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集成电路封装静电防护培训教材
华天科wk.baidu.com培训教材
1 Xiaowei Guo DEC, 2002
一、电子产品的防静电技术
• 1、 认识ESD危害的重要性、迫切性
• （1）静电放电（ESD）是一种通常看不见的、 潜在性的、后果可能非常惨重的危害。
• a、 可能导致纺织厂、面粉厂、医院手术室（乙醚）、弹 药库、石化、航天飞机（1986年挑战号）等物毁人亡！
• d、出了问题很茫然，不知问题从何而来，如何解 决
• （3）微电子技术不断发展，集成度和封装密度越 来越高，电源电压越来越小，从15V、5V、3.3V、 3.0V、降到1.5V，抗噪声容限也随之降低.由此单 个器件或单块PCB的成本越来越高，一旦损坏,损 失巨大,器件抗ESD引起的噪声电压容限越来越小。
7
Xiaowei Guo DEC, 2002
• b、 对电子工业的危害严重。八十年代国外统计，ESD对 电子工业造成的年损失在60多亿美元。
• （2）对ESD的危害认识不足，重视不够。 因为：
• a、3500V以下的静电人们不感觉
• b、ESD对元器件、电路的破坏90%是潜在性的
• c、误认为集成电路“有保护电路”、“损坏可恢 复”等，无所谓。
5 Xiaowei Guo DEC, 2002
人体电荷对照表
人体电荷产生方式
人体电荷变化
湿度：
湿度：65%—
10%—20% 90%
在地毯上行走
35000V
1500V
在乙烯基地板上行 走
在工作台旁工作
12000V 6000V
250V 100V
从工作台上拿走塑 料袋
20000V
1200V
6
Xiaowei Guo DEC, 2002
3 Xiaowei Guo DEC, 2002
然而，半导体的静电阻力的形式与结构不同 于其它静电装置，因此它在防静电方面并无标准 可言。为此，一些有识之士便提出对其防静电系 统可进行周期性监测和估算。
4 Xiaowei Guo DEC, 2002
静电电荷的产生 任何两种不带电的物质接触磨擦后分开，它 们之间就产生了电压，原因是它们在接触过程中 物体表面产生了一些电子“丢”与“失”的变化， 这样就产生了静电电荷。 磨擦电荷数量的产生受物体磨擦后发离的速 度、物体接触面积、磨擦时周围环境相对湿度和 物体材料种类几方面的影响
近年来，工程师们陆续发现静电 能够极大地破坏产品品质和产额率， 特别是对半导体而言，为解决ESD问 题，他们每年要花费几百万美元以来 保证产品品质。
2 Xiaowei Guo DEC, 2002
近几年，鉴于电子行业的迅猛发展，现在 半导体元件已从晶体管延伸到今天的超大规模 集成电路，为减小静电问题，外形包装也相应 变小了许多，但依旧被静电所破坏。因此，对 半导体行业而言，为保证产品可靠的品质，当 前解决静电问题已成为一项刻不容缓的课题
静电电荷的影响
在物体放电时，静电问题便产生了，目前放电形式主要是通过低 电阻区域，其大小可通过下列公式获得： I=Δq/Δt I：当前放电量；Δq：静电电荷量；Δt：放电时间 一次放电能够在1微秒内被完成，因此，电荷转移越多，放电能 力越强，，假如其足够强大，它能够影响 ·P—N热击穿接合点； ·氧化层击穿
• B、固体、液体、粉未流体都可起静电。
• C、电子工业中主要是固体的接触、磨擦、分离、感应起 电。
• （3） 静电的强度
• 静电强度与物体材料、相对运动速度、压力大小及环 境的温度、湿度都有密切有关，环境的相对湿度小于 20%RH时，活动时的人体可携带20KV-30KV的静电电压。
• 3、 ESD对电子器件或系统的危害 • （1） ESD引起的电子器件或系统的失效类型 • A、 感应性、干扰性失效 • ESD-电火花-电磁脉冲-干扰信号-器件、电路或
• （4）电子产品越来越多地进入家庭、办公室等静 电严重的地方,潜在的ESD危害增大。
• 2、 静电现象及静电的产生
• （1） 静电：由物体在局部范围内正、负电荷不平衡而 使物体表面产生过剩的静止电荷。
• （2） 静电的产生方式：
• A、接触、磨擦、碰撞、冲洗、电解、压电、分离、温差、 感应等可产生静电。
设备接收-形成错误信息-造成可能的两种结果： • 可恢复正常或基本无影响-干扰信号小 • 致命性失效-接收过强的干扰信号 • B、 ESD直接接触放电电子器件或系统成为
ESD的导电通路。
• （2） 电子器件和系统受ESD损伤的两种失效模式
• A、 硬失效又称“突发必性完全失效”，或“一次性损 坏”，器件的一个或多个参数突然劣化，失去规定的功 能；表现为器件开路、短路或电参数严重漂移，多数为 ESD直接接触放电时的过电压造成介质击穿，反向电 流增大，铝条损伤等，过功率造成铝条熔断，多晶条熔 断，SI片局部熔化等。
• B、软失效又称：“潜在性失效”，或“多次损伤积累 后失效”，器件受ESD损伤后抗过应力能力下降，各 类参数当时虽仍为合格，但其中部分器件在以后的使用 过程中因各类过应力的损伤积累将早期失效。
• （3）ESD对电子产品生产厂的影响
• 生产成本提高，B、产品质量降低，C、耗 费时间，D、产品、公司信誉受损---客户、 市场方面的损失。
• 4、 静电危害的控制 • （1） 静电控制中应遵循的三条基本规则： • A、 应将静电的产生减少至最少。 • B、 为导电物体提供一条受控的放电通路 • C、 防止产生静电的物体引起危害---屏蔽
• （2） 从五个关键领域实行完整的静电控制 • A、 建立合适的作业环境 • 测试仪器、机器设备等需接地 • 操作台垫用接地的抗静电导体 • 用防静电地板 • B、 控制进入作业区的人体所带静电 • 过入静电区时需消静电和测静电（手腕带、静电鞋） • 穿防静电鞋 • 穿防静电服装 • C、 器材储运时的静电控制—配备合适的储运容器和工具 • 采用摩擦不带电的能导电的、能防止带静电的容器和包装材料 • 采用不受外部电场影响具有静电屏蔽性能的容器和包装材料 • 采用导电箱、袋使器件输送和包装期间保持同电位。 • D、 建立静电的测量和监视系统 • 对工作人员进行抗静电意识的教育和培训。
华天科wk.baidu.com培训教材
1 Xiaowei Guo DEC, 2002
一、电子产品的防静电技术
• 1、 认识ESD危害的重要性、迫切性
• （1）静电放电（ESD）是一种通常看不见的、 潜在性的、后果可能非常惨重的危害。
• a、 可能导致纺织厂、面粉厂、医院手术室（乙醚）、弹 药库、石化、航天飞机（1986年挑战号）等物毁人亡！
• d、出了问题很茫然，不知问题从何而来，如何解 决
• （3）微电子技术不断发展，集成度和封装密度越 来越高，电源电压越来越小，从15V、5V、3.3V、 3.0V、降到1.5V，抗噪声容限也随之降低.由此单 个器件或单块PCB的成本越来越高，一旦损坏,损 失巨大,器件抗ESD引起的噪声电压容限越来越小。
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Xiaowei Guo DEC, 2002
• b、 对电子工业的危害严重。八十年代国外统计，ESD对 电子工业造成的年损失在60多亿美元。
• （2）对ESD的危害认识不足，重视不够。 因为：
• a、3500V以下的静电人们不感觉
• b、ESD对元器件、电路的破坏90%是潜在性的
• c、误认为集成电路“有保护电路”、“损坏可恢 复”等，无所谓。
5 Xiaowei Guo DEC, 2002
人体电荷对照表
人体电荷产生方式
人体电荷变化
湿度：
湿度：65%—
10%—20% 90%
在地毯上行走
35000V
1500V
在乙烯基地板上行 走
在工作台旁工作
12000V 6000V
250V 100V
从工作台上拿走塑 料袋
20000V
1200V
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Xiaowei Guo DEC, 2002
3 Xiaowei Guo DEC, 2002
然而，半导体的静电阻力的形式与结构不同 于其它静电装置，因此它在防静电方面并无标准 可言。为此，一些有识之士便提出对其防静电系 统可进行周期性监测和估算。
4 Xiaowei Guo DEC, 2002
静电电荷的产生 任何两种不带电的物质接触磨擦后分开，它 们之间就产生了电压，原因是它们在接触过程中 物体表面产生了一些电子“丢”与“失”的变化， 这样就产生了静电电荷。 磨擦电荷数量的产生受物体磨擦后发离的速 度、物体接触面积、磨擦时周围环境相对湿度和 物体材料种类几方面的影响
近年来，工程师们陆续发现静电 能够极大地破坏产品品质和产额率， 特别是对半导体而言，为解决ESD问 题，他们每年要花费几百万美元以来 保证产品品质。
2 Xiaowei Guo DEC, 2002
近几年，鉴于电子行业的迅猛发展，现在 半导体元件已从晶体管延伸到今天的超大规模 集成电路，为减小静电问题，外形包装也相应 变小了许多，但依旧被静电所破坏。因此，对 半导体行业而言，为保证产品可靠的品质，当 前解决静电问题已成为一项刻不容缓的课题
静电电荷的影响
在物体放电时，静电问题便产生了，目前放电形式主要是通过低 电阻区域，其大小可通过下列公式获得： I=Δq/Δt I：当前放电量；Δq：静电电荷量；Δt：放电时间 一次放电能够在1微秒内被完成，因此，电荷转移越多，放电能 力越强，，假如其足够强大，它能够影响 ·P—N热击穿接合点； ·氧化层击穿
• B、固体、液体、粉未流体都可起静电。
• C、电子工业中主要是固体的接触、磨擦、分离、感应起 电。
• （3） 静电的强度
• 静电强度与物体材料、相对运动速度、压力大小及环 境的温度、湿度都有密切有关，环境的相对湿度小于 20%RH时，活动时的人体可携带20KV-30KV的静电电压。
• 3、 ESD对电子器件或系统的危害 • （1） ESD引起的电子器件或系统的失效类型 • A、 感应性、干扰性失效 • ESD-电火花-电磁脉冲-干扰信号-器件、电路或
• （4）电子产品越来越多地进入家庭、办公室等静 电严重的地方,潜在的ESD危害增大。
• 2、 静电现象及静电的产生
• （1） 静电：由物体在局部范围内正、负电荷不平衡而 使物体表面产生过剩的静止电荷。
• （2） 静电的产生方式：
• A、接触、磨擦、碰撞、冲洗、电解、压电、分离、温差、 感应等可产生静电。
设备接收-形成错误信息-造成可能的两种结果： • 可恢复正常或基本无影响-干扰信号小 • 致命性失效-接收过强的干扰信号 • B、 ESD直接接触放电电子器件或系统成为
ESD的导电通路。
• （2） 电子器件和系统受ESD损伤的两种失效模式
• A、 硬失效又称“突发必性完全失效”，或“一次性损 坏”，器件的一个或多个参数突然劣化，失去规定的功 能；表现为器件开路、短路或电参数严重漂移，多数为 ESD直接接触放电时的过电压造成介质击穿，反向电 流增大，铝条损伤等，过功率造成铝条熔断，多晶条熔 断，SI片局部熔化等。
• B、软失效又称：“潜在性失效”，或“多次损伤积累 后失效”，器件受ESD损伤后抗过应力能力下降，各 类参数当时虽仍为合格，但其中部分器件在以后的使用 过程中因各类过应力的损伤积累将早期失效。
• （3）ESD对电子产品生产厂的影响
• 生产成本提高，B、产品质量降低，C、耗 费时间，D、产品、公司信誉受损---客户、 市场方面的损失。
• 4、 静电危害的控制 • （1） 静电控制中应遵循的三条基本规则： • A、 应将静电的产生减少至最少。 • B、 为导电物体提供一条受控的放电通路 • C、 防止产生静电的物体引起危害---屏蔽
• （2） 从五个关键领域实行完整的静电控制 • A、 建立合适的作业环境 • 测试仪器、机器设备等需接地 • 操作台垫用接地的抗静电导体 • 用防静电地板 • B、 控制进入作业区的人体所带静电 • 过入静电区时需消静电和测静电（手腕带、静电鞋） • 穿防静电鞋 • 穿防静电服装 • C、 器材储运时的静电控制—配备合适的储运容器和工具 • 采用摩擦不带电的能导电的、能防止带静电的容器和包装材料 • 采用不受外部电场影响具有静电屏蔽性能的容器和包装材料 • 采用导电箱、袋使器件输送和包装期间保持同电位。 • D、 建立静电的测量和监视系统 • 对工作人员进行抗静电意识的教育和培训。