• 如何进行ESD控制 根据发生ESD的三个要素：即Q＋M＋D=ESD
静电控制需要： 尽量防止和减小静电荷的产生； 加速静电荷的逸散泄漏，防止静电荷积累；
环境湿度、接地、防静电材料的应用和离子化处理是其主要手段。
ESD控制
➢ 如何进行ESD控制
建立ESD防护体系文件和管理组织 建立EPA并定义EPA的防护水平 明确防静电标识 EPA温湿度控制、地板及接地系统 对区域内的所有导体包括人员可靠接地 在EPA控制区域操作所有静电敏感器件 存储、运输所有静电敏感器件要用防静电包装 消除一切不必要的静电产生源 离子风机的使用 运用12英寸原则 测试和监控整个静电控制流
➢ 明确静电标识
ESD控制
图3图图图静142电静静防防电电静护放防电区电护保域敏处护边感理标界标标识标识识识 图5 防静电接地标识
ESD控制
➢ 人员控制
工衣、工帽、工鞋（鞋套）、腕带、手套、指套
➢ 周转工具控制
ESD控制
➢ 包装控制
ESD控制
➢ 接地控制
ESD控制
1 工作台
2 防静电台垫
5 防静电辅助工具 6 设备/仪器/工具
IC中的线路进行人体模式放电： 200V~400V 线路的阻抗没有发现变化 600V 微电路的性能指标稍有下降，但仍能通过 测试。 800V~900V 出现了局部熔断和孔洞，线路阻抗发生了 明显变化 1000V 线路断路，器件被完全损坏。
静电损伤
• AT89S52晶振管脚静电损伤 – 背景：外协加工厂协助生产，在先期生产完并返回的800块某卡件中， 有6块卡件上的AT89S52失效。经电测试，发现失效的管脚为AT89S52 连接晶振的两个管脚XTAL1，XTAL2。 – 影响：产品一次通过率降低，对同批次卡件存在造成隐性静电损伤 的隐患。
坐在填有聚氟脂泡膜的 椅子上
20000 18000
400 250 100 600 1200 15000
ESD基本知识
➢ 半导体发展趋势
更加细小精密
更加复杂
更加静电敏感
➢ 半导体器件静电敏感性
Device Type Threshold Sussceptivity(Volts)
MOSFET
10－100
– 现象：卡件上电后，从指示灯观察到卡件程序未运行，检测发现为 单片机故障。连接晶振的芯片管脚I-V曲线异常。
– 结论：AT89S52芯片连接晶振的管脚受ESD损伤失效。
静电损伤
管脚XTAL1（Pin21），XTAL2（Pin20）模拟静电放电失效的器件 生产返回卡件中使用的89S52的失效点
静电损伤
防静电电腕带 防静电包装袋
离子风机
防静电台垫
接地线
区域标志 防静电工作椅
防静电服装 防静电鞋
谢 谢！
➢在5KV时，你能在在听5见在5000听50听000伏见伏0见听0时时伏见，，时你你，能能你能 ➢在10KV时，在在你11在0能0看0看01看0见000见看见00伏伏0，见时0时伏产，，生时你你火，能花能你能
人体对静电的 敏感度
人体人对体人E对S体DE的S对D
ESD基本知识
• 器件ESD失效机理实验
– 现象：卡件在生产过程中，出现标定不合格的现象，经过确认为 IRFU120N失效。
– 结论：经过生产现场ESD防护情况分析和静电放电模拟实验对比确认，本 次IRFU120N失效是由于生产过程中静电引入器件引起。
静电损伤
工厂失效IRFU120N失效点 静电模拟失效IRFU120N失效点
ESD控制
VMOS
30-1800
NMOS
60-100
GaAsFET
60-2000
EPROM
100+
CMOS
200-3000
GaAsFET
25-50
JFET
140-7000
SAW
150-500
Op-AMP
190-2500
Schottky Diodes
300-2500
ESD基本知识
➢小于3KV，很难感知
在3000伏时，你能 ➢在3KV时，你能通在过通通皮3300通过过肤0000皮感过皮伏伏知肤皮肤时时感感肤，，知你知感你能知能
➢静电放电（ESD）三要素
Q＋M＋D = ESD
“Q”：一定积累的静电荷 “M”：放电途径 “D”：静电敏感器件 “ESD” ：就是放电（ZAP）
ESD基本知识
器件静电放电三种模型 •人体模型（HBM：Human Body Model） •机器模型（MM：Machine Model） •充电器件模型（CDM： Charged Device Model）
– 结论：本次GAL16V8失效主要是因为卡件在装配过程中将人体静电引入模 块引起GAL16V8静电损伤。
静电损伤
生产返回卡件中使用的GAL16的失效点 模拟静电放电失效的器件
静电损伤
• 发光二极管静电损伤 – 背景：失效样品为键盘上的一颗发光二极管，用于控制键盘按键的显示。 开发人员调试时发现某些按键指示灯在按键未按的情况下微亮，经过调 试并更换失效样品后，键盘按键指示灯显示正常。开发人员将失效样品 焊接下后提交失效分析。 – 影响：增加研发周期。 – 现象：失效的发光二极管正向压降只有0.6934V，IV曲线测试结果表明， 发光二极管反向漏电流增大，无标准的二极管特性，反向漏电流在反向 电压为1.6V时高达1mA。 – 结论：失效样品失效是由于静电将PN结击穿，导致反向漏电流增大。
• 影响静电产生和大小的因素
环境湿度和空气中的离子浓度 潮湿的梅雨季节，静电势较低；在北方或干燥的冬季，静电势就高 空气纯净的场所（如超净车间）内，空气中离子浓度低，静电更容易
产生
• 电子生产中产生的静电势的典型值（V）
事件
静电势（空气相对湿 静电势（空气相对湿
度10％）
度50％）
将DIP封装器件从塑料 管中取出
• CD14538BE生产过程中静电损伤 – 背景：本批次共生产150块某卡件，卡件生产返回后进行测试过程中发现 亮红灯，共测试20块卡件，有16块出现同样的异常状况。 – 影响：本次异常卡件全部停产，无法正常入库，导致卡件生产周期过长， 同批次卡件存在隐性的静电损伤。
– 现象：卡件上电进行调试时发现卡件亮红灯，而且无法进行标定，经过 测试分析为CD14538BE这颗器件PIN11对PIN1短路。
• 某模块的GAL16静电损伤 – 背景：批任务卡件98 块，发现有上述问题现象的卡件6块。通过与测试人 员沟通，确认在卡件没有装入外壳的情况下测试正常，当装完外壳再次 测试时才出现异常。
– 影响：产品一次通过率降低，对同批次卡件存在造成隐性静电损伤的隐 患。
– 现象：在常规检测过程中，发现部分卡件上电后状态灯异常且无法被检 测到，通过指示灯的闪烁情况判断为卡件无法与主控制器进行正常通讯， 经过定位为GAL16V8失效。
静电放电(Electrostatic Discharge-ESD)：处于不同静电电位的两个物 体间的静电电荷的转移就是静电放电。这种转移的方式有多种，如接触 放电、空气放电。
静电的产生
摩擦起电 感应起电
接触带电
+ - ++++++++++++-+++-+-----++--- - -剥离起电
ESD基本知识
静电损伤
生产返回LED失效点
模拟静电放电失效的器件
静电损伤
• 某模块的IRFU120N静电损伤 – 背景：本批次共生产200块，出现40块失效，经过确认失效器件为 IRFU120N。此类失效以前也有出现，但是数量非常少。 – 影响：本次异常卡件全部停产，无法正常入库，导致卡件生产周期过长， 同批次卡件存在隐性的静电损伤。
将印刷电路板装进泡 沫包装盒中
2000 21000
400 5500
ESD基本知识
• 人体活动产生典型的静电电压（V）
事件
静电势（空气相对湿度 10～20％）
静电势（空气相对湿度 65～90％）
在地毯上走动
2000
在聚乙烯地板上走动 12000
在工作台上工作
6000
拿聚乙烯纤维包
7000
从工作台拿起聚乙烯衬 垫
ESD基本知识
静电的特性 库仑定理标明电压、电荷和电容的关系 Q=C*U 例如：Q＝1nC,C=1pF,那么U＝Q/C＝(1×10-9C)/(1×10-12F)＝1000V 通常把静电带电体与另一个物体或大地看成一个电容器 实际环境中产生的静电电压通常是指带电体与大地之间的电位差
ESD基本知识
9 防静电地板
10 落地设备/仪器
A、B、C、D串联电阻或等效串联电阻
3 台垫接地扣 7 防静电工作椅 11 防静电接地线
4 腕带插孔 8 接地线 12 设备保护接 Ohms 106 Ohms
Equipment
106 to 109 Ohms
➢ 防静电工作台
防静电地板
静电的危害与防护
可靠性技术部 戴晨阳
课程内容
• 静电基本知识 • 静电失效案例 • 生产过程的ESD防护 • 以沟通协调探讨静电防护的
相关意见
静电基本知识
• 静电和静电放电的定义 静电：通俗地来讲，静电就是静止不动的电荷。它一般存在于物体的表 面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。静电是通过电子或离子 转移而形成。
ESD控制
➢ 环境控制
温湿度控制、灰尘处理 温度：20～30℃ 相对湿度：40～60%
物料分区 防静电区、非防静电区、坏件区、操作区、 办公区、备用包材区、杂物区
ESD控制
➢ 区域控制