工作服防静电工作服 工衣、工鞋（鞋套）、腕带、手套工衣、工鞋（鞋套）、腕带、手套二、ESD控制与防护34防静电包装材料的使用防静电包装材料的使用防静电包装材料的使用防静电包装材料的使用 二、ESD控制与防护35周转工具的清洁和接地周转工具的清洁和接地周转工具的清洁和接地周转工具的清洁和接地二、ESD控制与防护3 操作前的检查：操作前的检查：操作前的检查：操作前的检查：EPAEPAEPAEPA接接接接地系统、材料、静电源地系统、材料、静电源地系统、材料、静电源地系统、材料、静电源二、ESD控制与防护3防静电工作台防静电工作台防静电工作台防静电工作台ESD Protective WorksurfaceCommon Point GroundTo Auxiliary GroundRE:Resistor between CPG&Worksurface/mat:Where provisions are not made/required-a direct connection is recommended.Resistor may be required for purposes other than ESDConductive worksurfaces shall be hard connected.ESD Protective MatGpTo Equipment Ground Resistance of these conductors shall be 1 GpGpGpWrist Strap Connector二、ESD控制与防护38防静电工作台防静电工作台防静电工作台防静电工作台二、ESD控制与防护39接地要求接地要求接地要求接地要求 Equipment10 Ohms10 to 10 Ohms1210 Ohms二、ESD控制与防护40防静电工作台组成防静电工作台组成防静电工作台组成防静电工作台组成 二、ESD控制与防护离子风机离子风机防静电防静电桌桌 垫垫防静电防静电工作台工作台屏蔽袋屏蔽袋防静电防静电地地 板板警示标志警示标志防静电工作椅防静电工作椅接地线接地线手腕带手腕带41防静电测试参数防静电测试参数防静电测试参数防静电测试参数 静电电压静电电压材料表面电阻、体积电阻材料表面电阻、体积电阻接地电阻接地电阻二、ESD控制与防护42防静电测试仪器防静电测试仪器防静电测试仪器防静电测试仪器 静电场测试仪静电场测试仪兆欧计兆欧计接地电阻测试仪接地电阻测试仪/万用表万用表二、ESD控制与防护43简易表面电阻测试简易表面电阻测试简易表面电阻测试简易表面电阻测试 二、ESD控制与防护44简易表面电阻测试简易表面电阻测试简易表面电阻测试简易表面电阻测试 二、ESD控制与防护45人体综合电阻测试仪人体综合电阻测试仪人体综合电阻测试仪人体综合电阻测试仪二、ESD控制与防护4离子风机离子风机离子风机离子风机二、ESD控制与防护4环境控制环境控制环境控制环境控制 温湿度控制、灰尘处理温湿度控制、灰尘处理 温度：温度：20203030 相对湿度：相对湿度：30300%0%物料分区物料分区 防静电区、非防静电区、坏件区、操作区、防静电区、非防静电区、坏件区、操作区、办公区、备用包材区、杂物区办公区、备用包材区、杂物区二、ESD控制与防护48EPAEPAEPAEPA区内特殊情况处理区内特殊情况处理区内特殊情况处理区内特殊情况处理 1.原则上不允许高静电产生材料进入EPA区域，因实际需求必须进入EPA的高静电产生材料需要进行适当的控制。2.EPA内存在高于100V的静电源必须采取正确的防静电处理措施，如显示器、键盘、工具和装备上的静电源、特别是必须进入EPA的高静电生产物料（如不防静电的包装材料，产品上的塑料制品等）。防静电处理的主要措施有离子化、防静电剂、屏蔽、接地等。3.对于无法避免的EPA区内的高静电情况，还可以采取隔离的方法，保证EPA内任何可能静电压超过100V的物体应该保持距离静电敏感器件30厘米以上。4.在EPA区内可以设立专门的静电控制区，如办公区、包装和拆包区、周转工具区等。必须划分明显的区域，且用黄底黑字的地板胶带将该区围起，并设立明显的指示牌标志，告诫高静电产生材料、工具、设备等不得在该区外使用。高静电产生材料、工具、设备和ESSD生产区至少保持1米以上的距离，ESSD不得在无包装的情况下带入该区。二、ESD控制与防护49防静电操作注意问题防静电操作注意问题防静电操作注意问题防静电操作注意问题 三芯插头和二芯插头三芯插头和二芯插头烙铁的接地烙铁的接地仪器、设备的对接与接地仪器、设备的对接与接地裸手拿持裸手拿持 ESSDESSD失效样品的处理失效样品的处理二、ESD控制与防护50ESDESD课程大纲课程大纲一、ESD基本知识二、ESD防护与控制三、员工每日防静电点检表说明 51员工每日防静电点检表说明员工每日防静电点检表说明 三、员工每日防静电点检表说明项目点检要求点检工具点检方法点检频次防静电服进入静电敏感区必须穿防静电服。目视日/2次防静电衣必须在更衣室更换,不允许在ESD区域穿或脱防静电衣。目视日/2次禁止在防静电衣上附加或佩带与工作无关的金属物品或装饰品。目视日/2次防静电衣应保持清洁,工作服的洗涤应尽量采用简易方法进行,要避免受到较强的机械和化学操作的洗涤。目视日/2次不能把非防静电衣的衣领翻出盖住防静电衣的衣领,须将所有扣子均扣好.非防静电衣的长度不能长过静电衣,不准将防静电衣的袖子挽起,不准将手表、手饰等与工作无关的装饰物品露出防静电衣外。目视日/2次防静电帽防静电帽应正确佩戴，帽沿朝前头发不能露出防静电帽外后脑部分的短细的头发不能超过防静电衣领外。目视日/2次其他参照防静电服的要求。目视日/2次防静电工作鞋防静电鞋必须与防静电衣配套使用，同时防静电鞋底应具有使人体与大地构成回路的材料和结构。目视日/2次穿防静电鞋时或穿棉质袜子，或不穿袜子，不得另加鞋垫，特别是绝缘性鞋垫。不得在鞋底粘贴绝缘胶片或其它涂料。目视日/2次52员工每日防静电点检表说明员工每日防静电点检表说明 防静电腕带每班开工前，每位员工都应自检防静电环是否正常，并作好记录，只有测试合格，才可以进入静电敏感区域工作。测试仪记录日/2次进入静电敏感区域应将防静电环连接好，与皮肤完全接触，保证防静电环正常有效的工作。目视日/2次对静电敏感器件，需先戴好防静电环，再拿静电敏感器件ESSD,先放下静电敏感器件ESSD，再拔防静电环。目视日/2次防静电线的有效长度是2.5米，在使用防静电环的过程中，不可过度拉扯而超过它的有效长度，不可折断防静电线，不可冲洗防静电环，拔插时不可通过拉防静电线来完成，不可在防静电环金属片上加水等，要注意正确使用和妥善保护好防静电环。目视日/2次各线组长和生产主任应确保本线员工在需要的岗位都正确佩戴好静电环，不能松脱，更不能戴在袖子上。IPQC负责对在线员工静电环实际佩戴状况抽测一次，抽查人数为每条生产线总人数的10，抽测结果记入静电环抽查记录。记录日/2次如果你工作台上有接地系统监控仪，必须插入腕带插头，检查监控仪工作是否正常。腕带插座腕带连接插座接触良好，无松脱现象。目视日/2次防静电手套指套在不便使用有绳防静电腕带的岗位，如流动操作岗位，须使用防静电手套。目视日/1次定期更换破，旧和脏的防静电手套和指套。目视日/1次防静电手套或指套的防静电特性检查请参照防静电服的要求。目视日/1次三、员工每日防静电点检表说明53员工每日防静电点检表说明员工每日防静电点检表说明 防静电工作台防静电工作台在日常使用中，必须确保正常接地状态。目视日/1次防静电工作台上不允许存放塑料盒、橡皮、玻璃、白色塑料袋等易产生静电的物品，图纸、资料等应放入防静电文件袋中。检查工作区所有ESD敏感器件、单板都放置在防静电周转工具或包装中确定你的工作区内、防静电周转工具和包装中没有不允许的或未经处理的静电源。工作区内必须存在的一些静电源远离ESD敏感器件和敏感单板30厘米以上。保证明显而严重的静电源远离防静电工作区1米以上。确认你的工作台台垫为防静电台垫，工具为防静电工具。确认你的工作区域所有防静电工具都有ESD标识。确认在你的工作台上的清洁用品、溶剂、喷雾器、胶纸等工具材料已被EPA区域责任人确认可以使用。如果你的工作台装了离子风机，在工作时应打开，并保证其位置正确。目视日/1次设备测试工装每日对设备的接地线进行检查，要求接地点和设备的接地点相通。万用表测试日/1次检查设备和工装的接地点必须牢固，无松开现象。万用表测试日/1次电动起子电动起子电线外壳部分应实行硬接地，并进行测试保证接地良好.万用表测试日/1次电烙铁电烙铁电力线外壳部分应实行硬接地，并进行测试保证接地良好。万用表测试日/1次温度湿度防静电区域温度15-35湿度45%-5%温度计 测试日/1次周转车周转车必须有接地的链条和大地保持良好接地。目视日/1次三、员工每日防静电点检表说明54员工每日防静电点检表说明员工每日防静电点检表说明 周转箱对PCBA和元器件必须使用防静电的周转箱盛装，不防静电的器具不得进入敏感区域。目视日/1次环境不允许不符合防ESD规范的人员进入你的EPA控制区域。点检人确认人(每周由专职人员进行一次确认)三、员工每日防静电点检表说明55