ESD器件測試方法

1、ESD testTaditel (Changzhou) Automotive Electronics Limited目錄 Contents 1 靜電與靜電放電 Electrostatic Charge and Electrostatic Discharge 2 靜電防護基本手段 Basic Technology of Electrostatic Protection 3 ESD管理與控制 ESD Management and Control 4 ESD靜電接地系統(tǒng) ESD Grounding System 5 防靜電地板 Floor Materials 6 防靜電臺墊 Worksurfaces

2、 7 移動設備 MobileEquipment 8 操作工具 Hand-held Tool 9 防靜電工作服 Garments 10 防靜電鞋/鞋束 Footwear 11 防靜電手腕帶 Wrist Straps1 靜電與靜電放電 Electrostatic Charge and Electrostatic Discharge 靜電（Electrostatic Charge）：靜止不動的電荷Electric Charge at rest 電荷Electric Charge：得到或失去電子 An absence or excess of electrons 靜電放電（Electrostatic

3、Discharge）：由于一個高電場引起的快速、自發(fā)的電荷轉移。The rapid and spontaneous charge transfer due to the high electric field.1.1 常見的靜電產生方式Common ways of the generation of electrostatic 接觸分離起電（最常見摩擦起電）The Separation and Contact Electrification 靜電感應 ElectrostaticInduction 斷裂起電（分裂起電、破碎起電）Breaking Electrification 剝離起電 Stri

4、pping Electrification 離子濺射 Ion Sputtering 傳導帶電 Conduction Electrification 電容效應 Capacitance Effect1.1.1 摩擦起電 Triboelectrification 影響摩擦產生的靜電的大小的因素 Factors that affect the electrostatic charge of the friction generated electrostatic： -互相摩擦的材料 Friction Materials ； -接觸的緊密程度 The TightnessofContact ； -分離的速

5、度 The Speed of Separation ； -接觸面的潔凈度 Surface Cleanliness ； -其他物理和化學因素 Other Physical and Chemical Factors：表面粗糙度、環(huán)境因素等1.2 靜電序列Triboelectric series 玻璃 Glass 尼龍 Nylon 羊毛 Wool 絲綢 Silk 紙張 Paper 聚亞氨脂 Polyuerethane 棉花 Cotton 木材 Wood 硬橡膠 Hard Rubber 聚酯薄膜 Mylar 丙烯酸 Acrylic 聚酯 Polyester 鐵弗龍 TeflonPositiveNega

6、tive1.3 影響帶電的因素The influencing factors of charged 物質的性質 Nature of material 表面特性 Surfacecharacteristic 作用力的大小、速度、頻次、時間等 Actingforce 環(huán)境因素：溫度、濕度 Environmental factor：temperature, humidity 溫度升高，物質活性增強，摩擦電壓增加；同時溫度升高的部分物質的 導電性增強，易于消除靜電。 物體帶電歷史 History of charged objects1.4 電子器件ESD敏感度分級試驗模型Electronic devic

7、es ESD sensitivity classification test model 人體帶電模式-HBM: ESD STM 5.1 機器模型-MM: ESD STM 5.2 帶電器件模型-CDM: ESD STM 5.3.1 場感應模型-FICDM1.4.1 人體帶電模型HBM 人體是產生靜電危害的最主要靜電源之一。當帶電的人體接觸或靠近ESDS元器件時，該元器件有可能被直接靜電放電或者強靜電場所損壞。 The charged human body is one of the main electrostatic source of ESD damage.ClassVoltage Ran

8、ge0=8000V1.4.2 機器模型MM 主要模擬機械臂、機械手等金屬部件帶電后對電子元器件的破壞與影響。 放電電阻要比人體模型小很多，因此破壞性更大。 Dischargeresistance of MM is more less than HBM. More destructive than HBMClassVoltage RangeM1=400V1.4.3 帶電器件模型CDM 器件接觸帶電體或感應帶電后，遇地放電從而造成傷害 A source of damage for the CDM is the rapid discharge of energy from a charged dev

9、iceClassVoltage RangeC1=2000V2 靜電防護的基本技術手段Basic Technology of Electrostatic Protection 等電位連接 Equipotential Bounding 接地 Grounding 靜電中和 Electrostatic Neutralization 靜電屏蔽ElectrostaticShielding 增濕 Humidifying 材料控制 Material Control 人體靜電控制 The Human Body Electrostatic Control 防護區(qū)域（EPA）的設置 EPA Setting2.1 等

10、電位連接Equipotential connection 原理：讓可能接觸敏感器件的表面處于等電位，避免靜電放電發(fā)生 Theory: Equipotential connect the surface of every device that may touch the ESDS .2.2 接地Grounding 原理 ：將產生的靜電通過接地電線泄放到大地，避免靜電的累積，從而避免靜電放電。 Theory: Discharge the electrostaticcharge through the grounding wire to the ground2.3 靜電中和Electrostati

11、c neutralization 原理：電離空氣產生正負離子，中和產生的靜電荷 Theory: Neutralize static charges with positive and negative ions produced by ionize air2.4 增濕Humidifying 原理 Theory：增加空氣濕度，可以增加空氣的導電性，減少靜電的產生和積累。濕度控制只能作為ESD控制的“安全網”，不能作為主要的控制手段Humidifying can not be the main control method10%-20%RH65%-90%RH在地毯行走 walk on the ca

12、rpet35，0001,500在乙烯基地板上行走Walk on the vinyl flooring12，000250坐在凳子上sit on the stool6，000100拾起塑料袋 pick up a plastic bag20，0001，2002.5 材料控制Material control 材料分類materials classification：導體conductor 105 消散體 Dissipative 105R1012 控制方法 Control method： -1、選用不產生或少產生靜電的材料 -1、Use materials that produce less elect

13、rostatic charge -2、對材料表面進行處理surfacetreatment -使用表面活性劑（抗靜電劑）use surfactant -增加表面光潔度 Increase surface smoothness -使用臺墊、地墊等 Use desk mat or ground mat -表面涂敷 Coating surface 2.6 人體靜電控制The human body electrostatic control 人體起電方式 The way of human body electrification -接觸分離起電 The Separation and Contact Ele

14、ctrification -感應起電 ElectrostaticInduction -傳導起電 Conduction Electrification -吸附起電 adsorption Electrification 人體靜電的危害 The harm of human body electrostatic ： -危險場所的點火源 ignitionsource -電子行業(yè)的ESD源 ESD source in electronics industry -二次傷害 secondary damage -靜電噪聲 electrostatic noise2.7 靜電放電保護區(qū)域 EPA 電子工廠中靜電防護

15、環(huán)節(jié)EPA include：來料檢驗IPC、庫房Warehouse、元件裝配component assembly、焊接welding、設備安裝equipment installation、包裝運輸packaging and transportation。 在EPA和非EPA之間轉移物料，需要采用ESD防護 Material need ESD protection when transfer between EPA and no-EPA ； EPA應有指示牌、界線標，并按照標準統(tǒng)一定義Signpost and limit mark are necessary for EPA； 在EPA工作臺上

16、劃出操作區(qū)域，物料存放區(qū)和記錄填寫區(qū)，確保靜電源遠離敏感器件30厘米以上 The process required insulator must be more than 30cm from ESDS item； 所有非必要的絕緣體必須從EPA中移除All nonessential insulators shall be removed from the EPA。3 ESD管理與控制 ESD Management and Control 靜電控制要求全員參與 ，對所有接觸敏感器件的人員進行培訓，提高人員的防靜電 意識。 ESD control requires all staff partic

17、ipation. Everyone who will touch ESDS need to be trained to improve the Anti-static consciousness 靜電控制管理和糾正的主要手段是稽查：員工自查、周度稽查、月度稽查、季度稽查、年度稽查。 Audit is the main way of electrostatic control management 靜電控制水平的評估以控制措施的實施和管理為依據(jù)：硬件改善、操作規(guī)范、人員意識。 Assess of electrostatic control is according to implement an

18、d management of control measures4 ESD靜電接地系統(tǒng)ESD Grounding System ESD接地技術標準： ESD S 6.1 ESD S 20.20 接地目的 Main Purpose of Grounding -安全 Safety -建立公共零電位點 Establish point of common zero potential -Infinite “sink” for dissipating charges -Infinite “sink” for absorbing EMI Safety4.1 EPA的接地與電氣安全 Grounding of

19、 EPA and Electrical Safety4.1.1 EPA的接地安裝注意事項 Installation Notes of Grounding of EPA EPA接地系統(tǒng)包括Grounding of EPA include： -人體防靜電接地human body static electricity protection grounding -地坪防靜電接地 Floor static electricity protection grounding -操作裝置和儀器防靜電接地 instrument static electricity protection grounding4.1

20、.2 電氣安全ElectricalSafety EPA內的人身安全是第一位的 Personal safety is the most important。 設計時應該考慮防護區(qū)域內可能存在的危害電壓電平和接地失效 The failure of grounding must be taken into consideration 。 必須采取多重保護 Multi-protection is necessary。 作為一項附加的人身安全措施，用電設備可以使用GFCI（Ground fault circuit interrupters ） As an additional personal safe

21、ty measure, GFCI can be used 。4.2 防靜電接地 ESD S 6.1 aaa4.2 防靜電接地 ESD S 6.1 在EPA 環(huán)境中使用的各ESD 技術因素（除二級技術因素外）的所有接地導體均應連接到等電荷點。公共接地點可以是接線條、匯流排或其它方便使用的接線方 式。使用電阻計測量這些公共接地點，所得電阻值不能大于1ohm。 AllofthegroundingconductorsfromeachoftheESDtechnicalelements(excludinglevel2technicalelements)usedwithinanEPAshallbetermi

22、natedatthesameelectricallyequivalentpoint.Thecommonpointgroundmaybeaterminalstrip,busbaroranyotherconvenientconfigurationthatis,withinitself,electricallycontinuoustonogreaterthan1ohmmeasuredfrompointtopointwithanohmmeterasspecifiedinparagraph6.1.1.SeeFigure1,Figure1AandFigure1B.5 防靜電地板 Floor Materia

23、ls 檢測標準 Test Standard： -ANSI/ESD STM 7.1 Floor Materials Characterization of Materials -ANSI/ESD STM97.1 -ANSI/ESD STM97.25.1 測試儀器 Test Equipment(refer to ESD S7.1 5.1) 電阻測量儀 Resistance Measuring Meters 測試電極 Electrodes -柱狀，重量：2.27kg+/-0.06kg（5 pound+/-2oz） -直徑：63.5+/-0.25mm（2.5 inches+/-0.1 inches）

24、-硬度：50-70；電極本身的電阻小于1000ohms，在不大于10V的電壓下測試5.1 測試儀器 Test Equipment(refer to ESD S7.1 5.1) 實驗室評估 Laboratory Evaluations： -1.010E6ohms，100v+/-5% -測量范圍：2.010E3ohms 1.010E10ohms -精度+/-10% 驗收評估 Installed or Applied Material： -1.010E6ohms，100v+/-10% -測量范圍：2.010E3ohms 1.010E10ohms -精度+/-20%5.2 電阻測試ROCEDURES(

25、refer to ESD S7.1 6.2) 接地電阻測試 Resistance to Groundable Point（ refer to ESD S7.1 6.2.1 ）： -使用70%以上的異丙醇清潔電極，自然晾干； -在驗收測試前，地板、地墊、地板漆需要按照制造商的推薦進行清潔； -在驗證使用之中的地板、地墊和地板漆的符合性時，不需要進行清潔，在使用條件下進行測試； -在接地點，電極分別與測試儀連接，測試并記錄地面到接地點的電壓和電阻； -相鄰的地面至少測5次，或者每500m2至少測試5次（取2者間測試次數(shù)多的），每5點中至少3點取在有明顯臟污的地方； 地板墊至少每2平方米取一個點。5

26、.2 電阻測試ROCEDURES(refer to ESD S7.1 6.2) 點對點電阻測試 Resistance Point- to-Point （ refer to ESD S7.1 6.2.2 ） ： -使用70%以上的異丙醇清潔電極，自然晾干； -在驗收測試前，地板、地墊、地板漆需要按照制造商的推薦進行清潔； -在驗證使用之中的地板、地墊和地板漆的符合性時，不需要進行清潔，在使用條件下進行測試； -連接兩個電極，測試并記錄點對點的電壓和電阻； -相鄰的地面至少測5次，或者每500m2至少測試5次（取2者間測試次數(shù)多的），每5點中至少3點取在有明顯臟污的地方； 地板墊至少每2平方米取一

27、個點。5.3 測試報告 Reporting of Test Results(refer to ESD S7.1 6.3) 測量電阻值：RTG, PTP 測試電壓 test voltage 日期，測試時的溫濕度 test date, temperature, relative humidity at time of testing 實際環(huán)境處理的條件，測試設備，試樣底板 actual duration of condition, test equipment used 測試的位置 specimen substrate to which the sample is applied 測試結果 tes

28、t result6 防靜電臺墊 Worksurfaces 檢測標準 Test Standard： -ANSI/ESD S 4.1 Worksurfaces Resistance Measurement -ANSI/ESD STM 4.26.1 測試儀器 Test Equipment(refer to ESD S4.1 6.1) 歐姆表、電源電流表 Resistance Measuring Apparatus (Meter) ：+/-10% 材料評估 For material evaluation tests： -10E5ohms，電壓要求：100+/-10V 安裝后測試 For install

29、ed work surface tests： 電壓要求：100+/-10V 測試電極 Electrodes ： -柱狀，重量：2.27kg+/-0.06kg（5 pound+/-2oz） -直徑：63.5+/-0.25mm（2.5 inches+/-0.1 inches） -硬度：50-70；兩電極間電阻小于10kohms6.1 測試儀器 Test Equipment(refer to ESD S4.1 6.1) 溫濕度 Environmental Test Chamber ： -濕度：12+/3%RH，50+/-5%RH; -溫度：23+/-1C -濕度計：+/-3%RH 測試用表面 Sup

30、port surface：點對點電阻大于10E12ohms6.2 桌面電阻測試Resistance Test (refer to ESD S4.1 6.36.4) 初裝后驗證 Verification of Installed Worksurface： -測試前準備 Preparation：使用70%以上的異丙醇清潔電極，15分鐘后測試； -接地電阻測試 Resistance to Groundable Point； -點對點電阻測試 Resistance between two point on the surface； -測試報告Reporting test results：溫濕度、測量結

31、果、測量儀器的精度。 周期性驗證 Periodic worksurface testing： -測試前準備 Preparation ：清理桌面，但不要清潔； -接地電阻測試 Resistance to Groundable Point ； -點對點電阻測試 Resistance between two point on the surface ； -測試報告 Reporting test results ：溫濕度、測量結果、測量儀器的精度。6.2 桌面電阻測試Resistance Test(refer to ESD S4.1 6.36.4) 推薦范圍 Resistance Guidelines

32、： -接地電阻：10E6ohms to 10E9ohms -點對點電阻：=10E6ohms兩點間電阻過小可能對影響人身安全7 移動設備MobileEquipment 檢測標準 Test Standard ： -ANSI/ESD STM 12.1 Seating Resistive Measurement -GJB30077.1 測試儀器 Test Equipment(refer to ESD STM12.1 5.1 ) 歐姆表、電源電流表 Resistance Measuring Apparatus (Meter) ：+/-10%；測試電壓10+/-1V，100+/-10V 測試電極 Elec

33、trodes ： -柱狀，重量：2.27kg+/-0.06kg（5 pound+/-2oz） -直徑：63.5+/-0.25mm（2.5 inches+/-0.1 inches） -硬度：50-70；電極本身的電阻小于100ohms -金屬板：127mm254mm1.6mm 測試環(huán)境 Environmental Test Chamber ： -濕度：12+/3%RH，50+/-5%RH; -溫度：23+/-1C -濕度計：+/-3%RH7.2 電阻測試Resistant Test 靜電泄露電阻：=0.5watt； -直流毫安表 Dc Milliammeter ：1.020mA； -VOM（vo

34、lt ohm meter）：0100+/-10% ohm8.1 烙鐵頭接地電阻測試（熱烙鐵頭Hot Iron ）(refer to ESD STM 13.1) 測試Procedure： -連接測試裝置 connect the test device，負極與UUT（unite under test）的接地點連接，UTT保持“開”，溫度為工作溫度 -檢查測試裝置 check the test device：用導線和2ohms的電阻測試，誤差為4%； -清潔烙鐵頭 clean the iron，觸碰電極的鍍錫區(qū)，讀書穩(wěn)定時記錄； 計算1mV=0.1ohms； Spec：=0.5watt 測試 Pro

35、cedure： -校準歐姆表 calibrate the ohmmeter ，讀數(shù)應在1.82.2ohms -測試烙鐵頭和接地點之間的電阻，記錄measure the resistance between iron and ground and record the value -更換歐姆表的表筆極性測試，記錄change the polarity of the pens of the ohmmeter and test again. Write down the value -Spec：=2.0ohms8.3 烙鐵頭電壓和電流測試 The Test of Voltage and Curren

36、t(refer to ESD STM 13.1) 測試儀器 Test Equipment : -測試電極 Electrodes ：厚度為0.062 inches（2.44mm），2oz（56.7g）,附銅的單、雙面印刷電路板； -電壓表或者VOM，10Mohms輸入電阻，精度+/-10%，量程1020mV； -GFI（接地錯誤斷路器）,如果測試電流，則需要使用在線開關盒； -電流表：精度+/-10%，量程110mA8.3 烙鐵頭電壓和電流測試The Test of Voltage and Current(refer to ESD STM 13.1) 電壓測試 Voltage Test： -連接電壓表的負極到接地點，接入電源達到工作溫度，將電壓表設定到交流mV檔，清潔烙鐵頭，將正極與烙鐵頭相連，穩(wěn)定時讀取數(shù)據(jù)并記錄。 -如果需要測試直流電壓，重復上述步驟，記錄。 -Spec：=20mV。 電流測試 Current Test： -連接測試線路，測試烙鐵頭開路時的電流。 -打開電烙鐵到工作溫度，連接烙鐵頭和測試電極，測量電流。 -Spec：48h -按照右圖進行連接，并使用100V電壓進