ESD包装选用的技术考虑
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ESD包装选用的技术考虑(中)摘要本文描述了ESD防护包装及工作表面使用材料必须考虑的基本技术问题。
这些基本原理可用于传统的包装材料如纸箱、包装袋和周转箱,也可以用于暂时性包装材料,如制造过程中的周转包装袋。
这些原理同样也可以用于器件在组装过程中可能接触到的工作台台面和传送带。
几种典型的包装应用卷盘包装.SMT的普及让卷盘成为集成电路(IC)取放方式的首选包装。
因为卷盘能够大幅度提高生产能力,并能减少操作人为影响,这种包装方式很大程度上取代了IC包装管。
然而,卷盘包装最早用于分立型被动器件,如片式电阻的包装,因为这些器件通常不是ESD敏感器件。
早期的卷盘包装不是防静电的,结果,在将卷盘覆盖层从载带剥离时经常会产生超过10000V的静电。
此时片状器件甚至会受静电引力在载带上直立起来,这对自动化的生产过程有极大的危害。
这一点要求卷盘生产中与IC相接触的材料必须使用安全的材料。
因为会增加器件的潜在损伤缘故,我们努力寻找合适的材料来解决这一问题。
有一点是明确的,卷盘材料对器件产生的静电比包装管对器件产生的静电确实要高,尽管在它们的广告上说是ESD安全的,或者说是按照EIA541之类标准制作的。
表1 器件在包装管和不同材料的卷盘包装中产生的静电。
一些卷盘带上的确使用了抗静电材料,但这些材料仅仅是在外面的非粘贴层,粘贴面与器件接触后,仍会产生超出预料的高静电压。
除此之外,另外一点需要注意的是,载带材料的导电性过强,还可能会导致场感应的CDM失效。
其原因是,当时没有能与典型的抗静电材料相匹配的粘胶。
导电材料载带的这种缺陷在CDM敏感器件(150V)的一系列实验中可以得到证实。
将敏感器件装入表面电阻率为1~100 Ω/sq材料的载带,做振动试验,以模拟器件的运输和取放过程,然后测试其是否失效。
结果显示,器件中有相当大的数量击穿电压等电性能显著下降;相反,使用104Ω/sq载带和绝缘材料的覆盖带做同样的实验,却没有出现电性能的下降。
ESD防静电管理规范1.目的为了避免静电释放对电子产品制造过程中的元器件造成不良影响,如短路、电阻漂移、开路、工作性能退化等现象,特制定《电子产品制造静电防护技术要求》以确保产品品质、可靠性和降低不良率、工时成本和维修费用。
同时,通过提高员工对ESD的认识,加强员工自觉防止ESD现象之观念,促进生产管理水平之提高。
2.适用范围本规范适用于所有生产制程和电子元器件的采购、运输、储存、检测过程中的静电防护。
3.引用标准本规范引用以下标准:SJ/T -1996《电子产品制造防静电系统测试方法》GB/T -1995《静电安全名词术语》GJB 3007 - 97《防静电工作区技术要求》GJB 1649 - 93《电子产品防静电放电控制大纲》GB - 89《防静电工作服》SJ/T -94《电子设备制造防静电技术要求》SJ/T -1995《电子元器件制造防静电技术要求》ANSI / ESD STM3.1-2000《静电放电敏感产品防护用标准:离子发生器》ANSI / ESD S20.20-1999《建立一个静电放电控制方案—保护电气和电子零件,装置和设备》4.名词术语4.1 静电:一种处于相对稳定状态的电荷。
它所引起的磁场效应可以忽略不计,静电可由物质的接触与分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等物理过程而产生。
4.2 ESD:Electronic Static Discharge,原意是指静电释放,即通过带静电区域直接接触或感应而引起的静电电荷在不同电势物体上的转移。
后常指静电防护,即避免静电释放的发生。
4.3 静电感应:当带电物体靠近某一介质时,在该介质表面因感应而带电荷,并形成感应电场。
4.4 ESDS:Electronic Static Discharge Sensitive,静电放电敏感(的),通常用来指静电敏感元器件。
4.5 防静电工作区:由各种防静电设施、器件及明确的区域界限形成的工作场地。
ESD技术要求和测试方法ESD(电静电放电)技术要求及其测试方法概述静电放电(ESD)是电子设备中的常见问题之一、它是指当电荷从一个物体传输到另一个物体时产生的瞬态电流。
这种电流可能会对电子设备产生不可逆的损害,从而导致设备的性能下降甚至完全失效。
因此,为了确保电子设备的可靠性,需要采取一系列的ESD技术要求和测试方法。
1.设备的防静电设计设备的防静电设计是指确保设备本身不会积累静电电荷,以及在设备外部和内部提供足够的防护措施,以防止静电放电对设备造成损害。
一些常用的防静电设计措施包括:接地保护,静电绝缘材料的使用,静电吸附剂的应用等。
2.ESD保护电路的设计ESD保护电路是一种特殊的电路设计,用于保护电子设备免受ESD损害。
这些电路通常包括器件、保护电阻、TVS(瞬态电压抑制器)二极管等。
设计这些电路时需要考虑ESD的能量和电流,并确保电路能够在ESD 事件发生时提供足够的保护。
3.ESD防护覆盖层的使用ESD防护覆盖层是应用在电子设备表面的一层特殊材料,用于吸收和分散ESD事件产生的静电电荷。
这些覆盖层可以有效地减少ESD事件对设备的影响,并提供良好的防护性能。
常见的ESD防护覆盖层材料包括静电吸收塑料、金属和抗静电涂料等。
ESD测试方法1.空气放电测试空气放电测试是一种常见的ESD测试方法,用于检测设备在大气环境中产生的ESD事件。
测试时需要模拟真实的ESD事件,并通过测量放电电流和电压来评估设备的ESD抗性能。
2.接触放电测试接触放电测试是一种特殊的ESD测试方法,用于模拟设备与人体直接接触时产生的ESD事件。
测试时需要使用一个模拟人体的探头,并通过测量放电电流和电压来评估设备的ESD抗性能。
3.完整性测试完整性测试是一种用于评估设备整体结构是否具有良好的ESD防护设计的测试方法。
测试时需要使用一个高压放电设备,并测量设备内部电路的电压波形,以检测是否有电荷积累或电流集中的问题。
4.压力放电测试压力放电测试是一种专业的ESD测试方法,用于评估设备在高压环境中的ESD抗性能。
防静电(ESD)标准规范防静电容器(防静电周转箱,防静电元件盒等),元件架和运输车等器材上应有防静电标志,标志应置于明显且不易受到磨损的地方。
如图B:5.3.4 经过防静电液处理的物品和场所也应有防静电标志。
如图C:5.3.5 含有ESSD 的图纸资料,应有ESSD 标志。
5.3.6 设备的外部端口标志应符合GJB1649中第5.8.3条要求。
5.3.7 整机包装标志应符合GJB1649中第5.10条要求。
5.3.8 交付文件标志应符合GJB1649中第5.9.1条要求。
6. 静电敏感区域的工程环境防静电规范6.1 防静电工程环境的设计原则:设计防静电工程环境时,为达到静电防护的要求应遵循以下原则:6.1.1 抑制静电荷的积累和静电压的产生6.1.2 安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷6.1.3 防静电工作区应按电子元器件静电敏感度确定防护所应达到的级别和程度。
一般的要求静电防护区内静电电压绝对值应小于100V 。
6.1.4 防静电区域应标明区域界限并在明显处悬挂警示标志。
6.1.5 在防静电工作区内禁止使用易产生静电荷的电荷源。
表一为常见的电荷源:表一类别电荷源 工作台表面油漆或浸漆表面、普通塑料帖面、普通乙烯及树脂表面 地板塑料及普通地板革、抛光打蜡木地板、普通乙烯树脂 工作鞋、帽、鞋普通涤纶、合成纤维及尼龙面料、塑料及普通胶第鞋 操作工具及设备 普通塑料盒、架、瓶、盘用品及纸制品、普通泡沫及一般电动工具、压缩机、喷射设备、蒸发设备等6.2 防静电工程环境的要求:6.2.1 环境的温度和湿度要求:温度应在15℃至30℃之间,湿度应在45%至75%之间,环境内应配备温度计和湿度计,并按要求做好点检记录。
如果环境内的空气过于干燥,应使用加湿器或其它办法来满足湿度要求,但应以不对产品造成有害影响为前提。
如果湿度高了应该开空调或抽湿机来使其满足要求。
温度计和湿度计使用要求:1) 对温度、湿度做监测的石英温湿度仪,必须放置在水平稳定的平面上。
ESD(Electrostatic Discharge)胶板是一种具有防静电性能的板材,被广泛应用于电子、半导体、光学等领域,以保护敏感设备免受静电损害。
ESD胶板的技术参数标准包括以下几个方面:一、导电性能ESD胶板的导电性能是其最重要的技术指标之一。
通常使用电阻率(Ω/sq)来衡量,电阻率越低,导电性能越好。
ESD胶板应满足以下导电性能标准:1. 表面电阻率:ESD胶板表面的电阻率应在10^4~10^6 Ω/sq 之间,确保有效地释放静电。
2. 体积电阻率:ESD胶板体积的电阻率应在10^6~10^9 Ω/cm 之间,以确保整个板材具有良好的导电性能。
二、防静电性能除了导电性能,ESD胶板还应具备良好的防静电性能,以防止静电在胶板上积聚和扩散。
以下是ESD胶板的防静电性能标准:1. 静电放电时间:ESD胶板的静电放电时间应在0.1秒以内,以确保迅速地消除静电。
2. 静电放电能力:ESD胶板的静电放电能力应在5 kV及以下,以防止静电对敏感设备的损害。
三、物理性能ESD胶板的物理性能对其应用和使用寿命具有重要影响。
以下是ESD胶板的物理性能标准:1. 抗压强度:ESD胶板的抗压强度应在100 MPa以上,以确保其在使用过程中具有足够的强度和稳定性。
2. 抗拉强度:ESD胶板的抗拉强度应在50 MPa以上,以确保其在拉伸或受力时不易断裂。
3. 耐磨性:ESD胶板应具备良好的耐磨性,以保证长期使用时表面不易磨损。
4. 耐温性:ESD胶板的耐温性应在-40℃至80℃之间,以适应各种环境温度。
四、外观要求ESD胶板除了技术参数,还应满足一定的外观要求,以保证其质量和美观。
以下是ESD胶板的外观要求标准:1. 颜色:ESD胶板的颜色通常为黑色或灰色,以防止光反射和静电积聚。
2. 平整度:ESD胶板的表面应平整光滑,无明显凹凸或划痕。
3. 尺寸精度:ESD胶板的尺寸应符合规定的精度要求,以确保其能够与其他设备或组件配合使用。
ESD防静电包装手册1范围1.1主题内容本指导性技术文件规定了对静电放电敏感(ESDS)军用电子产品的包装要求,其内容包括有关静电放电(ESD)的基本知识、防护包装方面的术语、ESDS产品的包装要求、包装程序、包装材料以及防护措施等。
1.2适用范围本指导性技术文件(以下简称手册)适用于ESDS电子产品的防静电包装,为生产和使用ESDS产品的人员提供有关ESD控制和预防措施方面的指导。
2引用文件GBl2626.2—90GJBl649—93GJB2605—96GJB2747—96GJB2835—97SJ/F10147—9lSJ/F10533—94SJ/'F10630—95QJ1693—89QJ2245—92硬质纤维板技术要求电子产品防静电放电控制大纲可热封柔韧性防静电阻隔材料规范防静电缓冲包装材料通用规范微电路包装规范.集成电路防静电包装管电子设备制造防静电技术要求电子元器件制造防静电技术要求电子元器件防静电技术要求电子仪器和设备防静电技术要求3定义3.1静电放电(ESD)electrostaticdischarge(ESD)两个具有不同静电电位的物体,由于直接接触或静电场感应引起的两物体间的静电电荷的转移。
3.2静电放电敏感(ESOS)产品electrostaticdischargesensitive(ESDS)items.3.3ESD防护材料ESDprotectivematerial通过安全地耗散静电电荷或屏蔽住零部件使其免受外界静电电荷影响等途径,能限制静电电荷聚集的材料。
3.4ESD防护包装ESDprotectivepackaging用ESD防护材料使F_SDS产品受ESD损害的可能减至最小的包装。
3.5静电安全区static safearea能控制人体、导体和非导体材料上静电电荷的区域。
3.6工作区;ESD防护工作IXworksite;ESD protectedarea(EPA)由防静电器材建造和装备起来,供经过培训的人员操作ESDS产品能防ESD损害并作出明显标记的区域。
ESD工艺技术规范ESD(Electrostatic Discharge)工艺技术规范1. 引言静电放电(ESD)是在电子设备和元器件制造过程中最常见的故障源之一。
为了确保产品的质量和可靠性,制定ESD工艺技术规范是必要的。
该规范的目的是提供一套标准和操作指南,以减少ESD对电子元器件和设备造成的损害。
2. 范围本规范适用于所有涉及电子设备和元器件的制造环节,包括生产、测试、运输和存储。
3. ESD预防措施3.1 接地:所有电子设备和元器件在制造和测试过程中应采取合适的接地措施,确保静电能够迅速释放,避免积累和传导。
3.2 静电保护区域(ESD Protected Area,EPA):应建立和标识EPA,以确保在敏感环境中正确操作。
该区域应设有接地装置、垫子和防护装置,以尽可能减少ESD事件的发生。
3.3 人员培训:所有从事电子设备和元器件制造工作的人员应接受ESD防护培训。
他们应了解ESD的危害、预防措施以及正确使用防护装置的方法。
4. ESD测试和检测4.1 ESD测试:所有电子设备和元器件在制造过程中应进行ESD测试,以评估其耐受能力。
测试应按照国际标准进行,如IEC 61000-4-2。
4.2 ESD检测:应建立ESD检测计划,对所有电子设备和元器件进行定期检测,以确保其防护性能符合要求。
5. ESD防护装置5.1 静电消除器:应使用合适的静电消除器来排除静电,防止ESD事件的发生。
5.2 静电防护衣:所有进入EPA的人员应穿戴静电防护衣,并确保其接地良好。
5.3 静电垫:工作台面和存储区域应使用合适的静电垫,以减少ESD事件的发生。
6. ESD防护记录应建立和维护ESD防护记录,记录每次ESD测试和检测的结果,以及对任何ESD事件的处理和纠正措施。
7. 废弃物处理所有ESD防护装置和材料应按照相关法规进行正确的处理和处置。
8. 审核和改进该ESD工艺技术规范应定期进行审核,以确保其符合最新的标准和最佳实践。
ESD包装选用的技术考虑【提要】本文描述了ESD防护包装及工作表面使用材料必须考虑的基本技术问题。
这些基本原理可用于传统的包装材料如纸箱、包装袋和周转箱,也可以用于暂时性包装材料,如制造过程中的周转包装袋。
这些原理同样也可以用于器件在组装过程中可能接触到的工作台台面和传送带。
重要术语的理解以下术语是理解ESD材料和进行包装设计的基础:•抗静电材料(Antistatic):能够有效地阻止静电荷在自身及与其接触材料上积累的材料。
•静电耗散材料(Static Dissipative):用于减缓带电器件模型(CDM)下快速放电的材料。
按照静电协会(ESDA)和电子工业联合会(EIA)的定义,其表面电阻在105 ~1012 Ω/sq 之间。
抗静电材料和静电耗散材料可直接用于多数充电和放电失效过程中防护,甚至包括了自动生产线。
当然在使用当中须经过简单的测试。
不过,这并不时说它们是万能的,有时我们也需要使用导静电材料。
•导静电材料(Conductive):按照定义,是指表面电阻率小于105 Ω/sq的材料。
它们通常被用于器件与同电位分流连接,在某些时候,它们还被用于区域的静电场屏蔽。
在对这三种材料的理解上容易有一些误区,比如,许多材料既是抗静电材料又是静电耗散材料;很多时候通常导电材料与一些绝缘材料也会产生静电,但这些材料不能视为抗静电材料。
要清楚材料的区别,懂得在它们在什么情况下的应用,对于实施和保持有效的ESD控制体系非常关键,同时也是正确评价防静电材料供应商产品有效性的关键因素。
这些材料特性不能对正常的生产过程造成影响。
此外,耐磨损性,热稳定性,污染的影响以及^***很多^ ***特性也应当成为评价材料特性时需要考虑的因素。
抗静电材料及使用绝缘材料与^***材料相接触会产生静电,这是因为物体接触时,会发生电荷(电子或分子离子)的迁移,抗静电材料能够让这种电荷的迁移最小化。
不过,因为摩擦起电取决于相互作用的两种物质或物体,所以单独说某种材料是抗静电的并不准确。
电子工程师必备手册:ESD设计秘籍(上)什么是ESD? "ESD是代表英文Electrostatic Discharge即“静电放电”的意思。
ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热(火花)效应(如静电引起的着火与爆炸)和电磁效应(如电磁干扰)等的学科。
近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂,对静电放电的电磁场效应如电磁干扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题越来越重视。
1、问:为什么有些ESD 地线有阻抗而有些没有呢?答:ESD地线的目的是将一导电面连接到与电源地等电位的地方,“硬地”是用不具有附加电阻的地线直接连接到地的;电源地与公共点接点之间的电阻基本为0Ω。
“软地”是具有内部串联电阻的地线,典型值为1M,这样设计的目的是限制当操作者暴露在110V和最大250V 的环境中时可能产生的伤害电流。
ESD联合会ANEOS/ESD S6.1—1991 建议用“硬地”方式使ESD 台面或者地板垫子接地。
2、问:我常穿一只防静电鞋,但常被告之两脚都要穿,为什么?答:防静电鞋仅在穿戴正确并且要与导电地板或消耗地连在一起时才起作用。
行走是摩擦生电的一个极好的例子。
若你正确使用防静电鞋,且与ESD地板紧密连接,那么你身上的电荷泄入到地。
因此,你与地之间构成的网络在电压上是相同的,但你一抬起穿有防静电鞋的脚,你就会再次充电,要么从你的衣服感应,要么因为摩擦和抬脚而产生摩擦电。
若你穿有两只防静电鞋,你就会进一步大大减小比几伏电压高得多的净电荷的机会(典型值为2KV—5KV),因为你处于接地状态时间延长了,所以建议在靠近运动物体时,务必穿一双防静电鞋。
3、问:需要在机器与地间连接1M 电阻吗?答:不需要。
参照生产厂商在机器或设备方面接地的要求可知,1M 电阻是用于保护人体的,参考以下的问题。
旁注:将所有靠近ESD 敏感工作站的孤立导体接地都是有好处的。
ESD包装选用的技术考虑(下)摘要本文描述了ESD防护包装及工作表面使用材料必须考虑的基本技术问题。
这些基本原理可用于传统的包装材料如纸箱、包装袋和周转箱,也可以用于暂时性包装材料,如制造过程中的周转包装袋。
这些原理表3 三类常见的ESD情况及ESD控制措施情况A。
两个表面间的运动产生静电,敏感器件被放置在其电场中,而器件随后又进行了接地。
接触的表面使用抗静电材料可以解决操作1的问题。
表面所产生的静电可以通过静电耗散材料、空气离子化中和、使用空隙间隔或静电屏蔽来消除。
操作3的问题,可以通过使用静电耗散材料来控制静电泄放的速度。
情况B。
情况A中,可以有多种途径来解决操作3的问题,而情况B则不同,它是器件与其他材料接触后自身带电的情况。
在情况A中,操作1的问题可以通过使用抗静电材料或静电耗散材料来解决,但对于情况B,器件本身的材料不可替换,不可能使用这两种材料来解决问题。
要满足电路要求,制作器件的陶瓷或塑料材料须是高绝缘材料,同时对于防潮和防腐蚀也对材料提出了相应的要求。
这些对于操作2问题的解决都有限制。
此时器件包装上有静电荷,除非允许长时间,唯一的去除方法就是使用空气离子化。
操作3问题是导致失效操作,唯一可行的保护办法就是避免导体接触放电的器件,而改用静电耗散材料与器件接触。
对于像工作台面这类大的材料,单独使用一个105–1012Ω阻值的外接电阻并不是好的替代方法,这是因为离散电阻会产生寄生电容,它允许高频大电流,导致典型的CDM的静电损伤。
情况A和B由运动所导致,生产中经常会在器件的操作当中产生。
我们所熟知的人为因素在这并不是ESD 损伤的关键因素,而这些情况才是最大的静电损伤隐患,因为在生产过程中,它们会持续产生静电。
情况C。
相比而言,在生产车间,人员接地容易做到,HBM风险会越来越少。
但是,即便是在检查非常严密时,也偶尔会有操作员工不正确地使用手腕带,导致其失去作用的情况出现,因而,包装必须提供附加的保护。
中华人民共和国国家军用标准防静电包装手册1 范围1.1 主题内容本指导性技术文件规定了对静电放电敏感(ESDS)军用电子产品的包装要求,其内容包括有关静电放电(ESD)的基本知识、防护包装方面的术语、ESDS产品的包装要求、包装程序、包装材料以及防护措施等。
1.2 适用范围本指导性技术文件(以下简称手册)适用于ESDS军用电子产品的防静电包装,为从事国防科研、生产和使用ESDS产品的人员提供有关ESD控制和预防措施方面的指导。
2 引用文件GBl2626.2—90GJBl649—93GJB 2605—96GJB2747—96GJB2835—97SJ/F10147—9lSJ/F10533—94SJ/'F10630—95QJ1693—89QJ2245—92硬质纤维板技术要求电子产品防静电放电控制大纲可热封柔韧性防静电阻隔材料规范防静电缓冲包装材料通用规范微电路包装规范.集成电路防静电包装管电子设备制造防静电技术要求电子元器件制造防静电技术要求电子元器件防静电技术要求电子仪器和设备防静电技术要求3 定义3.1静电放电(ESD) electrostatic discharge(ESD)两个具有不同静电电位的物体,由于直接接触或静电场感应引起的两物体间的静电电荷的转移。
3.2 静电放电敏感(ESOS)产品electrostatic discharge sensitive(ESDS)items .对ESD损害敏感的零部件或组件。
国防科学技术工业委员会1997—05—23发布1997-12-01实施3.3 ESD防护材料ESD protective material通过安全地耗散静电电荷或屏蔽住零部件使其免受外界静电电荷影响等途径,能限制静电电荷聚集的材料。
3.4 ESD防护包装ESD protective packaging用ESD防护材料使F_SDS产品受ESD损害的可能减至最小的包装。
3.5 静电安全区static safe area能控制人体、导体和非导体材料上静电电荷的区域。
OF 23 Department ESD P1OF 目的1. 目的標准規定了供操作靜電放電敏感電子產品用的防靜電工作區應具備的各項技術要求。
2. 範圍範圍本標准適用於嘉利公司所有防靜電工作區。
參考文件3. 參考文件ESD S 9.1 防靜電鞋 導電鞋技術要求ESD STM 2.1 防靜電工作服GJB/Z 25-----91 電子設備和設施的接地 搭接和遮罩設計指南ANSI/ESD S20.20電子產品防靜電放電控制大綱SJ/T10694—1996 電子產品製造防靜電系統測試方法定義4. 定義(1) 共同接地系統 Common Earthing System:將各部分防雷裝置﹐建築物金屬構件﹐低壓配電保護線(PE), 設備保護地﹐遮罩體接地﹐ 防靜電接地﹐資訊設備邏輯地等連接在一起的接地裝置。
(2) 等電位連接 Equipotential Bonding為減少雷電流的電位差﹐ 而將分開的裝置﹐諸導電物體用等電位連接導體或電湧保護器實現的電氣連接(3) 電位連接導體 Equipotential Bonding Conductor將分開裝置諸部分連接在一起以使它們之間的電位相等的導體(4) 防靜電工作區Electrostatic Discharge Protected Area (EPA)配備各種防靜電設備和器材﹑能夠限制靜電電位﹑具有確定邊界和專門標記的適於從事靜電防護操作的場所。
(5) 操作Handling在靜電放電敏感電子產品的製造老化篩選檢測包裝儲存修理和失效分析等過程中﹐直接或間接地作用於產品的有效活動。
01.F02EG03--01.F02WGI--EG03WGIDepartment ESDP 2 2 OF OF OF 232323(6) 靜電耗散材料Dissipative Materials1×104Ω≦表面電阻≦1×1011Ω的材料參考文件<ESD DS 11.12> & <EOS / ESD S11.11>(7) 導電材料 Conductive Materials其表面電阻≦1×105Ω的材料。
内部技术规范EMS厂ESD管理规范V3.0 2015年05月31日发布2015年06月10日实施修订声明Revision declaration目录Table of Contents1ESD控制方案要求 (6)1.1人员安全 (6)1.2ESD管理要求 (6)1.2.1人员防静电要求 (6)1.2.2防静电用品认证&管理要求 (6)1.2.3ESD稽查、培训与认证 (7)1.2.4防静电问题处理流程 (8)1.3ESD技术要求 (8)1.3.1EP区域环境建设要求 (8)1.3.2生产现场防静电接地要求 (9)1.3.3静电防护区域基本控制措施 (11)1.3.4防静电检测方法及要求 (12)1.3.5防静电包装材料技术要求 (14)1.3.6工装、夹具ESD要求 (15)1.3.7防静电敏感器件存储、周转、运输要求 (16)1.4其它事项 (18)2附录 (18)3参考文献Reference Document (19)EMS厂ESD管理规范V3.0范围ScopeEMS厂作为公司产品加工的重要执行主体之一,纳入华为的质量保证范畴;本规范阐述了生产公司产品所涉及的静电放电控制要求,制定了静电产生及静电放电控制的程序和最基本需求,这些程序和需求适用于所有涉及静电敏感器件、组件或产品的PCBA加工、模块组装、整机装配等加工环节。
本规范中的EMS厂泛指与华为合作,加工产品的厂商,包括但不限于EMS、ODM、JDM、高维厂等。
简介Brief introduction本规范明确了EMS厂建立ESD控制方案体系所必须包含的管理要求和技术要求,EMS厂商按照本方案的要求,设计、建立、实施、维护ESD控制方案并核实方案的实施情况。
为确保EMS厂ESD 控制方案及实施过程符合华为的要求,建立了EMS厂ESD控制体系综合评审认证方法。
此方法也同样适用于华为对EMS厂的防静电稽查。
通过建立统一的、切实可行的标准来规范各EMS厂的ESD行为,减少或消除静电放电对电子产品的损伤,提高产品质量和生产效率,满足客户需求。
ESD器件ESD器件概述ESD保护元件的作用是转移来自敏感元件的ESD应力,使电流流过保护元件而非敏感元件,同时维持敏感元件上的低电压;ESD保护元件还应具有低泄漏和低电容特性,不会降低电路功能;不会对高速信号造成损害,在多重应力作用下保护元件的功能不会下降。
瞬态电压抑制器(TVS)、压敏电阻和聚合物是近几年发展起来的几种专用ESD保护元件。
其中前两种元件均采用电压钳位的方式进行保护,采用带导电粒子的聚合物则是采用消弧(crowbar)保护策略。
压敏电阻和聚合物支持双向保护,但TVS可支持单向或双向保护。
传统的压敏电阻虽然在成本上具有一定优势,但它存在的一个最大问题是体积太大,无法满足手持设备的封装要求。
事实上,与压敏电阻相比,基于硅材料的TVS和聚合物材料ESD具有更好的钳制性能、更低的泄漏和更长的使用寿命。
高分子聚合物和TVS在多重应力下仍然可保持强大的性能,而压敏电阻则会随着使用次数的增多性能下降。
TVS技术利用的是半导体的钳位原理,在经受瞬时高压时,会立即将能量释放出去,而压敏电阻采用的是物理吸收原理,因此每经过一次ESD事件,材料就会受到一定的物理损伤,形成无法恢复的漏电通道。
“TVS技术的原理就好像传统的打太极,可以轻松释放掉能量而不是直接与之对抗”。
这样做的好处是器件不会受到损害,基本上没有寿命限制。
从现场展示的TVS与压敏电阻的钳制电压曲线来看,TVS器件可以在极短时间内将输入的大电压钳制到5至6伏的水平,而压敏电阻的曲线则下降得非常缓慢,并且无法达到TVS 器件的效果。
这表明TVS器件在响应时间和钳制性能方面均优于压敏电阻。
几种ESD器件的比较1、普通二极管,只能起到箝制电压的作用,不能响应高达几百兆频率的ESD脉冲。
2、压敏电阻/热敏电阻/PTC,压敏电阻抗一次ESD脉冲后特性就会改变,而ESD 保护器件抗几万次也不会改变特性。
3、压敏电阻能承受更大的浪涌电流,而且其体积越大所能承受的浪涌电流越大,最大可达几十kA到上百kA;但压敏电阻的非线性特性较差,大电流时限制电压较高,低电压时漏电流较大。
ESD包装选用的技术考虑【提要】本文描述了ESD防护包装及工作表面使用材料必须考虑的基本技术问题。
这些基本原理可用于传统的包装材料如纸箱、包装袋和周转箱,也可以用于暂时性包装材料,如制造过程中的周转包装袋。
这些原理同样也可以用于器件在组装过程中可能接触到的工作台台面和传送带。
重要术语的理解以下术语是理解ESD材料和进行包装设计的基础:•抗静电材料(Antistatic):能够有效地阻止静电荷在自身及与其接触材料上积累的材料。
•静电耗散材料(Static Dissipative):用于减缓带电器件模型(CDM)下快速放电的材料。
按照静电协会(ESDA)和电子工业联合会(EIA)的定义,其表面电阻在105 ~1012 Ω/sq 之间。
抗静电材料和静电耗散材料可直接用于多数充电和放电失效过程中防护,甚至包括了自动生产线。
当然在使用当中须经过简单的测试。
不过,这并不时说它们是万能的,有时我们也需要使用导静电材料。
•导静电材料(Conductive):按照定义,是指表面电阻率小于105 Ω/sq的材料。
它们通常被用于器件与同电位分流连接,在某些时候,它们还被用于区域的静电场屏蔽。
在对这三种材料的理解上容易有一些误区,比如,许多材料既是抗静电材料又是静电耗散材料;很多时候通常导电材料与一些绝缘材料也会产生静电,但这些材料不能视为抗静电材料。
要清楚材料的区别,懂得在它们在什么情况下的应用,对于实施和保持有效的ESD控制体系非常关键,同时也是正确评价防静电材料供应商产品有效性的关键因素。
这些材料特性不能对正常的生产过程造成影响。
此外,耐磨损性,热稳定性,污染的影响以及^***很多^***特性也应当成为评价材料特性时需要考虑的因素。
抗静电材料及使用绝缘材料与^***材料相接触会产生静电,这是因为物体接触时,会发生电荷(电子或分子离子)的迁移,抗静电材料能够让这种电荷的迁移最小化。
不过,因为摩擦起电取决于相互作用的两种物质或物体,所以单独说某种材料是抗静电的并不准确。
准确的说法应该是,该种材料对另一种材料来讲是抗静电的。
实际当中,所指^***材料既有绝缘材料,如印刷线路板(PWB)环氧树脂基材,也有导电材料,如PWB 上的铜带。
它们在某些过程及取放当中都可能带电。
多数商用抗静电材料是对生产过程中的多数材料是抗静电材料的材料,因此才被称为抗静电材料。
它们有三种不同类型:(1)通过抗静电剂表面处理;(2)合成时混入抗静电剂在表面形成抗静电膜的材料(3)本身就有抗静电性的材料。
常用的抗静电剂能够减少许多材料的静电,因此应用广泛。
它们一般是溶剂或载体溶液混入抗静电表面活性剂,如季铵化合物、胺类、乙二醇、月桂酸氨基化合物等而制成。
使用抗静电剂能够在材料之间形成一层主导材料表面特性的薄膜。
这些抗静电剂都是表面活性剂,其减少摩擦电压的机理还不得而知。
然而,研究发现,这些表面活性剂都具有吸收水分子的特性,它们能够促使材料表面吸收水分。
实际应用同样也是,抗静电剂的效果受环境湿度的影响很大。
此外,抗静电剂也可减少摩擦力,有利于减少摩擦电压。
因为抗静电剂具有一定的导电性能,所以在适当湿度的条件下,它们能够通过耗散来泄放静电。
但在实际当中,后一种特性可能更容易得到重视,因而它也就成为了评估抗静电材料的最主要的指标。
但是,抗静电材料更重要的功能应当是其在没有接地的状态下减少静电产生的功能,而不是导电性。
静电耗散材料及使用很多时候静电的产生不可避免,因此安全地消除静电显得更为重要。
许多抗静电材料在接地或与地板等大的平面导体接触的时候也具备静电耗散功能。
静电耗散材料具有相似的体积电阻,或用导电材料覆盖,如用于工作台的台垫等。
耗散材料在接触带电器件时,能够使放电的电流得到限制。
按照EIA 和ESDA的定义,静电耗散材料是表面电阻率在105 ~1012 Ω/sq的材料。
Bossard等学者的研究表明,105 Ω/sq下限电阻对于ESD能量敏感器件的保护来讲是适当的,这类器件会因热熔导致失效。
除表面电阻率之外,静电耗散材料另一个重要特性是将其将静电荷从物体上泄放的能力,而描述这一特性的技术指标是静电衰减率。
按照孤立导体静电衰减模型,静电衰减周期与其泄放电路的电阻与电容乘积(RC)成指数关系:V(t) = V0e-t/t式中V(t) 为衰减后静电电压,V0是衰减前静电电压,t为时间,t= RC 是时间常数。
研究静电泄放能力,典型的假设是,在特定的时间内,如2秒内,将静电电压衰减到一个特定的百分比,如1%。
此外,对静电耗散材料来说,相对湿度也是重要的因素,在静电衰减测试当中要予以控制和记录。
导静电材料的特性和使用表面电阻率小于1 X 105Ω/sq的材料被定义为导静电材料。
导静电材料可以将导静电材料或静电耗散材料上的静电转移到自身的表面。
它通常用于分流目的,将器件的引脚连接到一起以保证引脚之间的电位相同。
要想达到分流的目的,须保证两点:第一,在快速放电中保持等电位。
这一限制与材料的电感有关。
测试实验中发现,8000V的脉冲电压能将放在导静电泡沫材料中的,对HBM放电非常敏感的器件(小于50V)的器件损坏。
虽然有测试表明,对器件引脚进行分流保护在工厂生产环境中已经足够,但是有证据表明,分流保护仍然不能排除可能的损伤。
最近公布的一些实验数据证明了这一点。
第二,分流必须让器件引脚闭合。
许多静电放电,特别是带电器件模型(CDM)下的放电,放电的时间只有1nS,如果分流用物体距离器件几英寸远,此时器件引脚上的ESD会在电流流过分流导电材料形成的等电位连接之前就损伤了器件。
很少有实例表明,器件会对纯粹的静电场敏感。
实际当中,使用导静电材料仅仅对表面声波(SAW)过滤的器件和光掩膜集成电路(IC)的器件是必要的,因为它们金属尖端结构中有微小的空气间隙(这种结构会让静电场增强)。
此外,非连续型金属氧化物半导体(MOS)器件在有非常长的天线引入线接触器件时,由于场强影响放大,也会被静电场损坏。
典型的导静电材料是混入了碳粉的高分子聚合材料(如前面所提到的导电泡棉)或采用真空熏镀金属层的材料(如屏蔽袋)。
虽然,105 Ω/sq是导静电材料和静电耗散材料的界限值,它并不是提供CDM保护的下限值。
这一点,在只有10–104 Ω/sq导电材料可以选择时非常有用。
使用导静电材料会导致CDM损伤的风险增加。
几种典型的包装应用卷盘包装SMT的普及让卷盘成为集成电路(IC)取放方式的首选包装。
因为卷盘能够大幅度提高生产能力,并能减少操作人为影响,这种包装方式很大程度上取代了IC包装管。
然而,卷盘包装最早用于分立型被动器件,如片式电阻的包装,因为这些器件通常不是ESD敏感器件。
早期的卷盘包装不是防静电的,结果,在将卷盘覆盖层从载带剥离时经常会产生超过10000V 的静电。
此时片状器件甚至会受静电引力在载带上直立起来,这对自动化的生产过程有极大的危害。
这一点要求卷盘生产中与IC相接触的材料必须使用安全的材料。
因为会增加器件的潜在损伤缘故,我们努力寻找合适的材料来解决这一问题。
有一点是明确的,卷盘材料对器件产生的静电比包装管对器件产生的静电确实要高,尽管在它们的广告上说是ESD安全的,或者说是按照EIA541之类标准制作的。
材料典型的静电压(V)典型情况下的静电量(nc)包装管 0 0.005导电覆盖带 50 0.725耗散覆盖带 50 0.611绝缘覆盖带 8000 1.020表1 器件在包装管和不同材料的卷盘包装中产生的静电。
一些卷盘带上的确使用了抗静电材料,但这些材料仅仅是在外面的非粘贴层,粘贴面与器件接触后,仍会产生超出预料的高静电压。
除此之外,另外一点需要注意的是,载带材料的导电性过强,还可能会导致场感应的CDM失效。
其原因是,当时没有能与典型的抗静电材料相匹配的粘胶。
导电材料载带的这种缺陷在CDM敏感器件(150V)的一系列实验中可以得到证实。
将敏感器件装入表面电阻率为1~100 Ω/sq材料的载带,做振动试验,以模拟器件的运输和取放过程,然后测试其是否失效。
结果显示,器件中有相当大的数量击穿电压等电性能显著下降;相反,使用104 Ω/sq载带和绝缘材料的覆盖带做同样的实验,却没有出现电性能的下降。
图1是实验结果的汇总。
防静电包装袋对于屏蔽袋的使用,在ESD行业曾经有许多误区。
这些误区主要与早期的静电场敏感器件有关。
尽管在ESD保护环境中,很难发生无保护的MOSFET的器件失效,但是人们还是普遍相信这些器件会在静电场中损坏。
现在这些观点已经基本被摒弃了,但是许多产业仍然保留着使用屏蔽袋的要求。
尽管器件会因感应带电,这取决于其在电场中停留的时间,而屏蔽层确实可以减少感应的影响,但这些屏蔽层既不是唯一的解决办法,也不是最佳的解决办法。
表2是几种包装抗静电能力的测试结果。
其实验基本方法是,将HBM敏感度200V的敏感器件或同等电压敏感度的探头放在包装袋中,再使用HB M模拟器放电测试其静电破坏情况。
数值指示的是器件在袋中被损坏时施加电压。
这些数据表明,在一个常规的ESD控制条件下的环境中,如电子产品生产车间,表中所列的任何一种材料都可以使用。
此环境的静电压完全可以保持在2500V以下,低于最小的静电损伤电压。
屏蔽包装袋在使用后效果会大大减弱,因为折叠或弯曲都会造成金属层穿孔和破裂。
因此,包装袋或盒最重要的特性是它们的抗静电性、静电耗散性以及物理保护性能。
表2的数据还说明,屏蔽包装袋不是解决电子产品在非控制环境中取放的最理想的材料。
相比之下,刚性材料的包装可以提供适当的空隙,对器件的ESD保护和物理保护都能收到较好的效果。
电容耦合和空气间隙导电和屏蔽材料多数情况下不是必须的包装材料,其中一个原因是,器件相对于静电源的方位可以最大限度地减少其受到的影响。
图2中所列示的材料都能够通过空气间隙达到这一目的,接下来我们逐一讨论。
周转箱多数的周转箱使用静电耗散材料制作,其表面的静电荷可以通过接地,或放置在静电耗散材料或导电材料的桌面上泄。
图4是存放线路板的耗散材料周转箱的示意图,其外侧及周边周转箱的电荷可能无法通过接地消除,但箱子的结构及线路板的方位可以让其与这些静电源的耦合最小:从平行电容模型来看,周转箱与线路板接触的部分与后者垂直,能够将电容降低到最小,因而耦合较弱,而与线路板平行的表面,由于线路板与箱面之间能保持大约为1/2英寸以上的距离,因而也能够降低其电容值,有效减少耦合。
这种结构能够提供的保护很难量化。
相比线路板放水平面静电源上的耦合,这种结构通常情况下能够让其耦合减少一半。
因为箱体经常需要进行滑动,而其摩擦所产生的静电会在表面停留。
发泡包装与(屏蔽)包装袋表2 各类ESD包装袋所能提供器件保护电压。