人力资源ESD培训资料4278.docx
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1、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
2、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、。 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
4、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R
5、D66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
6、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
7、: =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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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:4.1810 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
13、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
14、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
15、. 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
16、1%) Cb 人体等等效电容容(1000PFF10%) 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
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