电子行业防静电培训PPT防静电知识讲座.ppt
《电子行业防静电培训PPT防静电知识讲座.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子行业防静电培训PPT防静电知识讲座.ppt(46页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、1,電子行業防靜電技術講座,2,現代靜電學簡介-理論基礎:靜電學基本方程:F=qE:其中:F 為靜電荷 q 在靜電場 E 所感受的靜電力E=-;其中:E 為靜電場,V 為靜電位2=-/;其中:為靜電荷密度,為靜電荷身處環境的介電常數以點電荷 q 身處真空(介電常數 o)來說,它在距離電荷 r 處所產生的:靜電位 V 為(4o)-1 q/r;與 q 成正比,與 r 成反比靜電場 E 為(4o)-1 q/r2;與 q 成正比,與 r2 成反比若有 一電荷 Q 在 r 處,Q 所感到的靜電力為(4o)-1 q Q/r2;與 q或 Q 成正比,與 r2 成反比。Q 和 q 符號相異,是為吸力;Q 和
2、q 符號相同,是為斥力。異性相吸,相異電荷距離愈近,靜電吸力愈大。故若帶相異電荷塵粒浮於帶電表面附近,則會被吸附在帶電表面上。此為 靜電吸附(Electrostatic Attraction)現象的發生。,3,現代靜電學簡介-理論基礎:電容(Capacitance C):電容為一物體能夠儲藏多少電荷,或 兩帶等量異號電荷物體間的可容忍的電位差 的特有參數。若物體上的電荷過多,則會對地(或空氣)洩漏。例子:如雲層內的靜電過多,則會有閃電象。物體上的電荷容量,與其外形和介電性質有關。例子:弧立球(半徑 r,介電常數)的電容 C=4r2。若兩物體間的電位差過大,則一物體上的電荷會穿破中間的障礙,跑到
3、低電位的物體上。例子:若電容元件的兩極電位差大於規格要求,則電容元件內部會被擊穿,而令元件失效。兩物體間的電容為 C=Q/V。V 為物體間的電位差。Q 為物體上的電荷量。若上述事件發生,即是 靜電放電(Electrostatic Discharge)現象的發生:電荷流走時的速度和所產生的熱能,與電荷量和流走路徑的電阻值有關。電荷流走時,會產生幅射電磁波,對付近的敏感儀器或造成干擾。電位差所產生的應力,會撕破中間的障礙物。,4,現代靜電學簡介-理論基礎:電感與極化:對於導體,其電子能自由流動。在電場內,一隔離導體內的電荷會受電場的影響,移向一端,顯負電,另一端則顯正電。這現像是為靜電感應(Ind
4、uction)。若有一端接地,則接地端會有電荷的流失或增加。對於絕緣體,其分子中的正負電荷互相束縛,不能自由流動。但若處身在電場內,分子內的電荷亦會受電場的影響,使一端顯正電,另一端顯負電。此為極化(Polarization)。,5,現代靜電學簡介-理論基礎:屏蔽:在導體上,其電子能自由流動,由於同性相斥,其電荷會分佈在表面上,形成等電位。若放一接地的空殼導體在一電場中,其電場亦不能夠穿入殼內。成為靜電屏蔽現象。或 在已接地的空殼導體內,若放一帶電物,其所產生的電場只會存於空殼內,不會跑出來。,6,靜電所引起的自然現像:閃電。天氣乾燥時,當接觸金屬門把手時有觸電的感覺。塵埃積在玻璃窗上。冬天脫
5、毛衣時,常聽到嚦嚦聲。把膠尺摩擦頭髮後,膠尺可吸起紙碎。車子後面有一條金屬導帶與地接觸,特別是載有易燃品的車輛。還有.,7,靜電與我們:靜電應用技術:主要利用相異電荷互吸,相同電荷排斥,和 靜電吸附的特性:靜電除塵技術靜電複印與攝影技術靜電塗複技術靜電分選技術靜電生物效應靜電安全技術:基本上以防止 靜電放電 和 靜電吸附 的發生船舶,航天靜電安全技術石油化工靜電安全技術電子行業靜電安全技術,8,靜電與我們:靜電測試技術:探測靜電場的存在,估量物體或空間的靜電荷容量,測試靜電荷洩漏時的可能幅度和速度。靜電安全的處理:防止靜電的產生:使用抗靜電材料中和已產生的靜電:使用靜電中和設備保護物體可能受到
6、靜電破壞的衝擊:在離子空間內工作,並在產品設計時作考慮。,9,靜電與電子工業:電子行業的靜電防護的必要性和迫切性:生活和工業過程的自動化趨勢,皆要求電子設備和零件有更高的可靠性和安全性。電子元件的高集成,令元件內部的薄膜愈來愈薄,耐靜電破壞的能力愈來愈弱。例子:MOS 元件的耐靜電電壓約為 90V,VMOS 元件的耐靜電電壓約為 30V,4M DRAM 的耐靜電電壓最低為 10-20V。美國某大機構發現,在故障元件中,有三分之一是被 靜電放電(ESD)所破壞。據美國權威部門 1988 年的統計,全美每年因 ESD 造成的損失約值 50 億美元。全球約為 100 億美元。,10,靜電與電子工業:
7、電子行業的靜電防護的必要性和迫切性:美國國防部標準 DOD 263中,進一步指出電子工業防靜電的迫切性與必要性:由於當代微細工藝的要求,使元件在低於 20V 的ESD電壓下就被破壞或損傷。通常採用的塑料材料如聚乙烯,合成纖維等,在生產活動時,常會產生 1500 V 的靜電壓。由於在產品制造,組裝,檢查,包裝,運輸,儲存,安裝和維護過程中,靜電敏感元件會不斷受到損壞,因此,不實行ESD 控制已經引起昂貴的修理費用和低使用效率。一般人有下列觀念:經常把失效原因錯誤地分析為瞬態過程電應力引起,或歸納為隨機的,未知的初失效,製造缺陷或其他方面。沒有足夠的儀器和技術作分析。認為大量運行失效是正常。只有M
8、OS 元件生產線和軍事上使用的才需要靜電控制。認為由二級管,電阻網絡或其他保護的 元件是非ESD敏感元件。ESD 失效並不總是立即發生,有時只會產生潛在缺陷。,11,靜電與電子工業:電子行業的靜電控制技術簡介:電子元件生產過程中的靜電的產生,主要的原因有:人體靜電高阻抗材料空氣的調節與淨化零件,半成品和成品的組裝,轉運,包裝,拆封對此,應實施下列措施:在元件設計上加入防靜電破壞的保護回路進行合理的溫度和濕度控制消除人體靜電選用各種防靜電材料和靜電中和設備執行已制定的廠內防靜電守則,12,電子工業上的常見問題:-電子元件無故失效,並發現內部有過熱或燒熔的現像。-電子產品產出率不高,品質不穩。-客
9、戶投訴產品無故失效。-自動微控機械無故停頓,或操作不正常。-產品上的塵粒難以持久清除,影響產品外觀,甚或影響產品操作。,13,靜電問題的重要性:在國際電子工業經驗中,除生產工序控制和產品設計並不完善外,已證實靜電是導致上面問題的主因之一。其中一典型個案證實如下:在八十年代初,一國外積集電路元件製造商,在積集電路製造時,加入靜電控制程序,把產品失效率降低了50%。再在線路板組裝工序上,加入靜電控制程序,又把最終產品的不良率降低了50%。結論:由此可看出,我們可從靜電控制方面著手,把產品的品質與成品率改良和提高,提升工廠的積效。,14,靜電荷產生的基本途徑和原理:基本途徑:途徑一)接觸和分離途徑二
10、)摩擦途徑三)鄰近電場的感應,15,靜電荷產生的基本途徑和原理:原理:原理一)因不同材料的原子核對其最外圍電子的吸附力不同,故當二種不同材料接觸或摩擦時,其上的外圍電子會轉移致吸附力較強的一方,導致一材料帶正電,另一帶負電。原理二)在導體表面,電子能自由流動。當一帶電導體和一中性導體接觸時,電子會從帶電導體流到中性導體,直致兩者電荷平衡。原理三)鄰近電場極化中性物體內的電子分佈。當中性物體接地時,與電場相同的電子會排斥走。若接地突然中斷,然後把物體移離電場,則該物體會因之前的電場感應,而形成帶電。,16,靜電荷產生的基本途徑和原理:表:人身活動時因摩擦、接觸和分離時所產生的靜電荷量(以靜電壓(
11、V)表示)人身活動情形 濕度10-20%時 濕度 65-90%時 走過化纖地毯 35000 V 1500 V 走過塑膠地板 30000 V 1200 V 坐在椅子上工作時 6000 V 100 V 翻閱塑膠面書籍 7000 V 600 V 在聚氨酯泡沬墊上活動 18000 V 1500 V表;不同材料因接觸或摩擦而帶電的極性序列表石 玻 云 尼 羊 铝 纸 钢 硬 铜 银 醋 聚 奥 萨 聚 聚 聚 聚 硅棉 璃 母 龙 毛 质 酸 酯 纶 然 氨 乙 丙 氯 树 橡 纤 树 酯 烯 烯 乙 酯 胶 维 酯 烯(+)較易產生正電荷 較易產生負電荷(-)結論:在任何時間和場合,物件和人體表面皆會
12、產生靜電荷。,17,由靜電荷所引起的現像:現像(一)微污染:相異電荷互相吸引 一)帶電塵粒吸附在異性帶電表面 二)中性塵粒受帶電表面影響而極化,並吸附在帶電表面 三)帶電塵粒跌在中性表面上,而對表面進行部域極化,並吸附在表面上結論:靜電荷愈多,塵粒積聚愈多和相互的吸附力愈大。若用布或擦把塵粒清除,由於在清除時的摩擦動作產生靜電,塵粒很快會重新積聚,令問題不能根本地解決。,18,由靜電荷所引起的現像:現像(二)靜電放電:積聚的靜電荷會向附近低電位找路徑放電以釋放能量。一)其電位差可撕斷中間的障礙物;其放電電流(能量)可破壞物件的特性。如;-硬破壞-PN 介面的熱擊穿-氧化層的介電體擊穿-金屬線路
13、的汽化-軟破壞(潛伏性靜電破壞)其破壞並沒有造成即時的產品失效,但破壞範圍隨產品操作而擴大,直至產 品突然無明的故障。二)放電電流的強度:一)正比於靜電荷的產生和積聚數量(通常以靜電壓(V)表示)二)反比於放電時間 結論:一)靜電荷愈多,放電電流愈強,破壞能量愈大。二)放電路徑的電阻愈低,放電時間愈快,破壞能量愈大。三)帶電物件愈接近低電位表面(大電位差,或小電容值時),都很容易發生 靜電放電。,19,由靜電荷所引起的現像:現像(三)靜電放電時引起的電磁干擾影響附近的微處理器正常工作 通常,由靜電放電時引起的電磁波寬約在10 至100 ns,即頻率約在10 至100 MHz,此頻率範圍與很多微
14、處理器的操作頻率相同,故能引起微控機器突然失效 停頓 由於靜電放電在瞬間完成,其電磁干擾轉瞬即逝,故難以查明微控機器突然失效的原因,令生產進度難以掌握 結論:應儘量避免靜電放電的產生儘可能把微控機器每部份皆接地,和把不能接地的 部份控制在等電位,20,靜電在電子工業內的影響:(一)晶片製造微污染染污晶片,並隔斷晶片上的幼細線路。靜電放電產生電磁干擾,影響自動機的操作。(二)積集電路的組裝和測試積聚的靜電向未封裝的晶片引腳放電,破壞積集電路的內部結構。微污染令積集電路表面上的標櫼難以蓋好。(三)線路板組裝微污染污染線路板,可做成假焊。靜電放電破壞板上的敏感積集電路,廢掉整塊線路板的功能。(四)產
15、品組裝微污染污染外殼,影響產品外觀。微塵吸附或掉在產品內部,對產品的運作,或會成影響。由靜電放電做成的軟破壞,影響產品的品質,令產品無故失效。,21,靜電在電子工業內的影響:(五)硬盤磁頭工業靜電放電破壞磁極,不能讀取數據。微污染阻礙磁頭運作,把磁盤上的數據破壞。(六)薄膜電晶體液晶片工業靜電放電破壞細小的電晶體,做成整體失效。微污染污染幼細的電子線路,破壞線路的完整性。(七)微電機工業微污染令微部件之間的活動受阻。靜電放電的電磁干擾令微電機操作失效。,22,如何避免靜電在電子工業上的影響:方法(1)最理想的方法是在電子元件內加入保護性線路。但這方法並非完全可行,尤其是在微小而高密度的集成電路
16、,其有限空間並不能容納,另外,這些保護線路對某些集成線路會做成影響或干擾。方法(2)減除工作桌上絕緣材料物件,或不能接地的導體材料物件。此方法亦非完全可行,很多時,絕緣材料物件如塑膠瓶,或不能接地的導體材料物件如鉗子等,皆是工作桌上的必需品。方法(3)安裝靜電控制設備,和實施靜電防控程序。,23,靜電控制的基本目標:目標(一)人體安全 避免因靜電放電的電擊而導致身體上有損傷。表:不同靜電壓對人體電擊的反應靜電壓(V)人 體 反 應 1000 沒有感覺 2000 手指外側有感覺 2500 放電部位有針蟹感,但不疼痛 3000 有輕微和中等被針刺痛感 4000 手指輕微覺痛,有較強的針刺痛感 50
17、00 手掌及手腕前部有電擊疼痛感 6000 手指劇痛,手腕後部有強烈電擊感 7000 手指及手掌劇痛,有痳木感 8000 手腕前部有痳木感 9000 手腕劇痛,手已嚴重痳木 10000 整個手部劇痛,有電流通過感 11000 手指劇烈痳木,整個手部有強烈電擊感 12000 因強烈電擊,故整個手部有強烈打擊感,24,靜電控制的基本目標:目標(二)產品免除靜電的威脅:現行各種普通積集電路的靜電放電耐電壓可被測知(如下表),對於更先進精密的半導體元件,相信其靜電放電耐電壓會更低,更容易受靜電放電的破壞。根據 Mil-STD-1686A(1988),電子元件可由靜電放電耐電壓劃分:0-1999 V 2
18、,000-3,999 V 4,000-15,999 VMOSFET 器件(10-200)電阻組件 低訊號二極管JFET 器件(140-10000)低電壓雙極電晶體 SCR 器件(I 0.175A)OP Amp 部份 MOSFET 器件 光敏元件薄膜電阻 部份 JFET 器件 電阻晶片CMOS積集電路(250-2000)部份 OP Amp 壓電晶振器件高速積集電路(300-2500)部份 積集電路 部份 低電壓雙極電晶體SCR 器件(600-1000)部份 高速積集電路 部份 MOSFET 器件SAW 器件 部份 JFET 器件CCD 器件 部份 OP Amp高精確度二極管 部份 積集電路由於目
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电子 行业 静电 培训 PPT 知识讲座
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2417757.html