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ESD静电防护培训课程Created by:颜林序言序言 随着电子科技的高速发展，我们电子产品的体积也越来越细小,工艺越来越复杂,半导体材的质要求也是越来越高.而静电对半导体的破坏却因半导体的高集成化而变得加容.静电防护是一个全员参与的系统工程。为确保产品的质和提升客户的满意,我们必须在静电的防护方面作出有效的动,来达成我们的质目标,才能好地提升公司声誉、增加公司利润。ESD防护体系ESD防护系统构成硬件部分1.人体静电防护用品 2.生产防护设施3.周转防护用品 4.包装防护用品5.ESD环境控制系统 6.静电消除设备7.生产设备接地 8.特殊防静电用具(品)9.静电测试设备软件部分1.人员培训 2.ESD防护文件3.相关防静电专业标准 4.规章制度/操作规范5.完整的质量保证体系 6.各种防静电警示标志7.零件/产品储存和运输要求ESD防护系统的组成ESD课程简介1、ESD的定义2、ESD标识3、静电的产生4、静电的危害5、静电的消除方法6、ESD防护要求7、ESD检测仪器8、ESD相关技术要求一、ESD的定义1、ESD中文意思：静电放电或静电释放英文全称：Electro Static Discharge2、什么是静电？简单讲就是静止不动的电荷就是静电3、什么是ESD（静电放电）？电荷在不同电位物体间相互转移而出现瞬间放电的现象4、ESDS(Electrostatic Discharge Sensitive)静电敏感度是一种描述产品受ESD损害的敏感程度5、SSD（static sensitivity device）静电敏感器件是一种易受ESD损坏的静电敏感元器件(如IC、晶体管等)一、ESD的定义a.ESD产生原理 具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移（Electro-Static-Discharge）通常指在静电场的能量达到一定程度之后，击穿其间介质而进行放电的现象.b.现实生活中的ESD现象闪电冬天脱掉化纤面料衣服，听到啪啪的响声冬天或干燥天气碰到金属部件（门锁）,人体被电到干燥的气候里人梳头发时头发顺着梳子飘动塑胶片吸附碎纸片接触门锁被电碎纸片吸附在塑胶纸上雷电b.放电与电极特性之关系二、EPA、ESD标识二、EPA、ESD标识1、EPA（Electrostatic Protected Areas）中文意思：静电防护区生产线ESD防护区警示线ESD防护区警示牌2、ESD标识：（静电敏感器件标识、静电防护标识）静电敏感器件标识静电防护标识此2种标识均表示接触此材料前需做好防静电工作三、静电的产生1、摩擦：如接触、操作、移动产品均会发生摩擦，均产生了静电。三、静电的产生2、感应:如产品放在缘绝体旁边时，产品会感应到静电并发生静电放电3、低湿度:湿度低于30%RH时极易产生静电4、分离:胶布、标签纸的分离均会产生极高的静电四、静电的危害四、静电的危害 主要分为3类：电子产品的危害（损坏/损伤）人身安全（人体电击）火灾、爆炸（油库起火爆炸）电子产品的危害分类2种：突发性（损坏）：当时就破坏产品导致不良产生（主要现象有：功能失效、测试不良等），发生机率占ESD损坏率为的10%。潜在性（损伤）：当时发现不了（主要现象有：测试数据不稳定、产品的寿命缩短、而造成不满意的客户），发生机率占ESD损坏率为的90%。ESD损坏电子产品最小电压为20电子产品受ESD损坏的4个特点隐蔽性：人体带电是电子产品静电损伤主因，但因为人体所感知的静电放电电压为23KV小于3KV的人体静电，对人而言几乎无法感知。复杂性：电子产品有精，细，小的结构特点而失效分析相当复杂,如此有些静电损伤现象难以与其它原因造成的损伤加以区别 随机性：只要电压超过或接近静电敏感电压阀值,就可能对零件造成损坏;静电的产生和放电都是瞬间发生的，及难预测和防护;在生产的各个环节均可能发生。潜在性：有些元器件在损伤后并不马上表现出来,只是性能下降,并不马上失效;但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患 主要损坏模式分为3类：人体模型(HBM)：人员未接地接触产品,造成产品损坏 机器模型(MM)：产品接触放置在未接地的工装、仪器、设备上,造成产品损坏 带电器件模型(CDM)：本身带电的材料或产品接触放置于导体上,造成产品损坏ESD损坏途径模式人体与静电电压的判定标准小于3000V的静电是看不见、摸不着的可感受的ESD电压都在 3,000volts以上可感受的ESD电压都在 6,000volts以上可看到的ESD电压都在 8,000volts以上各种组件的静电敏感五、静电的消除方法五、静电的消除方法静电的消除方法 消除方法主要分为类：减少、防止静电的产生1、屏蔽（静电衣、帽、包装袋、周转容器等）2、耗散（ESD防护设施）3、加湿（温湿度控制）消除静电1、接地（人体、工装、仪器、设备、周转设施接地）2、中和（离子风机）静电衣帽、包装袋、周转容器等1、屏蔽ESD防护设施2、耗散温湿度计温湿度记录表3、加湿（温湿度控制）:温度：234 湿度：6015%RH人体、工装、仪器、设备、周转设施4、接地离子风机5、中和ESD防护装备 人体防护用品(静电衣帽、鞋、手环、手环报警器、手套、手指套)生产防护施设（静电皮、地板、箱、盒、框、托盘、袋）工装、仪器、设备、设施接地（烙铁、电批、设备、仪器、工装、台垫）周转、包装防护用品(静电包装袋、物料车、物料架)辅助工具、材料(静电镊子、刷子、IC吸笔、棉签等)静电消除设备（离子风机）生产环境控制（温湿度控制）检测仪器（人体综合测试仪、静电手环测试仪、表面静电压测试仪、离子风机测试仪、表面电阻测试仪、万用表等）六、ESD防护要求ESD防护总要求1.所有进入ESD防护区域的人员必须按要求穿戴好防静电着装，接触ESD敏感元器件或组件的时必须先做好防静电工作。2.所有生产过程中使用的工装、仪器、设备、工作桌等均必须接地以防止漏电伤人,或损坏晶体材料3.静电敏感元器件或组件在包装、储存、周转等过程中必须使用防静电袋、箱、盒、框、托盘等,所有ESD包装相关材料必须张贴明显的ESD标签。4.所有静电防护区域必须用EPA标识牌或ESD胶布标示,静电敏感元器件或组件必须与非ESD材料的工作须用品相隔30CM以上，静电电压低于+/-100V。5.所有ESD防护设施必须定期检测并做好相应的测试记录,如静电手环、鞋、烙铁等的测试。6.物料车、架等周转车均需接地并有接地铁链及导电轮7.EPA内凡涉及到操作静电敏感元器件或组件的所有桌面都必须是防静电的桌面。8.静电敏感元器件或组件的操作、处理区域不得使用未经ESD负责人认可的非ESD材料，新进、更换新的ESD材料需通知ESD负责人检测，判定合格后方可使用。9.所有从事ESD相关工作之人员,皆必须接受ESD训练,并经检定考试认证合格者方可从事该项工作,认证有效期为一年,违反ESD两次为认证失效需重新培训与考核。静电衣、帽、鞋穿戴要求 头发、衣服、手镯、手表、戒指等个人物品或非ESD物品不得外露，均需放入静电衣帽内静电手环的佩戴及测试记录要求静电手环佩戴时，金属铁片必须紧贴皮肤，金属铁片最好是佩戴在手腕内侧部位，使其接触更加良好。静电手环测试时，佩戴好静电手环，手环插头插至测试的插孔内。静电手环接ESD接地线时，先佩戴好静电手环，将鳄鱼夹的牙齿部分夹至ESD接地线上（注意：有静电手环报警器的区域不得使用此接地方法）每班上班前测试（上下午上班前各测试1次）不良者及时通知组长更换并重新测试及记录 使用静电手环单独测试静电手环静电台垫接地要求 每班班前检查自己岗位上的静电皮接地是否良好，否则通知组长处理 清洗时不得使用酒精、洗水等高强性溶剂，应使用DI水、清水等柔性溶剂,更不得在静电台垫上乱涂乱划静电物料车、台车、箱、框接地要求 检查并保持静电物料车接地铁链、导电轮直接与静电地板接触工装、仪器、设备接地要求 每班班前检查自己岗位上的工装、仪器、设备接地是否良好，否则通知组长处理非ESD材料、高静电材料 面台上或ESD敏感材料存放区不得使用非ESD材料生产须用的物品必须与ESD敏感材料保持30CM以上包装、存储、周转用品的使用要求 包装、存储、周转产品时需用静电箱、袋、刀卡、泡棉、物料架、盒、托盘、框、车等防静电设施人体防护用品的使用要求所有人员(包括员工、管理人员、客户、供应商、开发人员等外来人员)接触静电敏感元器件或组件时需佩戴静电手环，特殊产品需使用防静电手套与防静电手指套 生产使用辅助材料需用静电刷子、镊子、IC吸笔、棉签等EPA标识的张贴要求 EPA标识静电防护区警示牌：用于大区域的划分与标识，起警示作用 生产线ESD防护区警示线：用于规划生产线的部分EPA,起警示作用ESD防护标识的张贴要求 静电箱、袋、放置架、盒、托盘、框上均需张贴ESD防护标识，没有ESD标识的防护静电箱、袋、放置架、盒、托盘、框（即无经ESD认可的）不可用于存储、包装静电敏感元器件、组件ESD防护操作要求产品运输操作要求 物料、产品必须使用有接地铁链、接地线、静电台垫的物料车周转或运输，静电敏感元器件、组件必须放入静电箱、盒、袋内再周转或运输，取放时先将物料车接地并佩戴静电手环，再操作或处理ESD防护操作要求清洗操作要求 清洗时需使用防静电刷，不可使用非ESD刷子，且清洗的动作不易过快,同时需佩戴静电手环接触或操作IC、晶体管等静电敏感材料前必须佩戴好静电手环，再使用防静电镊子，不可使用全金属镊子,以免出现CDM带电器件模型放电，损坏产品七、静电检测仪器静电检测仪器静电材料分类 静电屏蔽材料：表面电阻小于104,表面电阻率小于104,体积电阻小于103,体积电阻率小于103 的材料 静电导电材料:表面电阻104-106,表面电阻率104-106，体积电阻103-105,体积电阻率103-105 的材料 静电耗散材料：表面电阻106-1011，表面电阻率106-1012，体积电阻105-1011,体积电阻率105-1011的材料 绝缘材料：表面电阻值在1012以上的材料 抗静电材料：指摩擦不产生静电，或摩擦产生的静电电压小于+/-100V的材料 防静电材料：耗散材料与导电材料统称常用防静电材料检测标准 静电接地棒接地电阻值1 EPA的线体、工装、仪器、设备接地电阻值10 静电手环、防静电台垫接地扣电阻为0.8-1.2M 烙铁、电批对地电阻小于20，漏电压值5VAC 静电台垫的表面、对地电阻值106109 静电箱、盒、托盘、物料架表面电阻值1051011 集成电路包装管表面电阻值1041010 防静电海绵、泡棉、包装袋表面电阻值1051011 防静电鞋系统电阻值105108 防静电手套、手指套表面电阻1051011 防静电地板的表面电阻值105109 防静电服的表面电阻值1051010 防静电镊子、刷子、吸笔表面电阻值1051011ESD标准 国际静电放电协会(ESDA)国际认可的规范ESD S20.20,ANSI/ESD SX.X-200X,etc.美国军标 建立较早且严格MIL-STD-1686B(1992)其它国际标准IEC,IEEE,IPC,etc.国内标准：国标，国军标和行业标准GB,GJB,SJ,etc.开发内部ESD文件系统PI-M002-001“ESD Control Specifications&Requirements”客户标准和要求ESD标准 国际静电放电协会(ESDA)国际认可的规范ESD S20.20,ANSI/ESD SX.X-200X,etc.美国军标 建立较早且严格MIL-STD-1686B(1992)其它国际标准IEC,IEEE,IPC,etc.国内标准：国标，国军标和行业标准GB,GJB,SJ,etc.开发内部ESD文件系统PI-M002-001“ESD Control Specifications&Requirements”客户标准和要求ESD防护文件与记录表单1.LX/文件-2.记录表单-3.ESD小组组织架构及功能4.ESD巡检计划、清单、报告接受培训人员 领导管理人员 设计工程师 现场工程师 维护、修理技术人员 仓储人员 质量控制和检测人员八、ESD相关技术要求八、ESD相关技术要求环境要求 ESD区域温湿度要求范围为：温度234，湿度45%75%。如果环境的相对湿度降低到40%，高ESD敏感元器件、组件必须包装和保护。ESD接地要求 ESD接地分系统可利用故障保护地线或信号参考地线（直流工作地线）作为接地母线，不可用防雷接地线做为接地母线，ESD接地电阻1。不允许交流线路与ESD线路平行铺设，条件困难时不允许平行铺设长度大于3.5米，以防交流信号对ESD地线造成干扰。每半年对静电接地棒检测1次并记录设施要求 人体防护:进入ESD敏感区域的作业员工必须穿防静电服、防静电鞋，作业时必须戴好防静电手环 设备要求:ESD区域所有可能会接触到ESD敏感物料的设备及工装金属部分必须良好接地，非金属工装、工具也必须是防静电材料制作，表面摩擦电压不超过+/-100V，静电电压不超过+/-10V，并做好定期检测 作业区周边要求:所有不必要的绝缘体如塑料制成的杯子和个人物品都不准进入ESD保护区。在ESD保护区内，所有必要绝缘体，如果静电大于2kV的，应该与低静电敏感器件保持至少30cm距离；静电大于10V的物体应距离高静电敏感产品至少30cm。2kV及10V是指，在测量位置处测得的电场值（反映为电压量）。测试静电用的手持式仪器与被测物体的距离应在仪器标定的有效范围内，该测试距离将保证测试结果的准确性。地板:ESD工作区域地板使用防静电地板或导电地板，地板表面电阻小于109，每3个月检测1次。工作台、座椅:ESD区域工作台使用耗散台垫并良好接地，ESD作业区域员工使用的座椅要使用防静电椅或导电椅，且与地板直接接触，其表面电阻小于109 大手推车、小转件车和货架：ESD保护区域里所有的大手推车、小转件车和货架都必须有接地措施，并且在货架表面的任何一点对地电阻须小于109,如果货架正被用于ESD敏感器件的测试，必须用一条地线将货架连接到地以减少电荷积累。用在ESD保护区域的手推车必须每台车至少安装一个接地装置、一根接地铁链、2只导电转 可移动物料架或转件车ESD防护方式:防静电转件车除了处于转移或运输中，应将安装的防静电专用鄂鱼夹，夹持临近的防静电专用线（黄绿色）上或专用接地排上，使其可靠接地，卸放掉因移动而产生的静电；没有铺设防静电皮的金属转件车，不可以直接放置裸体ESD物料，ESD区域标识ESD物料存储与ESD物料生产区域用静电保护条与其它区域分割开来，且在作业场所有明显的ESD保护标志。如受条件限制，非ESD物料进入ESD管理区域，必须要有明确标识，且距ESD物料30cm以上独立存放。如使用防静电屏蔽材料包装的ESD物料，存放和运输过程中对ESD无特别要求 如使用防静电材料包装的ESD物料，可以直接放置在金属货架上，但金属货架必须良好接地。对使用防静电袋封装的、且已装箱的ESD物料，贴上防静电标识单独存放即可。当没有ESD保护标志和敏感标志符号的物料应视为静电敏感材料进行操作来料管理 对具有ESD要求的物料，供应商供货时需采用ESD袋包装，且包装袋上需有明显的ESD保护标志，对每一批来料必须经IQC抽样检测合格后才可接收。拆具有ESD要求的周转箱或ESD袋时，必须放在具有防静电措施的工作台上进行，操作员作业时要佩戴好合格的静电手环才可以进行相关作业。来料检验；IQC按照相关标准对来料进行检验,检验项目为：外形,P/N，REV与图纸一致,外包装的袋子不能有损坏，ESD袋无脏污、变形、油污和损坏；ESD袋不允许有针孔 当没有ESD保护标志和敏感标志符号的物料应视为静电敏感材料进行操作。检验仪器、设备需确保接地良好。ESD防护设计概述 用户接触的区域，如按键和I/O口易于受到ESD影响，因此需要保护。一种简单技术就是把电容放置于通信线来吸收ESD脉冲，它减低了信号速率，增加了驱动电流消耗。相比之下，连接地和电源端的快速、低容二极管是个很好的方案。它们可以处理大的峰值电流，具有很小的反向泄漏电流，可以抗多次ESD冲击而不损坏；它成功地把ESD脉冲从敏感保护器件引开，具有很长的寿命。然而，每一防护线需要一个二极管对。尽管每个器件的价格很低，总的安装成本和所需的空间使分离方案不适合。解决电荷注入问题的一个方法是在人体和电子器件之间放置一块绝缘屏障。只要这个屏障不被击穿，就不会发生放电。静电防护标志静电管理难点 静电无时不在，无处不在 认证静电破坏困难，成本高 防静电管理需要全员参与，管理层更重要 对防静电技术的复杂性容易被忽视 实施成本高 缺乏精确性 测量技术限制 静电固有随机性强提问时间？