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静电目录一.静电基本知识介绍1.静电的概念及产生原因2.决定带电量的主要因素3.静电防护的目的4.工作上的静电介绍四.现场静电防护及措施1.使用防静电物品2.现场使用去静电装置3.防静电和去静电物品的检测4.基板除静电效果测定事例5.生产环境管理二.ESD的基本概念及危害1.ESD的基本概念2.ESD放电模式3.ESD危害4.敏感性器件ESD损伤失效模式三.ESD的防护与改善1.ESD的防护与改善方向2.ESD防护措施一、静电的基本知识1.静电的概念及产生原因1.1静电的概念(Electrostatic)：静电是一种处于相对稳定状态的电荷。由它所引起的电磁场效应较之电场效应可以忽略不计1.2静电的特点：1.3静电的产生原因：1.3.1电子工业静电产生的主要方式：接触摩擦分离，剥离与感应。1.接触起电：当两个不同物体相互接触时久会使得其中一个物体失去一些电荷带正电，而另一物体得到电子而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。A++++----B接触++++----分离++++-(+)(-)---2.静电感应(导体)：静电场中，静电感应使导体上的电荷重新分配，电位发生变化。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。1.3.2静电产生的原因：分为固体起电，粉体起电，液体起电。①固体起电：固体接触摩擦分离起电。带电形式分为5中：断裂带电压电效应起电热电效应起电剥离起电电解起电例如：玻璃基板与物流线体之间的摩擦，DFR膜、PR胶剥离过程均可产生大量静电。②粉体起电：粉体与壁器，粉体与粉体间相互碰撞，分离，摩擦，碎裂引起的。起电量与其分散度，电导率，壁面电导率，速度，周围空气湿度，相互作用的强烈程度与碰撞时的接触程度及接触面积有关。颗粒越小，相互作用越强烈，碰撞面越大，起电就越强。例如：BIR制作工艺过程中的喷砂工序，粉尘颗粒与障壁介质碰撞，摩擦会产生大量静电③液体起电：液相(如树脂，漆类)与固相(如金属，高分子材料)界面形成的偶电层，内层是紧贴在固体表面上的离子，称为固定层或吸附层，而外层离子是可动的称为活动层或扩散层。这种液体起电如下图所示：1.速度：速度越快,带电量越多.2.压力：压力越大带电量越多.3.湿度：湿度越低,带电量越多.4.磨擦频率：频率越高,带电量越多.5.接触面积：表面积越大,带电量亦多.材料的阻抗值是决定带电量的主要因素一.静电介绍2.决定带电量的主要因素静电的相关材料静电相关材料的划分：GB12158《防静电事故通用导则标准规定》如下图所示：划分标准为材料体表面或体积电阻率大小静电耗散材料：静电耗散：带电体上的电荷由于静电中和，泄露，放电而使之部分或全部消失的现象。静电耗散材料在电子行业使用广泛，车间的地面，墙壁，工作台表面，台车表面，洁净服等均为静电耗散材质，其表面阻抗率满足要求。适用于全厂所有由于静电问题影响到产品的品质及环境安全的人,设备,材料.工具及环境的控制.确保全厂所生产的产品的品质,提升产品的良率,把公司内因为静电放电及静电吸附所产生问题的发生机率降低.以达到静电防护的目的.静电防护的目的适用的范围3.静电防护目的及范围4.工作上的静电介绍静电的产生是不可避免的,但良好的静电防制工作却能降低静电的产生及累积,甚至排除静电,因此如何避免电子元件受ESD破坏及如何做好静电防制工作是非常重要的.例子1:图1工作桌上没有静电防制桌垫,是不可将产品放在没有静电防护的工作桌上的.图1X图2√4.工作上的静电介绍例子2:图3两片Cell重叠放置在一起,是错误的.应该将其分开放放置如图4,或是只单独放置一片如图5.图3X图4√图5√4.工作上的静电介绍例子3:图6在拿取模组时,没有任何的静电防护措施,是不可行的.须按照图7所示的操作,才能确保产品不会因静电的问题造成伤害.图6X√图74.工作上的静电介绍例子4:图8作业时没有将离子风扇的电源开关打开,正确的做法:如图9,将离子风扇的电源开关打开后再进行作业.图8X图9√电源开关总结:从刚才的四个例子中可以看出,我们的产品是很怕静电伤害的.所以公司是很注重静电的消除与静电防制工作的.二、ESD的基本概念及危害1.ESD的基本概念ESD:ElectrostaticDischarge静电放电物体积累的静电荷瞬间释放过程中会产生大电流及电压，对电子产品产生较大的危害。水往低处流2.ESD放电模式(积累静电的物体)HBM:Humanbodymodel人体模式MM:Machinemodel机台模式CDM:ChargedDevicemodel组件充电模式人体在地上走动磨擦或其他因素在人体上已累积了静电当此人去碰触到IC时，人体上的静电便会经由IC(pin)而进入IC内再经由IC放电到地或其他组件去生产中的局部静电量(人体，制品，部品等)一般为10E-9C(库伦)，放电时间一般为纳秒(10E-9秒)，因此瞬间的放电电流能达到1A(安培)，如此大的瞬间电流通过IC内部，立刻将IC内部的组件烧毁，引起产品的功能性缺陷。①人体模式：203贴膜与装配线体发生较多。②机台模式：产线机台内部，各种台车及各种金属治具(电动起子)等。机台的等效电容为200PF,而其等效电阻因机台多为金属架构而通常被认为电阻值很小,可以忽略.③组件充电模式：器件本身积累静电而迅速放电造成组件(如一个集成芯片)损坏。分析厂内状况，此模式一般与人体模式结合在一起。3.ESD的危害ESD静电对微电子制造行业的危害形式：吸附尘埃，静电放电和静电感应。①吸附尘埃：静电能吸附细小尘埃附着在基板表面。例如在涂覆，印刷，贴膜工序容易造成不良。对电子器件，灰尘吸附在芯片上，可造成芯线之间的绝缘程度降低，使芯片漏电流增大，使用寿命缩短，甚至很快造成芯片的损坏。②静电放电：静电的瞬间释放能够产生大电压及电流，对电子器件造成较大损伤。雷电时一种自然界宏观静电放电现象，其感应电压可达数十万伏，对电器设备造成损害。③静电感应：导电物体置于静电场中感应带电，当感应到某个阈值也可以发生静电放电。人体对IC的静电放电尘埃粒度与IC芯片间距的比较4.敏感性器件ESD损伤失效模式突发性完全失效(10%)和潜在缓慢性失效(90%)。①突发性完全失效：突发性完全失效是器件的一个或多个电参数突然恶化，完全失去规定功能的一种失效。②潜在性缓慢性失效：ESD损伤具有潜在性和积累性。如果带电体的几个点位或存储的静电能量较低，或者ESD回路有限流电阻存在，在这种情况下，一次ESD脉冲不足以引起器件发生突发性完全损伤，但他会在器件内部造成轻微的损伤，经过积累，随着ESD脉冲次数的增加，器件的损伤阈值电压会逐渐下降，使器件的电参数逐渐路恶化，称之为潜在性失效。ESD放电造成SSD损坏的图释1.ESD防护与改善方向三、ESD的防护与改善ESD主要的杀伤力来源于瞬间放电所形成的大电流,因此防护ESD伤害,主要从三个方面去考虑：①避免静电的产生,减少静电累积(Electro)②减少静电放电机率(Discharge)③降低ESD所产生的瞬间电流值(Current)如公式所示:I=U/R，通过减少静电电压U并增加R阻抗来达到减少电流I的效果。2.ESD防护措施①静电耗散及泄露：将生产环境和各种操作过程中产生的静电迅速耗散及泄露是防止静电危害行之有效的方法。一般要求：将各类ESD防护用品或装备，仪器设备，生产存储环境的导体与大地之间进行电气连接，将上述物体积累或感应的静电泄放到大地。例如：洁净服，乳胶手套，静电环，防静电地板均及防静电桌椅属于静电耗散及泄露。根据以上，对ESD进行措施改善如下：②静电中和：带电体上的电荷与其内部和外部相反符号的电荷(电子或离子)的复合而使所待静电荷部分或全部消失的现象。例如：工厂内使用离子风扇和离子Bar等都属于静电中和原理。③静电屏蔽与接地：静电屏蔽的作用是通过将一个区域封闭起来的壳体实现的。接地分为设备和人员接地，要求对地阻抗小于5Ω，人员与设备接地点必须分开，以防止设备摩擦产生的静电释放引起的大电流对人体的冲击危害。④环境加湿：环境相对湿度增加，则非导体材料(衣服，工作台等)表面的电阻减小，使物体积蓄的静电荷可以更快的泄露。另外，湿度过高会使工作人员感觉不适，而且设备生锈和材料收到损害，场地面积大，增湿费用较大。⑤电子产品ESD的防护设计：通过修改电子器件内部回路设计，增强其防静电能力，通过串联或并联电阻的形式实现。动作相对湿度(%)10%40%55%在地毯上走动35,000V15,000V7,500V在塑料地砖上走动12,000V5,000V3,000V工作台操作员6,000V800V400V1、使用防静电物品防静电衣服防静电裤子防静电工作服防静电工鞋作用：防静电衣服防止静电产生。作用：防静电裤子防止静电产生。作用：防静电工作服是由人造纤维和导电纤维混纺织而成，具有优异、持久的导电性能和有效的泄放操作人员人体静电电荷的特性。作用：防静电工作鞋是泄放操作人员人体静电电荷的最有效和最可靠的方法。四、生产现场静电防护及措施防静电手套WS防静电胶套防静电海绵防静电手腕作用：戴防静电手套可避免操作人员手指直接触静电敏感元器件同时能安全泄放操作人员所带的人体静电电荷。作用：防静电胶套防止静电产生。作用：防静电海棉采用聚乙烯及碳墨材料制成，具有材质软，弹性好及有效泄放静电电荷的特性，适用于垫放静电敏感的集成元器件及需防震的静电敏感器件、半成器、成品等。作用：静电腕主要起连接人体与静电线，及时把人体产生静电道入大地，减少因人体静电造成产品损坏。防静电周转箱防静电毛刷静电皮防静电元件盒作用：具有箱体轻，防震性能好，摩擦起电低，并能有效泄放储存物中的静电电荷等特性。作用：防静电毛刷是由特殊塑胶及尼龙材料制成的曲柄毛刷，适用于清洁各种元器件，PCB板弹性毛刷不损坏元器件。作用：防静电台垫为二层结构，上层为静电耗散层，下层为导电层。作用：静电元件盒是采用防静电材料制成，具有有效泄放静电电荷特性，适用于储装静电敏感元器件。防静电中空周转箱防静电手指套防静电周转架防静电袋作用：防静电中空周转箱是采用防静电中空板制成，具有箱体轻，防震性能好，摩擦起电低，并能有效泄放储存物中的静电电荷等特性。作用：采用防静电材料制成，可避免操作人员手指直接触静电敏感元器件同时能安全泄放操作人员所带的人体静电电荷作用：具有有效泄放静电电荷特性，适用于储装静电敏感元器件。作用：具有有效泄放静电电荷特性，适用于储装静电敏感元器件。运输用的推车、周转架也用金属导电体和放静电做的地板砖连接。流水线、放产品用的垫板接静电线防静电。设备接地线防静电放产品用的垫板用电源线和静电线连接放产品的凳子和流水线上的静电线连接货架之间也要用电线连接,另一端要和静电线相连.设备接地线防静电装IC盘是防静电材质做成车间地板是防静电的IC整形治具接防静电线2、现场使用去静电装置离子风扇离子BAR离子风枪去静电绳3、防静电和去静电物品的检测①离子风机平板测试仪：测量对象：静电消除器(FAN/BAR/GUN)测量内容：静电消除速度，残留电压静电消除速度为±3S以内。仪器图示如下：MODE选择键DECAYTIME显示屏电压显示屏②手掌静电仪：测量对象：物体表面静电量，静电消除器测量内容：静电量和平衡电压仪器图示如下：校零键电源开关Hold键显示区域示区③表面阻抗仪：测量对象：洁净服，桌面，地面，墙壁，小车表面，手套测量内容：物体表面阻抗率仪器图示如下：④手腕带防静电测试仪：测量对象：有线腕带，无线腕带测量内容：手腕和接地线、静电手腕与皮肤之间接触的阻抗，检验腕带是否有效。仪器图示如下：4.基板静电去除效果测定事例（带电量测定）1、生产设备具有良好的接地设施.2、人员须做好静电防制工作(如佩带静环,无尘衣,静电鞋,静电手套等).3、使用静电防护桌垫及地砖.4、使用静电防护材料包装IC产品.5、环境相对温湿度控制.(温度:23±2℃湿度:55±5%)6、使用不易产生静电的器具、治工具.5.生产环境管理5-1.静电手环配戴:阻抗值250KΩ-1MΩ金属片静电插头