1、2018/7/17,1,ESD培训系列一,静电基础知识,2018/7/17,2,培训目录,培训目的什么是静电？为什么要控制静电？怎样控制静电？公司静电控制的现状下步静电控制计划,2018/7/17,3,培训目的,通过培训，能了解一些关于静电方面的基础知识，增强员工自觉的防静电意识。,2018/7/17,4,什么是静电,静电就是停留在物体表面上，静止不动的电荷。 静电如同温度一样，时刻存在在我们的周围。虽然看不见，摸不着，但能感觉到它的存在。人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏，当人体的静电电压超过2-3kV时,人便能感觉到。高的静电电压，对人体心理和生理会造成一定的影响。,2018/7/17,5
2、,静电所引起的自然现象,闪电 是一个大数量级 意义上的ESD的例子尘埃积在玻璃窗上把胶尺摩擦头发后，胶尺可吸起纸碎车子后面有条金属链与地接触天气干燥时，当接触金属门手把时的触电感觉,2018/7/17,6,静电怎样产生,摩擦方式感应方式冲流方式电火花方式离子源方式粒子喷射方式,2018/7/17,7,摩擦产生静电的过程,物质由原子组成，原子由电子、质子和中子组成。摩擦是两物体在接触面上不同的接触点之间连续不断地进行接触和分离的过程。静电起电机理分为接触，分离和摩擦三个过程。当两物体进行紧密接触时，会通过接触界面转移电子或离子，当达到平衡状态时，在接触面处形成偶电层，两个物体分别带上等量的正电荷
3、和负电荷。当它们快速分离时，两物体就带上正负不同的电荷，这种积聚在物体表面上不移动的电荷就是静电。,2018/7/17,8,摩擦产生静电的过程,2018/7/17,9,产生静电的例子,2018/7/17,10,静电所引发的问题,静电吸引ESA 微污染 微离子会被强大的静电吸附在产品或设备上，室内气流难以吹掉它。 （静电除尘/静电成像）静电放电ESD由静电放电所导致的电磁干扰EMI 由静电放电所产生的脉冲约在1ns到10ns之间，即100MHz到1GHz。若与设备上微处理器的频率相近，则会造成干扰，影响设备的正常运作。,2018/7/17,11,什么是静电放电ESD,ESD 指存在着电位差的物体
4、之间的电子转移。(ElectroStatic Discharge) 积聚的静电荷总会向附近的低电位找路径放电以释放能量，愈近愈容易。,2018/7/17,12,什么是电过载EOS,EOS：Electrical Overstress（电 过载）,2018/7/17,13,什么是静电敏感度,静电敏感度是指元器件所能承受的静电放电电压值。（ElectroStatic Susceptivity)静电敏感器件是指对ESD的承受能力低，在制造，运送，储存和测试等过程中容易因静电放电而遭受损伤的器件。（ElectroStatic Susceptivity Device),2018/7/17,14,GMR 静
5、电敏感度(破坏因素）,GMR静电 （ ESD ） 15V脉冲电流 EOS 5mAEMI 5mVMagnetic 50Gauss,2018/7/17,15,Ok MR 头,ESD 后被破坏,MR stripe比我们的头发丝小几百倍，只要一点点能量就能使它熔化。,ESD损伤的实例与图片,2018/7/17,16,部分元器件的静电敏感电压,I类： 0V 1999VII类： 2000V 3999VIII类 4000V 15999V,2018/7/17,17,静电放电损坏器件的三种途径,外来静电传到器件,外来静电传到器件,静电电场感应放电,器件本身静电放电,人体模式,器件模式,感应模式,机器模式,201
6、8/7/17,18,静电放电的特点,2018/7/17,19,静电放电对IC的影响,热击穿介电击穿金属线气化,2018/7/17,20,静电放电对MOS器件的影响,所有 MOS 集成电路 （包括 P 沟道 MOS， N 沟道 MOS， 互补 MOS CMOS 集成电路） 都有一层绝缘栅，以防止电压击穿。一般器件的绝缘栅氧化层的厚度大约是 25nm 50nm 80nm 三种。在集成电路高阻抗栅前面还有电阻二极管网络进行保护，虽然如此，器件内的保护网络还不足以免除对器件的静电损害（ESD），实验指出，在高电压放电时器件会失效，器件也可能为多次较低电压放电的累积而失效。,2018/7/17,21,静
7、电放电对MOS器件的影响,最严重的也是最容易发生的是输入端或输出端的完全破坏以至于与电源端 VDD GND 短路或开路，器件完全丧失了原有的功能。稍次一等严重的损害是出现断续的失效或者是性能的退化，那就更难察觉。还有一些静电损害会使泄漏电流增加导致器件性能变坏。因此，除非绝对必要外，都不准工作人员触摸 CMOS 或 NMOS 器件的引线端子。,2018/7/17,22,器件对静电敏感的原因,随着电子技术的飞速发展，特别是以构件物理尺寸日趋缩小和集成密度日趋增大为特征的集成电路的发展，其内部绝缘层愈来愈薄，其互连线与间距愈来愈小，相互击穿电压愈来愈低，因而导致这类器件对静电越来越敏感，称之为静电
8、敏感（ESDS）器件。静电放电（ESD）的能量，对这些高密度集成电路元件中，不论是MOS器件，还是双极型器件都可能因静电电场和静电放电电流引起失效，或者造成难以被人们发现的“软击穿”现象，给整机留下潜在的隐患，直接影响着电子产品的质量，寿命，可靠性和经济效益。,2018/7/17,23,磁头的标准尺寸规格,2018/7/17,24,静电放电的直接经济损失,静电已成为人类的大敌！近期美国公布了涉及10多个行业的因静电造成的损失调查结果，平均每年的直接经济损失高达200多亿美元，仅电子工业部门每年因静电危害损坏电子元件的损失高达100多亿美元。在美国的历史纪录当中，2001年9.11恐怖袭击事件给
9、美国所造成的经济损失是最为惨重的，总共造成的经济损失达到了207亿美元，也就是说静电相当于使美国每年发生一次 “9.11”。英国每年损失为35亿英镑，日本不合格的电子器件中有70%是由静电引起。在我国，因静电造成的损失也很严重。,2018/7/17,25,电子产品的静电防护工作的特点,超细、超薄的加工工艺和产品细微结构，使其对于静电放电的敏感性很高，即便20V以下的ESD电压也可能造成电子元器件的损害或破坏 。对静电敏感的产品，如半导体分立器件、集成电路、厚薄膜电路及电阻器、电容器、压电晶体等，尤其是前三种电子敏感器件，它们可谓是电子设备的“心脏”。特别是那些要求体积小、工作频率高、安装密度大
10、的电子设备更是如此 。静电防护工作是一项系统工程，它涉及敏感电子产品的制造、装配、处理、检查、试验、维修、包装、运输、贮存、使用等各个环节，而且是一种串联模式，任一环节上的失误，都将导致整个防护工作的失败；同时，它又与敏感产品所处的环境(接触的物品、空气气氛、湿度、地面、工作台、椅、加工设备、工具等)和操作人员着装（包括穿戴的服装、帽子、鞋袜、手套、腕带等）有直接关系，任一方面的疏漏或失误，都将导致静电防护工作的失败。,2018/7/17,26,静电控制的五条基本原则,确定ESD保护区域确定ESD保护区域内静电敏感器件的静电敏感度ESD保护区域内不得存放非静电控制的材料建立适当的静电控制程序，
11、其目的是：将产生的静电控制在ESD敏感器件安全的最 低限度之内为静电电荷的耗散提供一条安全、固定的通道定期检查ESD保护区域以便保证静电控制的完善,2018/7/17,27,静电控制的基本思路,把静电保护设计到元件和产品内 消除产生静电的材料与过程 驱散或中和静电放电 提供对静电放电的物理保护 检测制成的过程与环境。,2018/7/17,28,静电控制的方法,防止静电的产生静电屏蔽离子中和接地多用ESD材料,2018/7/17,29,材料的电特性,导体 电阻在10E4 (10000欧姆 ) 以下 -( 流掉电荷,电流大 )耗散体 电阻在10E410E11欧姆之间 -(渗掉电荷,电流较小) -（
12、最有效的材料）绝缘体 电阻大于10E11欧姆 -( 完全不导电,电流值近于零),2018/7/17,30,静电控制的五个方面,人员：防静电服/防静电鞋/防静电环/操作工具设备：工装/工作台面/大小设备物料：主料/辅料/包装材料方法：制成的操作规范/ESD操作规定环境：温度/湿度/无尘间,2018/7/17,31,“ESD Formula”,“Q”: charge on metal object “M”: “metal contact” to input terminal low resistance in discharge path“ESD”: means ZAP! with current
13、 transient Metal Contact = pulling the trigger“Q”: charge on GMR, tools or other metal objects often due to tribocharging of nearby insulator (induction)“M”: may be any other high-conductivity material (e.g. carbon loaded plastic),Q + M = ESD,2018/7/17,32,Q+M=ESD,Most people first try to control “Q”
14、 (charge) only But eliminating M (metal contact) is usually the cheapest, easiest and most effective in the long run An intelligent combination of controlling M and Q is “best” depends on which is easiest / cheapest to control in each process step. You must be willing and able to modify your process
15、, tooling, equipment or you will continue to experience big ESD losses!,2018/7/17,33,ESD区域标识符,2018/7/17,34,TEA TIME,2018/7/17,35,静电防护每日自检,1、准备进入车间时，按规定戴好防静电环和防静电帽子，换上拖鞋或防静电鞋，穿好防静电工作服。2、进入车间时，测试静电环并作好记录，只有静电环测试通过，方可进入ESD敏感区域。3、观察所有的静电敏感元件/半成品/成品是否装入防静电袋或静电箱内。4、观察在ESD敏感区域内是否有非ESD的材料，如塑料袋， 泡沫材料和胶带等；是否有
16、同静电敏感器件一起混放。 5、观察在ESD敏感区域内防静电标识是否齐全。,2018/7/17,36,静电防护每日自检,6、清理ESD敏感区域内的非ESD材料和非工作必需的物品。7、检查ESD敏感区域内，是否有ESD垫，是否接地。8、不允许在ESD敏感区域内处理非ESD的材料，不允许在非ESD区域内处理静电敏感材料。9、检查接地线是否断开或损坏，检查静电环是否与皮肤良好接触，静电环连线是否与接地线有良好接触。10、有权拒绝任何未遵守ESD规定的人进入ESD敏感区域。,2018/7/17,37,规范的ESD敏感区域,2018/7/17,38,规范的ESD敏感区域,2018/7/17,39,公司现有
17、防静电设施,防静电环防静电服/防静电鞋/防静电帽/防静电手套防静电地板防静电椅/转件车/周转箱/元件架/印制板架/托盘防静电桌垫和地垫( ESD mat)离子风机环境的湿度 55%+/-10%和温度 25C+/-3 C,2018/7/17,40,公司现有防静电系统,防静电接地系统，但需要进一步规范和完善：,2018/7/17,41,正确的工作接地系统,2018/7/17,42,公司现有防静电系统,ESD培训系统和ESD检查系统，但需要加强和完善：,2018/7/17,43,公司现有防静电系统,ESD认证系统，但不规范，需要进一步文件化和完善：主要表现：测试仪器不齐全，测试方法不规范，测试标准不
18、统一，测试程序不明确。对一些新SETUP的生产线，新设备，新工具和新辅料等ESD RTL认证过程不完全。,静电压测试仪,3M701测试仪,CPM测试仪,2018/7/17,44,公司现有防静电系统,表面电阻率测试仪,屏蔽袋测试仪,EMI测试仪,2018/7/17,45,公司现有防静电系统,ESD文件系统不完善：主要表现在：缺少ESD的国家标准和国际标准缺少ESD方面的技术文件关于结合公司实际情况的ESD控制文件少而又简单。,2018/7/17,46,公司现有防静电系统,没有生产过程的ESD控制和监控系统：主要表现在：员工在生产线上缺少ESD自检意识和知识。在生产过程中没有研究和明确规定哪些操作
19、不符ESD规定。没有将ESD控制和ESD敏感器件废品率控制结合起来。,2018/7/17,47,公司静电控制的灰点,2018/7/17,48,公司静电控制的灰点,2018/7/17,49,公司静电控制的灰点,2018/7/17,50,公司静电控制的灰点,2018/7/17,51,公司静电控制的灰点,2018/7/17,52,公司静电控制的灰点,2018/7/17,53,公司静电控制的灰点,2018/7/17,54,公司静电控制的灰点,2018/7/17,55,公司静电控制的灰点,2018/7/17,56,公司静电控制的灰点,2018/7/17,57,公司静电控制的灰点,2018/7/17,58
20、,公司静电控制的灰点,2018/7/17,59,公司静电控制的灰点,2018/7/17,60,公司静电控制的灰点,2018/7/17,61,公司静电控制的灰点,2018/7/17,62,下步静电控制的工作计划,建立和完善公司ESD控制相关系统 ，加以文件化。建立生产过程的ESD控制和ESDS废品率相联系的桥梁，通过生产过程的ESD控制来减少ESDS废品率，通过ESDS废品的分析来推动生产过程的ESD控制。让ESDS废品率成为ESD控制效果的晴雨表，从而重点加强生产过程的ESD控制。定期组织一些ESD培训，增强员工的ESD控制意识和必要的知识。 购置必备的ESD测试仪和必备的ESD标准文档。,2018/7/17,63,ESD CONTROL SYSTEM,2018/7/17,64,下步静电控制的工作计划,强化ESD TEAM的作用定期检查ESD敏感区域,2018/7/17,65,你的问题？,问题是财富，你的提问将是你我的财富，让我们一起分享你我的财富！,2018/7/17,66,THE END,Thank you!,2004/Aug/13,
