人力资源ESD培训资料4278.docx

 随着微微电子工工业制造造技术的的飞速发发展，集集成电路路的集成成度不断断提高，采采用 00.1 500.255m mm制造工工艺的CCMOSS和GaaAs（砷砷化镓）器器件被广广泛使用用，其耐耐击穿电电压下限限通常只只有500V1100VV。有着着更高集集成度的的超高速速、高频频IC器器件，采采用了特特殊的制制造工艺艺，如薄薄膜技术术、浅PPN结、GaAAs材料料、微小小封装等等，其对对ESDD、电浪浪涌、机机械应力力、热应应力等更更为敏感感，有的的VMOOS器件件耐压只只有300V。这这就给含含有上述述静电敏敏感器件件产品的的生产制制造过程程提出了了更严格格的静电电防护要要求。 A、静电电现象一、何为为静电？     静电就就是物体体表面过过剩或不不足的相相对静止止电荷，它它是电能能的一种种表现形形式。静静电是正正负电荷荷在局部部范围内内失去平平衡的结结果，是是通过电电子转移移而形成成的。这这些不平平衡的电电荷，就就产生了了一个可可以衡量量其大小小的电场场，称为为静电场场，它能能影响一一定距离离内的其其它物体体，使之之感应带带电，影影响距离离之远近近与其电电量的多多少有关关。 二、静电电放电(ESDD)现象象     静电放放电（EESD），就就是具有有不同静静电势的的实体之之间发生生电荷转转移。例例如： 1、雷电电。 22、小实实验：有有机玻璃璃用丝绸绸或棉布布摩擦后后产生静静电，能能吸住小小纸屑。 3、在空气气较干燥燥的冬天天，脱下下合成纤纤维衣服服时发出出劈啪声声，夜间间可见火火花（空空气击穿穿场强为为30KKV/ccm）。 4、穿化纤纤内衣容容易皮肤肤过敏是是怎么回回事？换换棉质内内衣试试试！ 三、静电电的可利利用之处处与危害害可利用之之处：力力学效应应 异性性相吸，同同性相斥斥      静电吸吸附特性性已被 广泛用用于静电电成像、复印、喷涂、植绒、除尘等等实践中中。 静电的危危害：     就电子子工业而而言，静静电放电电能够改改变半导导体器件件的电气气特性，使使之退化化或者完完全毁掉掉。静电电放电还还可能干干扰电子子系统的的正常运运行，导导致器件件故障或或瘫痪。 1、第一一艘阿波波罗载人人宇宙飞飞船，由由于静电电放电(ESDD)导致致火灾和和爆炸，三三名宇航航名全部部丧生。2、日本本IC生生产中的的不合格格器件有有45%是由静静电造成成的。 3、888年美国国因ESSD影响响损失550亿美美元。 4、900年代初初北京某某公司试试生产的的高档数数字万用用表，由由于ICC没注意意防静电电，使其其产品大大部分不不合格。 5、华为为公司： 今年年3月份份某批含含E-55射频放放大器的的GSMM单板失失效率达达15%，失效效形式表表现为功功能完全全丧失，分分析表明明是受偶偶然的电电浪涌烧烧伤，如如漏电、ESDD所致。 也是是3月份份，某批批CC008ASSL用户户板上二二极管RRD5和和RD66不良率率达900%，经经分析确确定为静静电损伤伤。 6、工业业领域的的有关专专家曾作作过估计计，由于于静电所所造成的的平均产产品损失失大约在在8333%之之间，见见下表：静电平平均损失失报告描述最小损失失最大损失失估计平均均损失制造商4%97%16-222%分包商3%70%9-155%承包商2%35%8-144%用户5%70%27-333%数据来源源：Sttephhen HallperrinGGuiddeliiness foor SStattic Conntrool MManaagemmentt，EEuroostaat，119900四、静电电的特点点高电位：可达数数万至数数十万伏伏，操作作时常达达数百和和数千伏伏（人通通常对33.5KKV以下下静电不不易感觉觉到） 低电量：静电流流多为微微安级（尖尖端放电电例外） 作用时间间短：微微秒级 受环境影影响大：特别是是湿度，湿湿度上升升则静电电积累减减少，静静电压下下降，如如下表： 在地毯上上行走 350000V15000V在乙烯瓦瓦上行走走120000V250VV坐在椅子子上的工工人 60000V100VV从椅子上上拿起涤涤纶包200000V12000V带有聚氨氨酯泡沫沫的椅子子180000V15000V五、静电电的度量量1、静电电荷单位位：库仑仑(C)。通常常我们讲讲到静电电势，则则以“伏特(V)”为单位位。 2、面电电荷密度度： =Q/S （ 单位位：C/m 22 ） 式中：QQ 电量量，S 表面面积 3、库仑仑定律： Q= CCV式中：QQ 电量量，C 电容容 ，VV 电压压 六、从静静电学来来区分材材料的导导电情况况静电导体体：10 5 W cm（体体电阻） 例：金金属 静电亚导导体：110 66 10 10 WW cmm 防静静电器材材 静电绝缘缘体： 100 111 W cm 普通塑塑料 注意：由由于静电电的特点点（电位位高，电电量小），因因此它与与普通电电工学中中导体和和绝缘体体划分有有所不同同。B、静电电产生的的物理过过程一、静电电起电原原理     造成不不平衡电电子分布布的原因因是电子子受到外外力而脱脱离轨道道，这个个外力包包括各种种能源，如如动能、位能（势势能）、热能、化学能能等等，它它使电子子获得足足够能量量而做功功逃逸。 二、静电电的产生生方式· 摩擦、接接触（传传导）、分离、感应、冲流、辐射、压电、温差、电解等等 · 固体、液液体、粉粉末流体体都可能能产生静静电 三、摩擦擦静电序序列（正极极）: 空气人手石棉兔毛玻璃云母人发尼龙羊毛铅丝绸铝纸棉花钢铁木琥珀蜡硬橡胶胶镍、铜铜黄铜、银金、铂铂硫黄人造丝丝聚酯赛璐珞珞奥轮聚氨酯酯聚乙稀稀聚丙稀稀聚氯乙乙稀(PPVC)二氧化化硅聚四氟氟乙稀 : （负极极）     上述任任意两种种介质摩摩擦后前前者带正正电，后后者带负负电，且且相距较较远的两两种介质质通常比比相距较较近的两两种介质质所产生生的摩擦擦电量大大。但也也不是绝绝对的，与与材料表表面清洁洁程度、环境条条件、接接触压力力、光洁洁程度、表面大大小、分分离速度度等有关关。 四、固体体起电除摩擦起起电之外外，其它它表现形形式： 1、断裂裂带电：材料因因机械破破裂使带带电粒子子分离，使使两侧带带等量、异性电电荷。 2、压压电效应应：石英英 0.5V电电位差，如如：电光光鞋、煤煤气打火火器 33、热电电效应：压电晶晶体加热热时，一一端带正正电，一一端带负负电；冷冷却时，反反极性 4、剥剥离起电电：相互互密切结结合的物物体剥离离时，会会引起电电荷分离离，引起起分离物物体双方方带电，如如：叠在在一起的的塑料袋袋分离时时。 55、感应应起电：静电场场范围内内的物体体会因感感应而带带电。 6、辐辐射起电电：射线线冲击使使部分电电子获得得能量而而摆脱原原子引力力束缚，如如：视保保屏 五、粉末末流体起起电     粉体与与器壁、粉体与与粉体碰碰撞，接接触分离离、摩擦擦、碎裂裂而引起起的静电电颗粒越越小，相相互作用用越强烈烈，碰撞撞面积越越大，起起电越强强烈。 弹药库、纺织厂厂、面粉粉厂均须须严格控控制空气气中的粉粉尘浓度度。 六、液体体起电1、液体体的偶电电层      液相与与固相界界面亦能能形成偶偶电层：液体（如如石油）中中的可电电离杂质质和其它它离子被被吸引到到金属壁壁上。正正负离子子对金属属不可能能具有相相同的亲亲和力，亲亲和力大大的就被被金属表表面所吸吸引并吸吸附着，而而液体中中电荷量量相等的的异性离离子留在在液相内内，并聚聚集在界界面附近近。在界界面处形形成偶电电层，内内层是紧紧贴在固固体表面面上的离离子称固固定层，而而外层离离子是可可动的称称活动层层或扩散散层。 2、流体体带电      当液体体流动时时，流动动层的带带电粒子子随液体体流动形形成流动动电流，异异性带电电粒子留留在管道道中，如如管道接接地则流流入大地地，流动动的电荷荷形成电电流。稳稳态时，带带电粒子子不断被被流动液液体所带带走，固固定层电电荷经接接地管道道而被中中和，此此现象有有点像电电解。不不同的亲亲和力，扩扩散与液液体流动动的综合合作用取取代了电电解中的的电场作作用。影影响电量量大小与与极性的的因素有有：1、液体种种类及特特性；22、管道道材料及及表面光光滑度；3、流流速、温温度、含含水量和和空气、混合物物及杂质质微粒。 七、人体体静电· 人体是最最主要的的静电源源之一· 人体的活活动使部部分机械械能转换换为电能能，每日日耗热量量：4.18××10 7 J 110KWWh，瞬瞬间放电电功率达达90KKW。 · 人体对地地电阻主主要由鞋鞋、袜、地面决决定 · 人体等效效电容：1000PF （电容容有充放放电效应应） · 人体等效效电阻：1K W (1.5K W ) · 安全静电电电压：1000V（国国标 SSJ/TT 1006300955）。华华为公司司静电电放电控控制规范范（DDKBAA0.1100.00227）已已采用此此标准。 C、静电电损伤一、静电电损伤的的两种失失效形式式1. 硬硬损伤：又称“突发性性完全失失效”、“一次性性损坏”，约占占10% 表现为器器件电参参数突然然劣化，失失去原有有功能。主要原原因是静静电放电电造成过过压使得得介质被被击穿，或或过流使使得内部部电路金金属导线线熔断、硅片局局部融化化等。 硬损伤可可通过常常规的性性能测试试手段及及时发现现，相对对软失效效而言危危害要小小得多。 2. 软软损伤：又称“潜在性性缓慢失失效”、“多次损损伤累积积后失效效”，约占占90% 受到软损损伤的器器件，虽虽然当时时各类电电参数仍仍合格，然然而其使使用寿命命却大大大缩短了了。含有有这些器器件的产产品或系系统，可可靠性变变差，可可能会在在后续过过程中（直直至最终终用户）继继续遭受受ESDD软损伤伤或其它它过应力力损伤积积累而过过早地失失效。 由于软损损伤是潜潜在的，运运用目前前的技术术还很难难证明或或检测出出来，特特别是器器件被装装入整机机产品之之后，因因此具有有更大的的危害性性。这些些产品流流入市场场后的维维护成本本和造成成的其它它损失，将将比在生生产中发发生的直直接损失失要放大大几十甚甚至上百百倍！ 3. EESD损损伤二极极管之金金相图二、基本本的ESSD事件件1. 对器件直直接的静静电放电电 <=> HHBM、MM 2. 器件自身身发生静静电放电电 <=> CCDM 3. 电场感应应放电 三、ESSD事件件模型· 人体模型型（HBBM） 静电损损伤最普普遍的原原因之一一是通过过从人体体或带电电材料到到静电放放电敏感感（ESSDS）器器件之间间的一系系列有效效电阻（111.5K）发生生静电电电荷的直直接转移移。当人人走过楼楼面时，静静电电荷荷就在人人体上积积累。手手指与EESDSS器件或或组件表表面的简简单接触触就可使使人体放放电，可可能造成成器件损损坏。用用以模拟拟这类事事件的模模型就叫叫人体模模型（HHBM）， 其等效效电路如如图所示示。E 高压直直流电源源 （005kkV） Rb 人体等等效电阻阻 （11.5kk±1%) Cb 人体等等效电容容(1000PFF±10%) Rs 充电电限流电电阻(11100M) DUT 被试试器件 K1 高压继继电器 · 机器模型型（MMM） 与与HBMM事件类类似的放放电还可可发自导导电物体体，例如如金属做做的工具具或设备备。机器器模型源源自日本本，是试试图建立立一个最最恶劣的的HBMM事件的的结果。这个EESD模模型包含含一个2200ppF的电电容，它它向未串串联阻抗抗的一个个元件直直接放电电。与最最恶劣的的人体模模型相比比，机器器模型也也许过于于严格。然而，现现实世界界确实有有该模型型所代表表的情况况存在。例如，来来自充电电板组件件或自动动测试器器电缆的的快速放放电。 · 带电器件件模型（CCDM） 来自ESDS器件的电荷转移也是ESD事件。例如，一个器件可能在顺着送料器滑入自动装配机时被充电。如果它随后接触到插头或其它导电表面，从该器件到金属物体的快速放电就可能发生。这个事件就是带电器件模型（CDM）事件，对某些器件而言可能比HBM更具破坏性。尽管放电持续时间非常短暂（通常小于1纳秒），但电流峰值可达几十安培 ，甚至数百安培。 四、器件件敏感度度的分级级     ESDD事件导导致的敏敏感器件件受损程程度，主主要取决决于器件件耗散放放电能量量或承受受电压的的能力，即即静电敏敏感度。 任一一种测试试方法均均包括一一个分级级体系，定定义器件件对应指指定模型型的敏感感度（详详见表11，表22和表33）。这这些分级级体系有有很大的的利用价价值，它它使得我我们可以以根据器器件的EESD敏敏感度来来进行方方便的分分组和比比较，并并确定器器件所需需的ESSD防护护级别。 表1 EESDSS器件敏敏感度分分级人体模模型HBBM（ ESDD STTM5.1-119988） 等级 电电压范围围0级 2500V1A级 2500V5500VV（不含含5000V）1B级 5000V110000V（不不含10000VV）1C级 10000V20000V（不不含20000VV）2级 220000V440000V（不不含40000VV）3A级 40000V80000V（不不含80000VV）3B级 80000V表2 EESDSS器件敏敏感度分分级机器模模型MMM（ANNSI/ESDD-S55.2-19994） 等级 电电压范围围 M0级 255V M1级 25VV1000V（不不含1000V） M2级 1000V2200VV（不含含2000V） M3级 2000V4400VV（不含含4000V） M4级 4000V8800VV （不不含8000V） M5级 8000V 表3 EESDSS器件敏敏感度分分级带电器器件模型型CDMM（EOOS/EESD-DS55.3-19993） 等级 电电压范围围 C0级 1225V C1级 1255V2250VV（不含含2500V） C2级 2500V5500VV （不不含5000V） C3级 5000V110000V（不不含10000VV） C4级 10000V20000V（不不含20000VV） C5级 20000V     严格来来讲，一一个特征征描述完完整的器器件应当当同时采采用人体体模型、机器模模型和带带电器件件模型这这三种模模型来分分级。例例如，特特征描述述完整的的某器件件可能含含有下列列内容：1B级级（5000V10000V HBMM），MM1级（225V1000V MMM）和和C3级级（5000V10000V CDMM）。这这在警示示该器件件的潜在在用户它它需要一一个受控控的环境境，无论论是通过过人还是是机器来来完成装装配和制制造操作作。 我们通常常依据人人体模型型按下列列标准来来划分器器件的静静电敏感感度： I 级 0119999V II 级级 2000039999V III 级 4400001559999V 非静电敏敏感 160000VV 五、一些些电子器器件的静静电敏感感度MOS FETT1002000J FEET14010000GaAss FEET1003000CMOSS、EPPROMM25020000HMOSS505500E/D MOSS20010000VMOSS30118000PROMM100ECL电电路30025000SCL（可可控硅）68010000S-TTTL30025000DTL 38070000石英及压压电晶体体100000     由上表表可以看看出，各各器件静静电敏感感度的范范围尽管管较大，但但其下限限一般都都只有数数十伏至至数百伏伏，低于于电子工工业生产产中操作作者、工工作台面面、工具具所带的的静电压压，因而而有可能能发生EESD损损害。 装有静静电敏感感器件的的单板也也易受静静电损伤伤，电路路设计、布板、加工均均需注意意。 六、损伤伤实例：1、Mootorrolaa MOOS大规规模集成成电路CPPU，老老化111周。开开始未采采用导电电盒放置置，拒收收率为440×10n ，但但从四周周后用镀镀镍盒放放置，则则降为115×10n ，此此实验跟跟踪7个个多星期期，平均均为188×10n 。 2、国内内某厂生生产CMMOS电电路筛选选入库后后，抽检检发现有有5%失失效率，失失效率模模式为输输入漏电电流增大大。经分分析与EESD有有关，该该厂生产产的CMMOS电电路在测测试前后后都放置置在普通通塑料盒盒内，塑塑料上的的静电荷荷传递给给CMOOS电路路。在测测试过程程中，当当器件接接触人体体或桌面面上的接接地金属属时就会会引起放放电，导导致ESSD损伤伤而失效效，后来来采用一一系列EESD措措施、改改为防静静电盒，现现象消失失。 D、静电电防护的的基本方方法一、ESSD控制制的基本本原则1. 做好ESSD防护护设计：器件选选型、合合理布线线、设计计保护电电路等 2. 消除和减减少静电电的产生生：减少少或消除除静电产产生的过过程、维维持过程程和材料料处于等等电势等等 3. 使静电荷荷泻放与与中和：使用静静电导体体、接地地、电离离器来泻泻放与中中和静电电 4. 保护产品品免遭EESD伤伤害：使使用防静静电材料料包装和和储运 二、防静静电区设设计原则则1. 抑制静电电荷的积积累和静静电压的的产生。如设备备、仪器器、工装装不使用用塑料、有机玻玻璃、普普通塑料料袋。 2. 安全、迅迅速、有有效地消消除已产产生的静静电荷，使使 用有有绳防静静电腕带带、防静静电椅、防静电电周转车车、防静静电周转转箱。 3. 保证静电电压小于于1000V。 三、防静静电系统统要素1、地面面     防静静电地面面（防静静电水磨磨石，防防静电地地板）体体电阻110 55 110 99，敷设设地线网网。 2、工位位3、接地地     a、防静电电工作区区必须有有安全可可靠的防防静电接接地装置置，地电电阻小于于4 。防静静电地线线不得与与电源零零线相接接，不得得与防雷雷地线共共用，使使用三相相五线制制供电时时，其地地线可以以作防静静电地线线。       b、工工作台面面、地垫垫、坐椅椅和其它它导静电电的ESSD保护护设施均均应通过过限流电电阻接入入地线，腕腕带等应应通过工工作台顶顶面接地地点与地地线连接接，工作作台不可可相互串串联接地地。       c、防防静电工工作区接接地系统统，包括括限流电电阻和连连接端子子应连接接可靠并并具有一一定载流流能力，限限流电阻阻阻值选选择应保保证漏泄泄电流不不超过55mA ，下限限值取为为1M 。 4、温湿湿度      2030，相对对湿度330770%。 5、增湿湿     增湿湿器使空空气潮湿湿，防止止静电荷荷积累，此此法不适适于增湿湿后会产产生有害害影响的的场地。 6、电离离器     不不能有效效地泄放放静电荷荷的场合合，可采采用电离离器通过过空气中中的正负负离子来来防止和和中和元元器件和和其它物物体上电电荷 积积累，电电离能力力大于 2500V/ss 。 7、人体体      穿穿防静电电工作服服、工作作鞋，戴戴有绳防防静电腕腕带、手手套、指指套等。 (为什么么我们要要禁止使使用无绳绳防静电电腕带？) 8、包装装      静静电敏感感器件应应采取防防静电保保护性包包装，如如防静电电袋、防防静电盒盒等。 9、贮存存、运输输     静电电敏感器器件必须须存放在在防静电电容器（箱箱、袋）内内，并用用防静电电运输工工具（箱箱、车）周周转。贮贮运中要要远离静静电场、电磁场场或放射射场，如如电脑显显示器顶顶部。 四、防静静电操作作规程（略）五、ESSD标识识1. 警示符号号 (1) (2) (33) ANSII ESSD SS8.11-19993 ：(11)静电电敏感 ；(22)静电电防护 EIA：(1) 中国电子子行业标标准电电子设备备制造防防静电技技术要求求SJJ/T：(1)，(33) 一些制造造商用“闪电”符号来来表示EESD敏敏感，但但由于这这个符号号容易与与电气安安全符号号混淆，故故不提倡倡在防静静电领域域使用。类似地地，常用用于表示示ESDD防护的的带三个个指入箭箭头的圆圆环，由由于它通通指电磁磁、电磁磁辐射或或静电场场，也不不提倡在在防静电电领域使使用。 2. 文字说明明 · "Do Nott Oppen Excceptt att a Staaticc-saafe Worrktsstaiion." (intteriior(uniit) paccks andd coontaaineers forr sttoraage or in-plaant traansffer) · "CAUUTIOON NNOTEE：Thhis equuipmmentt coontaainss paartss annd aasseemblliess seensiitivve tto ddamaage by eleectrrosttatiic ddisccharrge(ESDD). Usee ESSDprrecaautiionaary prooceddurees wwhenn toouchhingg,reemovvingg,orr innserrtinng."" (EExteerioor ppackks) E、防静静电材料料的常用用测试方方法与时时效性1、摩擦擦起电法法：用棉棉布单向向摩擦被被测物体体表面220次，速速度1220次/分，随随即测试试其表面面静电压压。 2、阻抗抗测量法法：小于于10110 WW 为好好。 3、衰减减常数 RC 红色塑料料袋与红红色泡沫沫时效期期半年，不不能在阳阳光下晒晒，黑色色防静电电箱5年年，装IIC塑料料管也有有时效性性。 F、生产产现场近近期发现现的问题题一、 流流水线 1. 用户线插插件工段段元件盒盒盛装的的电容表表面静电电压2000V 2. 电路板在在经过用用户线回回流焊后后第二工工位有机机玻璃时时，板上上电压由由40VV骤升至至20000V 3. 配套部部部件车间间新线体体工装板板表面静静电压实实测高达达20000V 4. 无线制造造部两条条流水线线（日东东公司提提供）皮皮带表面面静电压压高达115000V 二、自动动线体与与工装 1. FT自动动测试线线测试部部位的回回转链爪爪表面静静电压高高达5000V 2. ICT测测试部分分工装的的内表面面电阻达达10111三、SMMT5线线IPQQC工位位防静电电台垫接接地线断断开，电电路板放放置于书书本上 四、自自动货柜柜、GSSM库周周转车防防静电垫垫正反面面颠倒使使用 五五、部分分用透明明塑料盘盘式包装装的二极极管在SSMT进进料中测测得盘带带表面静静电压4450VV 六、从华为为电气流流入电装装的红色色泡沫垫垫，部分分已失效效，阻值值高达110111 七、从外协协厂流入入的兰色色防静电电塑料袋袋，内袋袋短于隔隔震外套套，且没没有屏蔽蔽功能 G、静电电测试常常用仪器器1. 非接触式式静电测测量仪：测表面面静电压压，可检检查静电电是否存存在及其其泻放效效果 2. 表面电阻阻测量仪仪：测表表面电阻阻，可判判断是否否为防静静电材料料 3. 防静电腕腕待测试试仪：检检测腕带带的有效效性 4. 人体综合合电阻测测试仪：检测人人体系统统电阻 H、ESSD项目目小组的的主要工工作1. 统筹生产产现场的的ESDD整改 2. 已制订静静电放电电控制规规范（DDKBAA0.1100.00227） 3. 已归档EESD通通用操作作指导书书（环境境；仪器器、设备备、工具具、工装装；工作作台；人人员；包包装、存存储、转转运；测测试方法法） 4. 已编写EESD专专用操作作指导书书，正在在归档 5. 建立现场场监控与与稽查制制度 6. 静电敏感感器件的的分类 7. 建立防静静电用品品的认证证与申购购流程 8. 完善ESSD培训训与考核核制度 9. 完善ESSD日常常管理体体系 I、参考考资料1. 静电防护护技术简简介 华华为电气气 李文文秋 2. ESD控控制 原原著 TThe ESDD Asssocciattionn 刘红红春等译译 3. 华为公司司静电放放电控制制大纲 DKBBA0.1000.00027 刘红春春等 4. 电子产品品防静电电技术 清华大大学 贾贾松良教教授 5. ESD Froom AA too Z (2nnd EEdittionn) JJohnn M. Koolyeer DDonaald E. Wattsonn  Coopyrrighht©20001-220022 HUUAWEEI TTECHH 版权权所有©©20001-220022  华为为技术