ESD培训教材-ESD Fundamental part II

CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF人体充电模式人体步行充电特性理论图CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF人体充电模式人体步行充电特性实际测量图CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF测试电路人体放电模式(HBM)CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFHBM放电模式HBMdischargeviashortingwireHBMdischargevia500loadCCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF机器放电模式(MM)•可理解为最恶劣的HBM情况•使用于低输出阻抗情况(e.g.automatichandler)•由日本开创制定•较好的模拟使用机器的生产情况MM测试电路模式R1CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF机器模式的放电情况MMdischargeviashortingwireMMdischargevia500loadCCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF带电器件模式(CDM)•模拟器件在加工过程中被机器/工具充电，而随后通过接地放电情况•由于充电和放电过程中的电阻一般都很小，CDM模式的破坏力也一般十分强大•自动化经常是造成巨大CDM破坏的主因•电感效应也常是造成CDM破坏的成因•CDM可能出现双放电情况，增加器件受损坏的风险CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFTime(nsec)Current•典型rise/falltime:1nsec•典型放电电流10amp高速度脉冲！CDM放电例子带电器件模式(CDM)CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFTestprobedependentDevicedependentCDMdischargemodelCDMtestmodel带电器件模式(CDM)CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCDM模式中的双重放电++++++++++++++-----+++++++++---------------1.电感生电2.第一次放电3.器件被“充电”4.二次放电CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFFieldInductionModel(FIM)•少数半导体供应商使用•无接触式测试，用以测试器件对电感破坏的敏感性•尚未成为被广泛接受的标准•能成为CDM模式的良好互补技术(CDM主要焦点在于放电)•有些CDM测试包含此类测试，但未以FIM命名，有些则名‘FCDM’)电场感应模式CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFFieldInductionModel(FIM)测试做法CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFESD激发EMIESD放电多是电流大时间短，容易激发强烈EMI…CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFEMI破坏•ESD放电产生的电磁波能够通过电感效应在近距离的导体中产生电流•特别敏感器件如磁头可能被感应的电流造成损坏•干扰电脑程序和数据•Plockup和误为软件故障CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFEMI破坏CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF敏感度分档HBMclassificationCCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCDMclassificationMMclassificationMM&CDM一般较HBM为低…供应商一般提供HBM指标!敏感度分档CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF有关ESD的错误观念•只有MOS类的半导体容易受损•只有未经组装的器件容易受损•只有低湿度环境会产生静电•在动ESDS器件前先触摸接地点的做法足够避免ESD破坏•PCBA测试结果能够监督评估静电防御工作•只要我们注意使用防静电腕带和对工作台接地，我们应该可以避免ESD破坏CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF•金属是防静电材料，因此不会产生静电•静电都是由摩擦而生的•只要我们使用注明“防静电材料”的包装，我们就安全(在“防静电”包装中的PCBA是一定安全的)•导电(conductive)或传电(dissipative)材料是防静电•ESD破坏只通过接触ESDS器件,只要确保不接触就能•Antistatic性能是永久性的有关ESD的错误观念(antistatic)材料确保ESDS器件安全CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFESD控制基本要求ManagementRequirementsTechnicalRequirements缺乏同时考虑技术和管理方面的要求，并把两者仔细整合起来，我们的ESD控制就难以做得很好…CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF管理上的要求•系统建设管理•系统维护管理•系统改善管理•专职的项目经理和ESD委员会•管理层的决心和真正承诺•意识/管理培训•供应链管理ESD控制基本要求CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF•ESDS分类•内置保护设计•制定所需控制程度•指定和设计EPA•控制材料和工具的选择采购•接地设计•电离中和设计•技术/操作/运作培训•建立测量设备/能力技术上的要求ESD控制基本要求CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF•新旧控制观念对比•控制技术•控制原理CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF旧控制依据条例1:只在ESD工作台上处理ESDS器件条例2:使用ESDShielding功能包装材料来运送ESDS器件条例3:确保供应商跟随条例1和2ESD控制是项复杂的工作，需要深入了解技术和管理知识方能确保推行项目有很高的效益。不应该企图设立简单条例！CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF旧控制依据的发展CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF新控制依据1.学习足够的静电和静电防御知识；2.设计一个详细和完整的推行/管理项目；(包括技术需求,培训,推行计划等等.)3.指定EPAs,根据需求选择控制方法、材料、工具；4.经常执行审计(运作与产品质量FA)；5.参考审计结果进行必要改善。CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFESD控制原理•制定控制目标和程度•指定EPA•制定控制需求和选择控制手段•消除静电源•提供全面足够的培训•经常执行审计•利用审计结果进行持续改善CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF全面管制是重要的CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF控制技术依据4项基本技术依据…1.制止静电的产生2.通过设计在产品中置入保护3.消除产生的静电4.控制放电的途径和速度CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF2.接地放电控制3.隔离/屏蔽控制6.电离中和控制5.等电位控制4.电容阻隔控制控制技术原理1.Anti-Static无静电控制CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFAntiStatic特性•把Antistatic特性和电阻特性挂钩是过去业界的错误做法•Antistatic特性是相对的,必须同时指明‘摩擦’双方材料e.g.合成橡胶和聚酯都是绝缘体，但具antistatic特性•不容易‘摩擦’生电CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF材料的导电性ConductorDissipatorInsulator10510120低电阻高电阻+++---++++++++++++++--------------很难获得静止的自由电子容易获得静止的自由电子增加材料的导电性能够减少静电的累积!(表面电阻值)/CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFAntiStatic无静电控制做法1.评估同一EPA中所使用材料的“无静电”特性，避免采用易生静电物料2.选择导电性较高的材料3.处理绝缘物料，增加其表面导电性CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF为什么使用“地”？•“地”是良好的导体和电荷载体•“地”的体积和容量巨大，任何吸收的电荷量都不会改变其电位•方便，到处可得CCFENGINEERING&MANAGEMENTCONSULTINGSERVICESCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCFCCF接地保护控制原理：提供放电途径，使带电物件通过放电和受保护物件达到相同电位。控制条件：接地的物件必须有足够的导电性(1012/)注意事项：放电速度必须