1、静电ESD知识介绍与静电改善,原来是静电在搞破坏！,前言,静电产生无处不在, 静电不能被消除，只有被控制！ 随着集成化程度的不断提高，静电对电子产品造成的危害和损失越来越引 国内外有关人士的关注。据有关报导，电子产品运行故障中，有49%的原因 是静电所致。据美国西部电气公司的统计资料表明：由于静电放电造成失效 的双极型电路占总数量的10-15% 。 ESD的控制直接关系着产品的质量及成本，故国内外著名电子企业无不对ESD控制特别重视。,内容,一、静电基础知识二、静电控制三、常见的不符合静电控制 规范的实例,一、静电基础知识,1.1静电的危害 1.2静电的基本概念及产生 1.3防静电材料与非防静
2、电材料 1.4防静电标识 1.5静电敏感器件,1.1静电的危害 随着电子元器件的器件变得更加细小，精密，集成，对静电也更加敏感。 在 从制造到售后服务的整个过程中的任何一环节上，都有可能发生电子器件静 电损伤。电子器件的损伤，来源于不受控环境下的器件搬运或是采用贫乏的 ESD控制措施。 静电损伤分为突发性完全实效和潜在性缓慢失效两种类型。完全失效 可以在出厂调测时发现，但由于其隐蔽性对调测维修产生困难，这会直接加大了生产成本及延长了加工周期。而潜在性缓慢失效为出厂后在才能发现，会导致订单丢失，增加售后服务成本，降低客户满意度及我司信誉度。它所发生的损失比在生产中发生的直接损失要放大几十甚至上百
3、倍,1.1静电的危害 就电子工业而言，静电放电能够改变半导体器件的电气特性，使之退化或者完全毁掉。静电放电还可能干扰电子系统的正常运行，导致器件故障或瘫痪。1、第一艘阿波罗载人宇宙飞船，由于静电放电(ESD)导致火灾和爆炸，三名宇航名全部丧生。2、日本IC生产中的不合格器件有45%是由静电造成的。3、88年美国因ESD影响损失50亿美元。4、90年代初北京某公司试生产的高档数字万用表，由于IC没注意防静电，使其产品大部分不合格。5、某通讯公司由于之前防静电做的不好，导致其GSM产品失效率高达15%，某批产品上面二极管不良率达90%.6、我司最试生产F40单板，静电损伤导致多个MT8816芯片失
4、效。,1.1静电的危害,1.1静电的危害,器件失效中EOS/ESD失效率占3040%，而高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右。,1.2 基本概念及产生,静电：静电就是物体上多余的电荷。它所产生的效应包括带电体 之间力的作用和电场。静电放电（ESDElectrostatic Discharge）：带有不同静电电 势的物体或表面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电， 电场击穿放电。,1.2 基本概念及产生,静电敏感度(ESDSElectrostatic Discharge Sensitivity)静电敏感器件(ESSDElectrostatic Sensitive Devices
5、)EPA:ESD Protect Area(ESD防护区域),1.2 基本概念及产生,静电现象举例工业中,如印刷中,纸离开滚筒时静电电压高达20KV.我们生产线中,人体带电,摩擦带电,和感应带电等随时存在,不加控制,可造成危害.握手或手接触时常被电击一下,是由于人身带了静电.接触时突然放电所致自然界中的放电例子很多,如大气中带有很强的电荷,在80KM处,对地电位有200KV. 云相互摩擦而带大量的电荷,相互放电形成能量巨大的雷电.对地放电则可能形成雷击.,1.2 基本概念及产生,1.2 基本概念及产生,摩擦剥离起电:当两个物体产生摩擦时,摩擦表面的电子会从一个物体跑到另一个物体上,分离后,两个
6、物体的正负电荷失去平衡,得到电子的带负电,失去电子的带正电.举例：1、人在操作中的动作和肢体运动,由于衣服、鞋子与其他物体及地面摩擦,使衣服和鞋子带电,再通过传导和感应,使人体各部分带电.（人体可以看作一个导体）；2、脱衣帽、手套等使物体与人体间或物体与物体间剥离起电,通过传导和感应使人体带电；3、刷板过程中，毛刷与单板摩擦产生静电。,1.2 基本概念及产生,几种典型的静电源平均电压 ： 产生方式 10-25% RH 65-90% RH,在地毯上行走 35000V 1500V 在乙烯瓦上行走 12000V 250V,坐在椅子上的工人 6000V 100V,从椅子上拿起涤纶包 20000V 12
7、00V,带有聚氨酯泡沫的椅子 18000V 1500V,1.2 基本概念及产生,感应起电：当不带电的人体进入带电体的电场,静电感应而起电.,1.2 基本概念及产生,电容的改变物体带的电压与物体的等效电容有很大关系： V=Q/C物体带的电荷一定时，它的电压取决于电容大小： 增加电容，电压减少 降低电容，电压升高,1.3 防静电材料与非防静电材料,防静电材料的电特性体电阻1x1041x1011电子在材料的表面可以自由移动，但移动的速率由于 电阻而受到控制如果被接地，电荷将被缓慢的释放掉,1.3 防静电材料与非防静电材料,1.3 防静电材料与非防静电材料,1.3 防静电材料与非防静电材料,包装和放置
8、静电敏感器件、组件、单板时，请不要使用普通白色塑料袋、普通白色泡沫、汽泡袋、其它普通塑料制品、白色透明胶带等非防静电材料。,1.4 防静电标识,1.5 静电敏感器件,电子器件所能承受静电破坏的静电电压,干燥的环境中人活动所产生的静电可达几千伏到几万伏。,内 容,一、静电基础知识二、静电控制三、常见的不符合静电控制 规范的实例,二、静电控制,2.1静电控制的四个原则 2.2静电控制六大要素2.3 作业过程中的ESD控制,2.1静电控制的四个原则,2.1静电控制的四个原则 1、做好ESD防护设计 合理设计产品和组件，使之不受ESD影响。 2、消除和减少ESD的产生 减少和消除静电产生的过程，维持过
9、程和材料处于相同的电势，以及提供适当的接地减少电荷的产生和积聚。 3、使电荷泻放和中和 使用接地、离子风机以及静电导体和泄放静电的控制材料。 4、保护产品免遭ESD伤害 正确地接地或者传导，使用防静电包装袋装卸和储运产品。在业界，静电的控制主要是围绕后三个原则进行。本文档主要从后三个方面进行控制，第一点以后再单独讨论。,2.2静电控制六大要素,静电控制六大要素： 1、环境 2、设备、仪器、工装、夹具 3、人员 4、防静电设施、器材 5、物料 6、体系文档制度,2.2静电控制六大要素,2.2.1 环境1、定义区域的防护水平2、区域明确定义、标识3、对EPA区域进行温度、湿度控制4、 EPA区域的
10、单进单出原则5、配置人体电阻测试仪、手腕带测试仪等防静电检测仪器，并确保仪器处于正常工作状态（目前我司没有体电阻测试仪）,2.2静电控制六大要素,2.2.2 设备、仪器、工装、夹具1、确保仪器、工装、夹具良好接地。 所有ESSD器件及其组件、单板的加工设备、测试仪器、工具、装备（如被测整机机框、测试设备仪器、工装和夹具、电批、电烙铁等）都必须可靠接地（请注意：防静电地线不允许串连地。），并在接地端口上作好明显的符合规范的接地标识。 2、单相电源采用三芯线、三芯插头。,2.2静电控制六大要素,2.2.3 人员工厂里，人是静电的主要来源之一。象行走或维修一块板子这样的简单动作就可以在人体产生几千伏
11、的电压。 故对人的要素要格外重视。1、ESD知识培训与考核对防静电区域的工作人员进行ESD知识的培训与考核，提高人员ESD防患意识及自觉性。2、规范人员着装所有进入EPA区域的工作人员、临时工作人员及外来人员都必需正确穿戴防静电工作服、鞋、鞋套（帽），不允许在工作现场穿脱工衣，工鞋等。,2.2静电控制六大要素,2.2.4 人员3、确保人员可靠接地。 接触静电敏感元器件及组件时应配戴防静电手腕带且腕带一端一定要 接地。 如果不能配戴防静电腕带时，应便用防静电手套或指套。4、每日测试并记录。 作业人员每天都应按要求进行防静电腕带测试和人体综合电阻测试，并作真实记录。测试不合格者需及时纠正并做记录。
12、 ESD区域责任人每月不定期现场检查并抽测工作人员的腕带佩戴正确、无腕带松脱现象、接地可靠等情况。,2.2静电控制六大要素,2.2.5 人员5、将个人物品清离生产现场。 员工不得将个人物品如个人衣物、食品、香烟、各种塑料和纸类制品带入EPA区域。,2.2静电控制六大要素,2.2.6 防静电设施、器材1、EPA区域内的地板、工作台、工作椅、周转车、周转箱、 器件容器和包装材料应满足防静电性能。2、工作台的接地系统可靠接地并有明显的接地标识。 3、防静电设施、器材、周转工具都有清晰易见的防静电标识。4、周转车底部金属架应焊有接地链并能自然下垂，保证可靠触地。,2.2静电控制六大要素,2.2.5 物
13、料1、将静电源从防静电区域及时清除或指定位置管理。2、离子化处理和12英寸原则。 EPA中不可清除的静电产生物品（如装配中容易产生静电的塑胶压接件、器件等）在装配中应使用离子风机进行静电中和、或保证静电敏感器件远离不可消除的静电源30cm以上。 3、静电敏感物料与非静电敏感物料应区分放置。,2.2静电控制六大要素,2.2.5 物料4、正确操作所有静电敏感物料。 a . 放置在EPA工作台以外的静电敏感物料应采用防静电容器和包装材料妥善存放，没有ESSD器件、单板随意裸露叠放现象。 b. ESSD及组件的配料、发料、转储过程都存放 在防静电容器中。 c.在操作中没有IC散乱地堆放在工作台面上的操
14、作现象。 5、对必须进入EPA区域的非防静电包装物料设置专门拆包工位，且拆包后进行必要的防静电处理。（如离子风中和）,2.2静电控制六大要素,2.2.6 体系文档、制度1、有正式的作业指导书（腕带和人体电阻测试方法、离子风机使用方法，接地监控仪使用方法等）指导员工如何进行正确的防静电操作。 2、完善的ESD防护的个人用品（如腕带、手套、工衣工鞋等）领用管理制度和防静电工具材料的领用管理制度。3、完整的ESD文件管理体系。如：ESD控制规范、供应ESD控制条例等。,2.3 作业过程中的ESD控制,2.3.1 需要ESD保护的典型的工厂区域,收货区,验收区,仓储区,装配区,研发区,包装区,维修区,
15、办公室和实验室,测试检验区,2.3 作业过程中的ESD控制,2.3.2、规范操作图例临时摆放单板,单板或芯片应该放置在防静电材料上进行操作,2.3 作业过程中的ESD控制,2.3.3、规范操作图例单板的存储，周转,内容,静电基础知识静电控制常见的不符合静电控制规范的实例,三、常见的不符合静电控制规范的实例,这是我司常见的一种情况，用不防静电的白色泡沫保护线路板不受碰损，但这样会产生很大的静电损伤,三、常见的不符合静电控制规范的实例,这是一种常见现象：将单板放在不防静电的白色泡沫里面，这样容易造成静电损伤器件,三、常见的不符合静电控制规范的实例,特别注意：白色气泡袋不防静电，而且还会产生很高的静
16、电，对单板存在很大的静电隐患。,三、常见的不符合静电控制规范的实例,单板裸漏放在不防静电台上，容易造成静电损伤,三、常见的不符合静电控制规范的实例,这是常见的一种情况，纸为非静电材料会对单板产生静电损伤,三、常见的不符合静电控制规范的实例,由于纸是一种特殊的材料，只有湿度一定的范围时它才是静电耗散材料，所以单板不能放在纸箱上面，更何况放在纸箱上的胶带上面是万万不可的。,三、常见的不符合静电控制规范的实例,单板不能放在不防静电的椅子上。,三、常见的不符合静电控制规范的实例,白色透明胶带粘在工装冶具上，使用时会产生很大静电,三、常见的不符合静电控制规范的实例,物料不允许粘帖在不防静电的胶带上。,三
17、、常见的不符合静电控制规范的实例,并且两单板裸露叠放，既容易静电损伤又容易发生撞件。,三、常见的不符合静电控制规范的实例,不能使用非防静电的吸锡枪。,三、常见的不符合静电控制规范的实例,拿取IC芯片时，应带防静电手腕带和手套。,建议,要想保证产品的质量与可靠性， 必须对静电加以重视与控制！ 要想保证产品的质量与可靠性， 必须对静电加以重视与控制。个人认为做好防静电工作，需从以下方面入手： 1. 建立培训机制，增强人员防静电意识 2、高层支持 3、成立专门ESD协调小组,建立ESD体系 4、建立ESD稽核制度,总结,静电产生无处不在, 静电不能被消除，只有被控制！ 总之，对静电的控制程度直接关系
18、着公司的产品质量、成本，及公司信誉。我司目前人员防静电意识还比较薄弱，静电损伤还没有引起相应的重视，相应的培训机制还没有形成，相应防静电体系没有建立起来，防静电工作还有较大提升空间。 防静电工作不能一蹴而就，也不单是一个人一个部门的事情，它是关系着从行政，研发到生产每个人的事情，只有从主观上增强ESD意识，建立ESD体系，各部门各司其职，才能将防静电工作做好。,参考文献 电子产品防静电技术 清华大学微电子所贾松良著 GJB 1649-93 电子产品防静电放电控制大纲 IEC/TC47 1330 静电敏感器件的防护 ESD Control Handbook ESD Association,结束语,
