【精品】全面ESD培训资料(可编辑).ppt
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1、全面ESD培训资料ESD培训课程培训课程课程目的课程目的 ESD(E Electros static D Discharge)是电子可靠性工程的重要组成部分,本教材全面系统介绍了ESD基本知识、ESD控制标准、ESD防护技术等ESD知识 通过学习可以理解ESD对电子产品的危害,明白ESD控制的重要性.一、一、ESDESD基本知识基本知识二、二、ESDESD标准和测试标准和测试三、三、ESDESD控制控制ESD培训课程培训课程接地线 接地线也称为地线母线。接地主干线的截面积应不小于100mm2,支干线的截面积应不小于6 mm2,设备和工作台的接地线采用截面积应不小于1.25mm2 的导线,并以黄
2、绿色为宜。接地线又分为硬接地和软接地。硬接地-(hard ground)直接与大地电极作导电性连接的一种接地方式。软接地-(soft ground)通过一足以限制流过人体的电流达到安全值的电阻连接到大地电极的一种接地方式(软接地的漏电流不超过5MA,静电手腕带的泄漏电阻值应为1Mohm100Mohm,静电泄放至100伏以下的时间小于0.1S)。ESD基本知识基本知识 静电标识静电敏感区域警示标志静电敏感标识静电防护标识喷防静电液标识ESD基本知识基本知识静电的产生静电的产生:a)摩擦带电:摩擦带电:物质相互摩擦时,由于摩擦发生接触位置的移物质相互摩擦时,由于摩擦发生接触位置的移 动和电荷分离而
3、放出静电。动和电荷分离而放出静电。b)流动带电:流动带电:用管路输送液体产生的静电。用管路输送液体产生的静电。c)喷出带电:喷出带电:由粉体、液体和气体从截面小的开口部位喷出由粉体、液体和气体从截面小的开口部位喷出,发生摩擦而产生静电;液体和粉体本身相互之发生摩擦而产生静电;液体和粉体本身相互之 间的撞击间的撞击,以及小的飞沫摩擦产生大量的静电。以及小的飞沫摩擦产生大量的静电。d)剥离带电:剥离带电:互相密切结合的物体被剥离时引起电荷分离而互相密切结合的物体被剥离时引起电荷分离而 产生静电产生静电ESD基本知识基本知识静电的特性静电的特性 在在30003000伏时,你能通过皮肤感知伏时,你能通
4、过皮肤感知 在在50005000伏时,你能听见伏时,你能听见 在在1000010000伏里,你能看见伏里,你能看见高电位:可达数万至数十万伏,人员操作时常达数百和数千高电位:可达数万至数十万伏,人员操作时常达数百和数千伏(人通常对伏(人通常对3.5KV以下静电不易感觉到)以下静电不易感觉到)低电量:静电流多为微安级(尖端放电例外)低电量:静电流多为微安级(尖端放电例外)作用时间短:微秒级作用时间短:微秒级 受环境影响大:特别是湿度,湿度上升则静电积累减少,静受环境影响大:特别是湿度,湿度上升则静电积累减少,静电压下降电压下降.ESD基本知识基本知识作业与静电作业与静电 人体活动产生典型的静电电
5、压人体活动产生典型的静电电压(V)人体活动湿度10-20%湿度65-90%在地毯上走动350001500在聚乙稀地板上走动12000250在工作台上工作6000100拿聚乙烯纤维包7000600从工作台上拿起聚乙烯衬垫200001200坐在填有聚氟脂泡沫的椅子上 1800015000ESD基本知识基本知识ESDESD的危害的危害 1、吸附灰尘缩短产品寿命在旦夕 3、放电损伤产品失效 4、电磁干扰过程中断(不良数据、软件错误、校准失误、处理器停止运作)硬损伤(致命损害):表现为器件电参数突然劣化,失去原有功能。软损伤(隐性损害):受到软损伤的器件,虽然当时各类电参数仍合格,然而其使用寿命却大大缩
6、短了 ESD失效:热熔化、介质击穿、ESD引发EOSESD基本知识基本知识静电放电三要素静电放电三要素 QM D=ESD“Q”:一定积累的静电荷“M”:放电途径,如金属接触、对地或低阻的泄放路径“”:静电第三器件“”就是放电()放电途径静电荷ESD敏感器件ESD基本知识基本知识电子产品失效情况 根据RAC的统计,在所有硬件故障中,ESD失效率占15%,而高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右.ESD引起半导体器件操作,使器件立即失效的机率约10%(短路、开路、无功能、参数不符合要求),而90%的器件则是引入潜在性损伤,损伤后电参数仍符合规定要求,但减弱了器件抗过电应力的能力,在使用
7、现场容易出现早期失效ESD基本知识基本知识器件的ESD失效特征静电损伤是一种偶然事件,一般讲是与时间无关的,所以不能通过老化筛选方法加以剔除,相反,在老化过程中,由于器件接地不良,老化设备不适当的连接等,反而会提高失效的百分比。ESD基本知识基本知识ESD静电培训课程静电培训课程一、一、ESDESD基本知识基本知识二、二、ESDESD标准和测试标准和测试三、三、ESDESD控制控制ESD标准和测试标准和测试器件器件ESD敏感因素敏感因素 ESD对半导体器件和电子产品都存在严重危害对半导体器件和电子产品都存在严重危害,ESD对电子产品对电子产品和器件的可靠性影响的主要因素有和器件的可靠性影响的主
8、要因素有:电场强度、放电电流、电磁干电场强度、放电电流、电磁干扰扰。影响器件影响器件ESD敏感程度的因素包括敏感程度的因素包括:器件设计(结构和工艺)、:器件设计(结构和工艺)、ESD电流、能量包裹、电场强度、放电的上升时间、制造工艺和器电流、能量包裹、电场强度、放电的上升时间、制造工艺和器件的封闭类型等。件的封闭类型等。能量型敏感器件能量型敏感器件的损伤是由于流过双极型结构电阻、保护电阻、的损伤是由于流过双极型结构电阻、保护电阻、薄膜电阻、金属连线等的过电流引起。薄膜电阻、金属连线等的过电流引起。即电流过大烧坏即电流过大烧坏 电压敏感性器件电压敏感性器件的损伤是由于的损伤是由于ESD电压超过
9、了器件内部氧化层、电压超过了器件内部氧化层、MOS管的栅极抢救无效的击穿电压引起。管的栅极抢救无效的击穿电压引起。即击穿即击穿器件器件ESDESD敏感度测试分析标准敏感度测试分析标准ESD模型ESD标准及测试方法HBMJESD 22-A114-B:2000ESDSTM5.1MIL-STD-883 Method 3015MIL-STD-750 Method 1020MIL-PRF-19500MIL-PRF-38535MMJESD 22-A115-A:1997ESD-STM5.2CDMJESD 22-C101-A:2001ESD-STM5.3.1ESD标准和测试标准和测试人体模式人体模式(HBM:
10、Human Body Model)(HBM:Human Body Model)该模型表征人体带电接触器件放电该模型表征人体带电接触器件放电,ESD STM5.1,ESD STM5.1和和JEDEC JEDEC EIA/JESD22-A114-BEIA/JESD22-A114-B的器件的器件ESDESD电压阈值水平电压阈值水平 Class 0:250V Class 0:250V Class 1A:250V to 500V Class 1A:250V to 500V Class 1B:500V to 1000V Class 1B:500V to 1000V Class 1C:1000V to 20
11、00V Class 1C:1000V to 2000V Class 2:2000V to 4000V Class 2:2000V to 4000V Class 3A:4000V to 8000V Class 3A:4000V to 8000V Class 3B:Class 3B:8000V8000VESD标准和测试标准和测试人体模型(人体模型(HBM)静电损伤最普遍的原因之一是通过人体或带电材料,到静电放电敏感器件(ESSD)发生静电电荷的直接转移。当人走过楼面时,静电电荷就在人体上积累。手指与ESSD器件或组件表面的简单接触就可使人体放电,可能造成器件损坏。用以模拟这类事件的模型就叫人体模型
12、(HBM),其等效电路如图所示。E 高压直流电源(05kV)Rb 人体等效电阻(1.5k1%)Cb 人体等效电容(100PF10%)Rs 充电限流电阻(110M)DUT 被试器件 K1 高压继电器 ESD标准和测试标准和测试机器模式机器模式(MM:Machine Model)(MM:Machine Model)机器模型的等效电路与人体模型相似机器模型的等效电路与人体模型相似,但等效电但等效电容容(Cb)(Cb)是是200pF,200pF,等效电阻为等效电阻为0,0,机器模型与人体模机器模型与人体模型的差异较大型的差异较大,实际上机器的储电电容变化较大实际上机器的储电电容变化较大,但为了描述的统
13、一但为了描述的统一,取取200pF,200pF,由于机器模型放电时由于机器模型放电时没有电阻,且储电电容大于人体模式,同等电压没有电阻,且储电电容大于人体模式,同等电压对器件的损害,机器模式远大于人体模型。对器件的损害,机器模式远大于人体模型。ESD标准和测试标准和测试机器模式()机器模式()ESD STM5.2 ESD STM5.2 器件器件ESDESD电压阈值电压阈值 Class M1:100V Class M1:100V Class M2:100 to 200V Class M2:100 to 200V Class M3:200 to 400V Class M3:200 to 400V
14、Class M4:Class M4:400V400VESD标准和测试标准和测试机器模式机器模式(MM)(MM)EIA/JESD22-A115AEIA/JESD22-A115A器件器件ESDESD电压阈值电压阈值 Class A:200V Class A:200V Class B:200 to 400V Class B:200 to 400V Class C:Class C:400V400VESD标准和测试标准和测试充电器件模型充电器件模型(CDM:Charged Device Model)CDM:Charged Device Model)半导体器件主要采用三种封装形式金属半导体器件主要采用三种
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