静电防护教材课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,静电防护培训教材,静电防护培训教材,1,目 录,一、静电产生及对电子生产制造业的不良影响,二、静电防护原理,三、电子生产使用环境中的防静电系统构成,四、静电敏感器件生产与操作系统管理,五、电子产品制造与应用系统防静电检测,ESD培训教材,目 录一、静电产生及对电子生产制造业的不良影响ESD培训教材,2,一、,静电产生及对电子生产制造业的不良影响,1、静电的产生与静电效应,通常任何物体所带的正负电荷是等量的，当与其他物体发生摩擦、接触，并由于机械作用分离时，因两种物体摩擦起电的序列不同。在一种物体上积聚正电荷，另种物体则积聚负电荷，在各物体上产生静电，并在外部形成静电场。,ESD培训教材,等量异种电荷,失去电子带正电,获得电子带负电,演示说明,静电序列：,1、人手 10、硬橡胶,2、玻璃 11、醋酸人造纤维,3、人发 12、聚酯,4、尼龙 13、明胶,5、毛皮 14、聚氨酯,6、丝绸 15、聚乙烯,7、纸 16、硅,8、棉布 17、聚四氟乙烯,9、木板,摩擦,一、静电产生及对电子生产制造业的不良影响1、静电的产生与静电,3,（1）,静电产生的电场力,：物体产生静电后，在周围形成静电场。位于电场中的任何物体都会受到电场力的排斥或吸引。,库伦法则：,同种电荷相互吸引、异种电荷相互排斥,实验证明：一般绝缘体或电介质产生静电后，这样的静电力对于毛发、纸片、尘埃、纤维的吸附能力非常明显,（2）,静电放电（ESD）,：当某些电介质、导体带上静电后，尽管电量不多，但由于自身对大地分布电容非常小，使得静电点位非常高。当垂直于带电物体表面的静电点位大约2000伏时，可向空气放电。对于人体静电放电，通过实验可以得知最小放电能量也可以达到3.12,10 焦尔。瞬间的放电电流峰值可以达到几安培以上。,（3）,静电感应,：当导体和电介质置于静电场中，在其上感应出正或负静电荷。静电点位可达数千伏以上。这样高的静电压能对电子仪器造成不良影响。,ESD培训教材,静电荷所产生的静电场的物理效应,（1）静电产生的电场力：物体产生静电后，在周围形成静电场。位,4,ESD培训教材,静电对电子生产制造业的危害甚大,2、静电对电子生产制造业的危害,（1）吸附尘埃：,（2）静电放电：静电放电可使集成电路芯片介质击穿，芯线熔断，漏电流增大加速老化，电性能参数改变等等。静电放电对芯片损坏具有潜在和缓慢失效性，这种情况危害性较大,静电吸附尘埃对微电子生产业影响很大，在现代大规模集成电路（LSI)生产中，芯片的线宽已达到0.1微米。如果其产生静电则对几几十微米的尘埃吸附作用明显。一颗直径几微米尘埃吸附在芯片上，即可造成几十根芯线之间的绝缘强度降低，造成短路使芯片损坏。,ESD培训教材静电对电子生产制造业的危害甚大2、静电对电子生,5,（3）静电感应：静电感应不但具有静电放电的危害性，而其感应放电产生的宽频带干扰客队计算机和电电品数字电路发生翻转效应或导致仪器运行失常。静电放电对元器件损害的耦合途径,静电对电子生产制造业的危害甚大,图1-3：ESD耦合途径,ESD培训教材,（3）静电感应：静电感应不但具有静电放电的危害性，而其感应放,6,（4）静电对电子工业造成损害的典型事例,全世界在上世纪八十年代因静电造成飞机、油船、化工厂、油库发生声爆炸或者燃烧所造成的年损失近二百亿美元。而在电子行业对元器件造成的损失更大，原因在于爆炸事件往往能够引起有关方面的注意，而静电造成电子器件损坏往往不会对人们造成危害，同时不易被人察觉。因此从某种意义看，电子行业的静电问题更具有危害性。,1、日本曾对不合格的电子产品进行过解析。发现器件不合格的45%是由静电造成的。美国也曾在上世纪80年代初作过统计，它的电子工业每年由于静电造成的损失高达100亿美元。英国经过数年调查了解到，该国上世纪七、八十年代的电子产品，每年因静电造成的损失为20亿英镑。,2、航天部门北京某所实验室在1992年初组装调试我国“资源卫星”上使用的一种仪器时，因人体静电放电导致2只价值6000美元的进口并遭禁运的CCD器件（一种MOS器件）失效，几乎影响卫星的发射进程。,3、航天部门北京某厂在生产一种“长征三号火箭”用仪器时，因进口MOS门电路CT30，用不防静电的塑料包装封装，短短不到两年时间因静电导致器件失效损失达30万人民币以上。,4、西欧一家著名电视机制造厂在七十年代每日生产1000部电视机。在生产制造方面，生产总故障率中的60%是静电引起的，每年要付出近千万美元的赔偿保证金。1979年由一家日本公司接收后，采用高标准的品质管理和防静电措施，每日生产2000部电视机只有总的累积故障率中的2%是静电引起的。,静电对电子生产制造业的危害甚大,ESD培训教材,（4）静电对电子工业造成损害的典型事例静电对电子生产制造业的,7,1级：敏感电压范围(02019V)的元器件类型:,微波器件(肖特基势垒二极管,点接触二极管和其他工作频率大于1GHZ的检测二极管,离散型MOS场效应晶体管,声表面波(SAW)器件,结型场效应晶体管(JEETS),电荷耦合器件(CCDS),精密稳压二极管(线或加载电压稳定(0.5%),运算放器(OP AMPS),薄膜电阻器,集成电路,使用1级元器件的混合电路,超高速集成电路(VHSIC),环境温度100时,100.175A的晶体闸流管(SCRS),2 级：敏感电压范围(20003999V)元器件类型:,离散型MOS场效应晶体管,结型场效应结晶管(JEETS),运算放大器(OP AMPS),集成电路(ICS),超高速集成电路(VHSIC),精密电阻网络(R2),使用2级员器件的混合电路,低功率双级型晶体管,Ptot100Mw,IcmA,静电放电敏感器件的敏感度分级,ESD培训教材,3级：敏感电压范围(400015990V)元器件类型:,离散型MOS场效应晶体管,运算放大器(OP AMPS),集成电路(ICS),超高速集成电路(VHSIC),所有不包括在1级或2级中的其他微电路,Ptot1W或IO1A的小信号二极管,普通要求的硅整流器,IO0.175A的晶体闸流管(SCRS),350mwPtot100 mw且400mAIO100 mA的低功率双几性级型晶体管,光电器件(发光二极管,光敏器件,光藕合器),片状电阻器,使用3级元器件的混合电路,压电晶体,1级：敏感电压范围(02019V)的元器件类型:静电放电,8,电子生产使用环境中的静电源,ESD培训教材,典型静电源,塑料袋摩擦后所带的静电电压,操作人员在工作时产生的静电电压,电子生产使用环境中的静电源ESD培训教材典型静电源塑料袋摩擦,9,在很多操作过程中，不产生静电是不可能的，但产生静电并非危险所在，危害在于静电积累以及由此产生的静电放电。因此对静电积累的限制和采取措施使静电泄漏(耗散)尤为重要。,1、静电耗散与接地,将各种操作运行过程中产生的静电迅速耗散是防止静电危害行之有效的方法。静电耗散是通过替换电子生产过程中接触到的各类绝缘物制备的用具(包括各种工装夹具和制品)而改用防静电材料制备并使之接地来完成的。,防静电材料又叫ESD防护材料，从防静电原理方面可以将其分为三类：导静电、静电耗散、静电屏蔽耗散复合类。（三种材料是通过导电性加以区分的，根据电阻率的不同来区分材料的导电性。）,通常静电耗散材料制备的防静电用品(用具)，使用在工作环境中有220V、380V交流强电或直流强电，能对操作人员提供安全保护。而导静电材料用于没有强电的情况下，火工和有防爆要求的场合。,电子工业静电接地有软接地和硬接地之分，软接地是指地线串接阻值比较高的电阻器后再与大地相连。软接地的目的在于将对地电流限制在人身安全范围之下(通常是5毫安)。软接地所需要的电阻值大小取决于靠近接地点的人员可能接触到的交直流电压值。很多标准将软接地电阻值规定为1兆欧姆。硬接地是指将地线直接接地或通过一低电阻接地。一般情况，硬接地用于静电屏蔽或仪器设备，金属体的接地。,ESD培训教材,二、静电防护原理,在很多操作过程中，不产生静电是不可能的，但产生静电并,10,静电防护原理,2、静电中和,静电中和是消除静电的重要措施之一。在某些场合，当不便使用 ESD 防护材料时，或必须将某些高绝缘易产生静电的用品存放在工作台或工艺线上时，为了保证产品质量就必须对操作环境采取静电中和措施。静电中和是借助离子静电消除器或感应式静电刷来实现的。,静电中和原：将正负离子与静电源上的正负电荷中和，从而消除静电源上积累的静电。,产生正负离子的装置叫离子静电消除器，其种类很多，有高压式，同位素式，离子流式等。,静电中和也可采用静电刷（静电梳）来实现，他是在金属棒上装上一排导电纤维。当静电刷与绝缘物相接触时，在接触过程中，可因电晕放电，泄漏，短路等直接消除绝缘物上的静电荷。在某些特殊情况下，还可采用放静电剂来实点中和。这类喷剂通常是阳离子或阴离子表面活性剂。,上述几种静电中和的相後比较，离子静电消除器具有不影响产品质量，消除静电快，使用方便等特点不足之处是仪器成本较高。防静电剂的使用虽然具备操做简单等特点但从消除静电效果来说，在某些情况不如离子静电消除器效果好，而且持性不好。有的防静电剂具有腐蚀性和毒性。,ESD培训教材,静电防护原理2、静电中和ESD培训教材,11,3、静电屏蔽与接地,静电屏蔽与接地通常用于对高压电源产生的静电场屏蔽，某些对静电极敏感电路的屏蔽，从而避免电点场对 ESDS 器件和 ESDS 组件的感应和静电放电产生的宽频带干扰。,屏蔽的作用是通过将一个区域封闭起来的壳体实现的，壳体可以作成金属搁板式、盒式，也可以作成电缆屏蔽和连接器屏蔽。静电屏蔽效果与接地有很大关系，只有将屏蔽体接地，才能保正屏蔽体上感应的静电荷泄漏，使屏蔽体内的确电路不受干扰。,静电屏蔽及接地是很多中仪表电路上防静电干扰的重要措施之一。同时也用于防止静电源对外界的干扰。,4、增湿,温度增加则非导体材料的表面电导率增加，使物体积蓄的静电荷可以更快泄漏。有静电危险场所，在工艺条件许可时，可以安装空调设备，喷雾器以提高空气的确相对湿度消除静电。一般情况，用增湿法消除静电的效果是很明显的。但需要指出的是，对于表面容易形成水膜，既容易被水润湿的确绝缘体如橡胶等，增湿是有效果的，而对于表面不能形成水膜的材料如聚四氟乙烯等，增湿对消除静电是无效的，对于孤立（无静电泄露途径），的带静电绝缘体，增湿也是无效的，另外增湿的方法不宜用于消除高温环境中的绝缘体上的静电。,ESD培训教材,静电防护原理,3、静电屏蔽与接地ESD培训教材静电防护原理,12,ESD培训教材,静电防护原理,为对静电达到最佳的控制，必须使温度保持在60%70%以上。在电子工业，提高温度这种方法不能广泛应用，因为湿度过高会使工作人员感应不舒适，而且会使设备生锈和材料受到损害。,5、ESDS 器件保护网络的设置,对 ESDS 器件设置保护网络，是防止器件损害的有效手段之一。目前国内外已研制出多种保护网络。这些网络提供的防护 ESD 电压以达 800 伏，而在某些 MOS 器件的保护网络可达 4000 伏以上。保护网络往往由中等或在一定程度上敏感的 ESDS 器件构成。需要指出的是，保护网络可以降低器件对 ESD 的敏感性但不能彻底消除。,这种设置主要是从器件和混合集成电路的保护网络设计以及ESDS组件保护网络设计的角度来降低静电对其造成的破坏。,ESD培训教材静电防护原理为对静电达到最佳的控制，必须使温度,13,ESD培训教材,三、电子生产、使用环境中的防静电系统构成,微电子生产与使用环境中的防静电系统大体分为硬件部分和软件管理部分，在实际工作中忽略任何一个方面或者是一个环节，都有可能导致静电防护的失败或效果不显著。,1、防静电系统构成的基本要求,作为一个静电防护有效的系统，主要由下列方面组成。,（1）硬件部分：,人体静电防护用品,：防静电工作服，防静电鞋，手腕带，手套(指套)，帽子，袜子。,防静电物流传递用