ESD培训课程培训资料

ESD基本知识
• 作业与静电
人体活动产生典型的静电电压(V)
人体活动
湿度10- 湿度65-
20% 90%
在地毯上走动
35000 1500
在聚乙稀地板上走动
12000 250
在工作台上工作
6000 100
拿聚乙烯纤维包
7000 600
从工作台上拿起聚乙烯衬垫 20000 1200
坐在填有聚氟脂泡沫的椅子上 18000 15000
ESD基本知识
• ESD的危害
1、吸附灰尘→缩短产品寿命在旦夕
3、放电损伤→产品失效 4、电磁干扰→过程中断（不良数据、软件错误、校准失误、 处理器停止运作） • 硬损伤（致命损害）：表现为器件电参数突然劣化，失去原 有功能。 • 软损伤（隐性损害）：受到软损伤的器件，虽然当时各类电 参数仍合格，然而其使用寿命却大大缩短了 • ESD失效：热熔化、介质击穿、ESD引发EOS
• E — 高压直流电源 （0~5kV） • Rb — 人体等效电阻 （1.5kΩ±1%) • Cb — 人体等效电容(100PF±10%) • Rs — 充电限流电阻(1~10MΩ) • DUT — 被试器件 • K1 — 高压继电器
ESD标准和测试
• 机器模式(MM: Machine Model)
ESD基本知识
• 静电的特性
在3000伏时，你能通过皮肤感知 在5000伏时，你能听见 在10000伏里，你能看见 • 高电位：可达数万至数十万伏，人员操作时常达数百和数千 伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到） • 低电量：静电流多为微安级（尖端放电例外） • 作用时间短：微秒级 • 受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静 电压下降.
内部的影响：时间、成本 外部的影响；服务、品牌、客户满意度
▲ 减少损失 ▲ 提高产品质量和可靠性 ▲ 提高生产效率 ▲ 提高产品生命周期和运行稳定性 ▲ 指示静电防护回报达１：９５以上
ESD控制
• ESD控制WHO?
• 所有接触ESSD的人员,从器件制造商到电子产品最 终用户
• 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.
ESD标准和测试
生产现场ESD控制标准
ANSI S20.20
主要的ESD测试标准
--IEC 61000-4-2 （规定 150pF/330ohms) 为产品级测试标准，是最 基本的静电EMC标准
1、被欧盟立法强制要求所有进入欧盟的产品必须符合该标准。 2、它制定的等级、测试方法和测试程序都比较合理。 --ANSI C63.16 美国家电行业、消费类产品、通信产品 -完整的测试标准包括测试等级和判据 -由美国国家标准学会发布 -与IEC 61000-4-2相似，但是仍然由一些不同
ESD标准和测试
• 充电器件模型（CDM: Charged Device Model)
半导体器件主要采用三种封装形式金属\陶瓷\塑料).它们在装配、
传递、试验、测试、运输及存贮过程中，由于管壳与其它绝缘材料 （如用的塑料袋、传递用的塑料窗口等）相互摩擦，就会使管壳带电。 器件本身作为电容器的一个极板而存贮电荷。CDM模型就是基于已带电 的器件通过管脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立 的.JEDEC JESD22-C101-B器件ESD电压阈值如下：
Class 1C: 1000V to 2000V
Class 2 : 2000V to 4000V
Class 3A: 4000V to 8000V
Class 3B:
≥8000V
ESD标准和测试
• 人体模型（HBM） 静电损伤最普遍的原因之一是 通过人体或带电材料，到静电放电敏感器件 （ESSD）发生静电电荷的直接转移。当人走过楼 面时，静电电荷就在人体上积累。手指与ESSD器 件或组件表面的简单接触就可使人体放电，可能 造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人 体模型（HBM）， 其等效电路如图所示。
ESD控制
• 设立静电防护区（EPA）
为什么设立EPA?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：
静电敏感区 域警示标志
ESD控制
• 控制什么WHAT？
环境 地板 温湿地度 工作台 工装夹具
人员 个人物品 工衣 工鞋 接地
材料 原材料 周转材料 包装材料 工具
设备 电批 铬铁 测试议 显示器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱSD控制
如何进行ESD控制HOW？
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 控制静电方法: 隔离、中和、屏蔽、消散 环境湿度、接地、静电材料的应用和离子化处理是其主要手段。
能量型敏感器件的损伤是由于流过双极型结构电阻、保护电阻、 薄膜电阻、金属连线等的过电流引起。——即电流过大烧坏
电压敏感性器件的损伤是由于ESD电压超过了器件内部氧化层、 MOS管的栅极抢救无效的击穿电压引起。——即击穿
ESD标准和测试
• 器件ESD敏感度测试分析标准
ESD模型 HBM
MM CDM
ESD标准及测试方法
ESD标准和测试
• 人体模式(HBM: Human Body Model)
该模型表征人体带电接触器件放电,ESD STM5.1和JEDEC EIA/JESD22-A114-B的器件ESD电压阈值水平
Class 0 :
<250V
Class 1A: 250V to 500V
Class 1B: 500V to 1000V
ESD STM5.2 器件ESD电压阈值
Class M1 : <100V Class M2 : 100 to <200V Class M3 : 200 to <400V Class M4 : ≥400V
ESD标准和测试
• 机器模式(MM)
EIA/JESD22-A115A器件ESD电压阈值 Class A : <200V Class B : 200 to <400V Class C : ≥400V
★ 全员培训 ★ 全员考核 ★ 稽查改进
ESD控制
• ESD控制WHERE?
静电控制要求在产品的整个生命周期内考虑,考虑控制 器件，产品经过的所有环节，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。
EPA区域（ESD protection area)静电防护区域
Class C3 : 250 to <500V
Class C4 : 500 to <1000V
Class C5 : 1000 to <1500V
Class C6 : 1500 to <2000V
Class C7 : ≥2000V
ESD标准和测试
• ESD的一般要求
HBM ： ≥2KV MM ： ≥ 200V CDM ： ≥ 700 to 1000V
ESD引起半导体器件操作，使器件立即失效的机率约 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．
ESD基本知识
• 器件的ESD失效特征
静电损伤是一种偶然事件，一般讲是与时间 无关的，所以不能通过老化筛选方法加以剔除， 相反，在老化过程中，由于器件接地不良，老化 设备不适当的连接等，反而会提高ＥＳＤ失效的 百分比。
机器模型的等效电路与人体模型相似,但等效电 容(Cb)是200pF,等效电阻为0,机器模型与人体模 型的差异较大,实际上机器的储电电容变化较大, 但为了描述的统一,取200pF,由于机器模型放电时 没有电阻，且储电电容大于人体模式，同等电压 对器件的损害，机器模式远大于人体模型。
ESD标准和测试
• 机器模式（ＭＭ）
求因素：
★建立静电控制组织结构和防静电文件体系 ★覆盖所有的区域和个人 ★全流程稽查和全员培训 ★随着产品的发展，不断提高ESD防护水平以及再培训
ESD控制
• ESD（控制水平HBM为100V）控制要解决的 问题
★Why ★Who ★Where ★What ★How
ESD控制
• ESD控制WHY？
喷防静电液标识
静电敏感标识
ESD基本知识
• 静电的产生
a) 摩擦带电：物质相互摩擦时，由于摩擦发生接触位置的移 动和电荷分离而放出静电。 b) 流动带电：用管路输送液体产生的静电。 c) 喷出带电：由粉体、液体和气体从截面小的开口部位喷出, 发生摩擦而产生静电；液体和粉体本身相互之间的撞击,以 及小的飞沫摩擦产生大量的静电。 d)剥离带电：互相密切结合的物体被剥离时引起电荷分离而 产生静电
ESD基本知识
• 静电放电三要素
Q＋M ＋D=ESD
“Q”：一定积累的静电荷 “M”：放电途径，如金属接触、对地或低阻的泄放路径 “Ｄ”：静电第三器件 “ＥＳＤ”就是放电（ＺＡＰ）
静电荷Ｑ
放电途径
ESD敏 感器件
ESD基本知识
• 电子产品失效情况
根据RAC的统计,在所有硬件故障中,ESD失效率占15%,而 高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右.
ESD培训课程
ESD培训课程
• 课程目的
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、ESD控制标准、 ESD防护技术等ESD知识
通过学习可以理解ESD对电子产品的危害，明 白ESD控制的重要性.
ESD静电培训课程
• 一、ESD基本知识 • 二、ESD标准和测试 • 三、ESD控制
ClassⅠ :
<200V
ClassⅡ: 200 to <500V
ClassⅢ : 500 to 1000V
ClassⅣ : above 1000V
ESD标准和测试
• 充电器件模式（CDM）
ESD STM 5.3.1器件ESD电压阈值
Class C1 :
<125V
Class C2 : 125 to <250V
ESD静电培训课程
• 一、ESD基本知识 • 二、ESD标准和测试 • 三、ESD控制
ESD控制
• 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. • 国际企业和面向海外市场的中国企业可以申请S20.20的要
ESD基本知识
• 静电及静电放电
● 静电：就是物体的表面一种处于相对稳定状态的电荷。 ● 静电放电（ESD）带有不同静电电位差,在物体或表面 之间的静电电荷转移。分接触放电和电场击穿介质放电。 ● 静电过栽（EOS）导致电子元件损坏的结果。
ESD基本识识
● 静电标识
静电敏感区 域警示标志
静电防护标识
JESD 22-A114-B：2000 ESDSTM5.1 MIL-STD-883 Method 3015 MIL-STD-750 Method 1020 MIL-PRF-19500 MIL-PRF-38535 JESD 22-A115-A:1997 ESD-STM5.2 JESD 22-C101-A:2001 ESD-STM5.3.1
1、抑制静电荷的积累和静电压的产生。 2、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： 1、明确的区域界限和防静电警示标志。 2、对区域内的所有导体包括人员可靠接地。 3、消除一切不必要的静电产生源。 4、用12英寸原则，即ESSD必须远离静电源至少30厘米处。
ESD控制
• 现场如何进行ESD控制HOW？
建立ESD防护体系文件和管理组织 建立EPA并宣言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
ESD静电培训课程
• 一、ESD基本知识 • 二、ESD标准和测试 • 三、ESD控制
ESD标准和测试
器件ESD敏感因素 ESD对半导体器件和电子产品都存在严重危害,ESD对电子产
品和器件的可靠性影响的主要因素有:电场强度、放电电流、电磁 干扰。
影响器件ESD敏感程度的因素包括：器件设计（结构和工艺）、 ESD电流、能量包裹、电场强度、放电的上升时间、制造工艺和 器件的封闭类型等。