目录1.目的 (2)2.适用范围 (2)3.定义 (2)4.职责 (2)5.工作程序 (2)6.相关文件和记录 (21)7.参考标准.................................. 错误!未定义书签。
1.目的建立全面的ESD持续控制程序,减少静电对ESD敏感元器件和本公司产品的制造环境的破坏,从而保证本公司产品的可靠性。
2.适用范围本文件适用于本公司产品在开发、制造、存储、搬运和运输等过程中任何与产品ESD相关的各个环节:如:设备的ESD保护要求;元器件和产品在存储,生产制造过程,运输过程等环节的ESD要求。
3.定义ESDS – Electrostatic Discharge SensitiveESDP – Electrostatic Discharge ProtectionESD – Electrostatic DischargePCBA - Printed Circuit Board Assembly4.职责Testing可靠性部门选择评估并提供ESD标准,相关部门负责贯彻执行5.工作程序5.1 概要5.1.1静电损伤的危害静电防护是一个系统工程,应贯穿于产品研发、生产与售后服务的全过程,应在公司内部进行全方位、全员采取防静电措施和监控。
直接接触产品的区域点包括:DVT试验室、可靠性试验室、制造车间、库房等;涉及静电防护控制流程的环节还包括,ESD设计环节,ESDS器件物料认证环节,QA检验等等。
5.1.2静电防护控制规范的制订为了对产品研制与生产等全寿命周期进行有效防静电控制,应制订详尽的防静电控制规范。
基本内容如下:1). 规定重要件(BOSA,IC等)和产品级(Transceiver)的敏感度水平,并进行分级实施重点防静电控制。
(见第3.3)2). 防静电基本措施和方法(1). 静电泄漏法(2). 静电中和法(3). 静电屏蔽法(4). 湿度控制法3). 失效分析。
分析ESD的失效模式、原因及纠正措施建议。
4). 制订ESD控制大纲计划5). 设计保证准则6). 质量保证规定7). 评审与检查8). 建立静电防护系统设施要求9). 静电防护的详细要求(见第3条)10). 生产过程ESD控制指引5.1.3 产品全寿命周期的防静电体系框架5.2 静电防护的主要措施5.2.1 设计保护电路5.2.1.1 ESDS光电子器件的保护电路设计准则对于大多数的器件制造商来说,在器件的设计过程中都进行了保护电路的设计,而这些保护电路不会影响电路本身的光电性能,GR-468 在03-98条也说明了这一点。
据统计,静电释放所引起的器件失效已占总失效数的10%,因此静电释放保护是保证器件可靠性的一个重要内容,现在的设计要求就是以最小的版图面积,得到触发时间足够快,释放电流足够大的ESD保护电路,以确保器件内部的电路性能不受ESD影响. ESD设计准则如下:在ESD冲击发生时,ESD保护电路必须及时地释放ESD能量,并且保护电路必须能够承受大电流。
所以保护电路必须有很快的触发速度,形成低阻通路,来释放ESD能量.另外,由于大电流流过保护电路而产生的热效应,要求保护结构必须能够均匀的释放ESD能量,降低能量密度,防止局部过热而造成损伤。
5.2.1.2 PCB板(组件)抗静电设计准则1). 使用ESD 能量抑制技术,在电路的关键部位使用瞬变抑制二极管。
这样的器件基本上是快速响应的电压箝位器件。
当ESD 或其它因素产生一个过压瞬变脉冲时,瞬变抑制器就按照其额定值将电压箝位于一个V DD和V SS安全电压值上,以保护瞬变抑制器后面连接的器件。
2). 在每个输入端上增加外部串联电阻,可获得对MOS器件的附加保护。
3). 在电路输入端使用的简单的ESD 瞬变抑制技术,将一个磁珠串在输入引线上,并在输入引线和地之间接一只容量很小的电容器。
这样输入端的LC 电路起滤波器的作用,将ESD 瞬变的能量分流入地,有效防止Latch-up效应。
4). 使用CMOS 布局技术来防止闩锁(latch-up)效应.CMOS布局技术可监控ESD 瞬变进入器件的各部位, 包括器件的电源引脚、输入引脚和输出引脚。
5). 不要把对ESD 敏感的器件(例如CMOS 器件)的引脚直接连接到连接器的引脚上,要在器件与连接器引脚之间使用保护器件.6). 在设计逻辑电路时,要避免使用边沿触发的器件。
如果使用边沿触发的器件,ESD 瞬变脉冲进入电路,这样的输入端很可能会造成系统失常。
最好将电平检测逻辑与验证选通信号一起使用,以提高电路抗ESD 的能力。
7). 选择有抗ESD能力的元器件来实现所需功能的电路设计。
按照JEDEC标准,选择符合如下标准等级的器件进行电路设计,22a114b(HBM),22a115a(MM),22c101b-01(CDM)。
8). 如果电路中的某个敏感器件没有内置ESD 保护电路.如果某个ESDS器件内部没有ESD保护电路,则要提供外部保护电路。
一般可将关键的输入端和输出端的瞬变抑制二极管连接接地,在输入端用串联电阻器限制浪涌电流,并在电源引脚上连接去耦电容器。
9).如果设计采用的是屏蔽电缆,则要确保电缆与屏蔽层360°接触,以避免出现天线效应(辐射场)。
10). 避免在PCB边缘安排重要的信号线,如时钟和复位信号等。
11). 将PCB上未使用的部分设置为接地面12). 机壳地线与信号线间隔至少为4毫米13). 保持机壳地线的长宽比小于5:1,以减少电感效应5.2.1.3 外壳抗静电设计准则1). 外壳的金属部份需接机壳地整个外壳是一个良好的导体,当接地良好时,可成为良好的屏蔽层。
2). 外壳需要与电子器件或电路走线距离2.2mm以上3). 要有足够空间,以避免阻碍PCB设计4). 所有相连接之金属材料其电动势(EMF)差要小于0.75V5). 所有孔洞或缝隙应尽量小6). 使用多个小孔取代一个大孔7). 不可在接机壳地或静电敏感组件附近挖孔5.2.2 防止静电产生主要措施是通过工艺控制、环境控制、人员控制以防止或减少静电的产生。
5.2.2.1 .控制生产线工作环境主要控制环境的温度、湿度和温度变化率,随着湿度增加,静电产生明显下降。
生产线最佳湿度控制范围为40%RH~90%RH;通风降温、风速降低有利于静电的产生。
不同湿度产生的静电电压值如下表:不同湿度条件下产生的静电电压比较5.2.2.2 控制DVT、RT试验室试验室湿度控制范围为40%RH~90%RH。
试验设备保持良好接地。
5.2.2.3 控制生产工艺在生产过程中,尽可能地将接触分离的机械动作幅度减小,控制生产的速度和碰撞、摩擦的力度,以减小静电的产生。
5.2.2.4 控制和改换材料一般来说,任何生产环境中使用的材料可分为:绝缘材料、抗静电材料、静电耗散材料和导电材料。
绝缘材料的表面电阻率大于1014Ω/方。
绝缘材料往往能保留电荷,将它们接地没有用处,因为电流不能在绝缘体中流动。
为防止由ESD 造成的损坏,应将绝缘材料远离电子元器件和组装区。
这类材料的实例是塑料,其中包括聚乙烯、聚氯乙烯、陶瓷和橡胶。
将塑料与导电材料或抗静电材料相结合,可以保护元件不受ESD 的影响。
抗静电材料可以抵御静电的产生。
这类材料的表面电阻率为109~1014Ω/方。
它们的寿命很短,因此反复用来保存已装配电路板和电子元件的次数有限。
表面电阻率高意味着将这些材料接地不会完全泄放掉已积累的电荷。
静电耗散材料的表面电阻率为105 ~109Ω/方。
如果用这种材料来保护元件不受静电影响,并将静电耗散屏蔽接地,则这种较低的电阻率值就能使元件上的电荷转移到地。
摩擦能在这些材料中产生静电荷,但较好的导电率使电荷均匀分布在整个表面。
一般来说,这些材料可用来覆盖地板、桌面和装配区域,或用来制作工作服。
导电材料的表面电阻率低于105Ω/方。
可以将导电材料表面积累的电荷释放到地。
电子行业将掺有导电材料的塑料用来包装电子元件和电路板。
5.2.2.5 防止人体带电操作人员是最大的静电源,且带的静电电量较大,因此操作人员应该是控制的重点对象。
5.2.3 消除已产生的静电5.2.3.1 泄漏导体上的静电可以用接地的方法使静电泄漏到大地。
放电体上的电压与释放时间可用下式表示:UT=U0L1/RC U0——起始电压(V)R——等效电阻(Ω)C——导体等效电容(pf)让静电荷通过一条静电通路进入大地保护类似可容纳大量静电荷的接近零电位的物体,其泄漏速度不宜过快,一般要求在0.1s内将人体静电源的静电电位减低到100V以下即可,由此计算出泄漏的电阻应小于1010Ω。
而考虑到人体安全,此电阻不宜太小,应大于105Ω。
5.2.3.2 中和中和法主要使用离子风机。
5.3 光电子产品及其组件在研发与生产过程中的静电防护技术要求5.3.1培训对参与产品研发、生产、检验等全体员工进行培训教育:1). 进行ESD危害性的教育,引起全体员工的重视。
2). 根据不同的部门和岗位进行专门ESD防护技能的培训。
5.3.2在研发与生产过程中各个环节的静电防护技术要求静电防护应贯彻到产品研制与生产及售后服务的全过程中的每个环节,每个环节都应该得到有效控制,这样才能保证最终的产成品不受静电损伤。
详细见4条。
5.3.3光电子器件及其组件和Transceiver的ESDS等级要求在进行防静电的同时,需要明确光电子器件及其组件和Transceiver的ESDS的等级要求。
下面的ESD等级也可以作为产品ESD设计指标和部件控制的ESD 指标。
1)晶体管、阻容件、IC、OSA、模块电口抗静电能力的等级要求2)Transceiver的ESD静电保护等级要求Transceiver的静电等级在对其引脚Pin的测试上除满足上面条件外,还应满足下面产品级测试条件要求:(下表是最低等级要求)5.4 建立防静电控制体系框架防静电必须全过程、全方位和全员进行控制。
在防静电控制体系流程建设方面,应抓住主要工序和主要控制点进行严密的监控,这些控制点如下:6.相关文件和记录FIB-QI-1501 《生产过程ESD控制指引》。