close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
Новгородский государственный университет
имени Ярослава Мудрого
Научно-исследовательский центр НовГУ
Программа ESD-контроля и современные
стандарты ESD-защиты
Начальный курс обучения
для руководителей и специалистов НИЦ НовГУ
Автор: Исаев Владимир Александрович,
зам.директора НИЦ НовГУ по качеству
Великий Новгород, 2014
Занятие 2
Программа ESD-контроля и современные стандарты
ESD-защиты
(программа ESD-контроля является неотъемлемой частью
системы менеджмента качества организации)
Участок защищенный от
электростатического электричества (УЗЭ)
3 модели ESD
(ESD - Electro Static Discharge - Электро Статический Разряд)
•
Модель Человеческого Тела: Human
Body Model - HBM
•
Модель Заряженного Устройства:
Charge Device Model- CDM
•
Механическая Модель: Machine Model –
MM
Структура системы стандартов по электростатической
защите электронных устройств
Общетехнические стандарты по
защите от ESD повреждений
• IEC/TR 61340-1:2012 (МЭК /ТО 61340-1:2012) Electrostatics - Part
1: Electrostatic phenomena - Principles and measurements.
Стандарты на методы моделирования
электростатических явлений
• ГОСТ Р 53734.3.1-2013 (МЭК 61340-3-1:2006) Электростатика.
Методы моделирования электростатических явлений.
Электростатический разряд. Модель человеческого тела.
• ГОСТ Р 53734.3.2-2013 (МЭК 61340-3-2:2006) Электростатика.
Методы моделирования электростатических явлений.
Электростатический разряд. Модель механического устройства.
Модели электростатических разрядов
- модель человеческого тела (МЧТ);
- механическая модель (ММ);
- модель заряженного устройства (МЗУ)
ГОСТ Р 53734.3.1-2013
ГОСТ Р 53734.3.1-2013
ГОСТ Р 53734.3.1-2013
Модель человеческого тела (МЧТ)
(Human Body Model, HBM)
• В результате контакта человеческого тела с устройством
может произойти ESD. Тело может обладать отличным от
земли потенциалом, например, в результате трения.
• В этой схеме конденсатор (С = 100 пФ) заряжается через
высокоомный резистор (R = 100 МОм) напряжением ±2 кВ,
затем разряжается через 1,5-кОм резистор в тестируемое
устройство. Конденсатор моделирует емкость человеческого
тела, которая на самом деле может варьироваться до 500 пФ.
Сопротивление человеческого тела также может изменяться
в достаточно широких пределах - от нескольких десятков Ом
до сотен кОм, в зависимости от условий.
ГОСТ Р 53734.3.1-2013
Модели электростатических разрядов
- модель человеческого тела (МЧТ);
- механическая модель (ММ);
- модель заряженного устройства (МЗУ)
ГОСТ Р 53734.3.2-2013
ГОСТ Р 53734.3.2-2013
Механическая модель (ММ)
(Machine Model, MM)
• ESD в данной модели возникает в результате различных
механических воздействий, всегда имеющих место в
оборудовании для производства интегральных схем.
• При движении частей оборудования может создаваться
электростатический заряд и происходить его разряд.
• Сопротивление металлических частей устройства мало, что
приводит к значительно большему пиковому току в тестируемом
устройстве.
• В результате большой индуктивности, имеющей место в данном
случае, перегрузки защитной схемы не происходит, амплитуда и
время роста тока ограничены.
ГОСТ Р 53734.3.2-2013
Модели электростатических разрядов
- модель человеческого тела (МЧТ);
- механическая модель (ММ);
- модель заряженного устройства (МЗУ)
Модель заряженного устройства (МЗУ)
(Charged-Device Model, CDM)
• Ещё один вариант возникновения ESD, который необходимо
учитывать, может происходить во время работы интегральных
схем (ИС).
• Нельзя точно для этого случая воспроизвести профиль
неправильной работы ИС при ESD с помощью тестового
оборудования.
• При возникновении электростатического разряда в самом
устройстве пиковый ток ESD больше, чем в любом из
рассмотренных случаев, и поступает в тестируемое устройство
почти без задержки (время роста меньше 200 пс), что делает
разработку защитных схем для этой модели наиболее сложной.
Повреждение интегральных схем ESD
Выяснение достоверных обстоятельств
подобных частых сбоев требует проведения
точного и скрупулезного анализа, результаты
которого дадут организации возможность
рассмотреть вопрос о жестком соблюдении
ESD-контроля и об оснащении производства
необходимыми средствами защиты
Повреждение интегральных схем ESD
ESD в первую очередь повреждает наиболее слабо
защищенные компоненты, что приводит к следующим
повреждениям:
• тепловой пробой p-n-перехода;
• возникновение в окисле пустот, нитевидных образований,
испарение окисла, что приводит к замыканиям и неправильной
работе ИС;
• металлическая разводка и контакты могут плавиться и
испаряться, в результате происходят замыкания и отказ ИС.
Тенденции к снижению глубин залегания переходов, уменьшению
толщины подзатворного окисла и толщины разводки увеличивают
вероятность повреждения устройства электростатическим разрядом. В
первую очередь повреждаться будет тонкий подзатворный окисел
входных и выходных КМОП-структур и связанная с ними
металлическая разводка.
Напряжения повреждения
Потери от ESD
Потери из-за воздействия ESD на электронное оборудование и его компоненты:
Уровень
Пр-во компонентов
Субподрядчики
Изготовители РЭА
Потребители
Мин.
Макс.
Средние
4%
97%
16-22%
3%
70%
9-15%
2%
35%
8-14%
5%
70%
27-33%
Методы разработки защитных цепей
(специальные схемотехнические и технологические решения)
Структура n-МОП
транзистора с заземленным
затвором:
а) с применением блокировки
силицида в стоковой
области;
б) c применением технологии
LDD;
в) блокировка LDD для
транзистора из схемы
защиты от ESD
Примечание: слабое подлегирование
областей стока и истока (LightlyDoped Drain, LDD)
Приложение 1
Статическое электричество
Статическое электричество
• Статическое электричество – это совокупность явлений,
связанных с возникновением, сохранением и релаксацией
свободного электрического заряда на поверхности и в объеме
диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов,
изделий или на изолированных проводниках.
• Допустимые уровни напряженности электростатических полей
установлены ГОСТ 12.1.045–84 «ССБТ. Электростатические
поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к
проведению контроля».
• Средства защиты от статического электричества установлены
ГОСТ 12.4.124-83 «ССБТ. Средства защиты от статического
электричества. Общие технические требования».
ГОСТ 12.1.045-84 «ССБТ. Электростатические поля. Допустимые
уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля»
ГОСТ 12.4.124-83 «ССБТ. Средства защиты от статического
электричества. Общие технические требования»
Приложение 2
ANSI/ESD S20.20 Electrostatic
Discharge Control Program Standard
ANSI/ESD S20.20 Electrostatic Discharge
Control Program Standard
Electrostatic discharge (ESD) and static electricity can cause numerous
problems for organizations across several industries, particularly the
electronics industry. Product quality and reliability, manufacturing costs
and production can all be affected by ESD.
ANSI/ESD S20.20-1999, Electrostatic Discharge Control Program
Standard, was created to help organizations design, develop, implement
and maintain an Electrostatic Discharge (ESD) Control Program to
protect ESD-sensitive electrical or electronic parts, assemblies and
equipment from being damaged by Human Body Model (HBM)
discharges greater than or equal to 100 volts.
About S20.20
• Until recently the military has been the driving force behind the
development of ESD standards in the United States.
• MIL-STD-1686 was the ESD Program Standard for the Department
of Defense until 1992 when, as part of the Military Standardization
Reform Act, it was targeted for replacement with a commercial
standard.
• S20.20 was created by the ESD Association (ESDA) and approved
by the American National Standards Institute (ANSI) in 1998.
• The U.S. government accepts both S20.20 and MIL-STD-1686.
• Industry giants such as IBM, Lucent and Lockheed Martin have all
adopted or require their subcontractors to implement S20.20.
Fundamental control principles
There are three fundamental control principles included in this
standard:
• All conductors in the environment, including personnel, must be
bonded or electrically grounded.
• Ionization systems must be used to neutralize charges on necessary
nonconductors in the environment.
• ESDS items being transported outside an Electrostatic Protected
Area must be enclosed in static protective materials.
The ANSI/ESD S20.20 Electrostatic Discharge Control Program
Standard is divided into two main parts:
Administrative Requirements and Technical Requirements.
Administrative Requirements and Technical
Requirements
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Administrative Requirements include:
ESD Control Program Plan
Training Plan Requirement
Compliance Verification Plan
Technical Requirements include:
Grounding / Bonding Systems
Personnel Grounding
Protected Areas
Packaging
Marking
Equipment
Handling
Приложение 3
Стандарты Международной
электротехнической комиссии (МЭК)
Стандарты Международной
электротехнической комиссии (МЭК)
(IEC – International Electrotechnical Commission)
•
•
•
•
•
•
IEC 61340-5-1 Electrostatics, Part 5-1: Protection of electronic devices
from electrostatic phenomena. General requirements (1998)
IEC 61340-5-2 Electrostatics, Part 5-2: Protection of electronic devices
from electrostatic phenomena. User guide (1999)
IEC 61340-4-1 Electrostatics, Part 4-1: Standard test methods for specific
applications. Electrostatic behavior of floor coverings and installed floors
(1995)
IEC 61340-4-3 Electrostatics, Part 4-3: Standard test methods for specific
applications. Footwear (2001)
IEC 61340-2-1 Electrostatics, Part 2-1: Measurement methods - ability of
materials and products to dissipate static electric charge (2002)
IEC 61340-2-3 Electrostatics, Part 2-3: Methods of test for determining
resistance and resistivity of solid planar materials used to avoid electrostatic
charge accumulation (2000)
ЭСР-координаторы
– утверждение поставщиков с
точки зрения ESD-защиты
– оценка ESD-свойств
материалов и оборудования
– создание и обновление
списка ESD-защитных
продуктов и устройств
– ESD-обучение персонала
– выявление проблем качества
из-за влияния ESD
– ESD-Измерения и
документирование
результатов при внутренних
ESD-аудитах
Список литературы
1. Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от
воздействия статического электричества. - М.: ИД Технологии,
2005. - 352с.
2. Кузнецов С.И. Электростатика. Постоянный ток: Учебное
пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. - 119 с.
3. Назаренко О.Б. Безопасность жизнедеятельности: учебное
пособие. – Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2010. – 144 с.
4. ГОСТ 12.1.045–84 ССБТ. Электростатические поля.
Допустимые уровни на рабочих местах и требования к
проведению контроля.
5. ГОСТ 12.4.124-83 ССБТ. Средства защиты от статического
электричества. Общие технические требования.
6. ГОСТ 12.1.030–81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное
заземление, зануление.
Список литературы (продолжение)
7.Трегубов Д.В.Новые российские стандарты в области ECDзащиты // Компоненты и технологии. – 2010. - №4. – С.112-114.
8.ГОСТ Р 53734.5.1-2009 (МЭК 61340-5-1:2007) Электростатика.
Защита электронных устройств от электростатических явлений.
Общие требования.
9.ГОСТ Р 53734.5.2-2009 (МЭК 61340-5-2:2007) Электростатика.
Защита электронных устройств от электростатических явлений.
Руководство по применению
10. ГОСТ Р 53734.5.3-2013 (МЭК 61340-5-3:2010) Электростатика.
Защита электронных устройств от электростатики. Требования к
упаковке изделий, чувствительных к электростатическим
разрядам
11. Зайцев В.В. Электростатическое моделирование полосковых
линий: Учебное пособие / В.В. Зайцев, В.И. Занин, В.М. Трещев Самара: Изд-во "Универс-групп", 2005. - 52 с.
Список литературы (продолжение)
12. ГОСТ Р 53734.3.1-2013 Электростатика. Методы
моделирования электростатических явлений.
Электростатический разряд. Модель человеческого тела.
13. ГОСТ Р 53734.3.2-2013 Электростатика. Методы
моделирования электростатических явлений.
Электростатический разряд. Модель механического устройства.
14.Кривов А.С. Система национальных стандартов ГОСТ Р
53734 - основа антистатической защиты электронного
производства // Технологии в электронной промышленности. –
2013. - №4.
15. Вотинцев А. Электростатическая защита на предприятиях.
Теория и практика // Печатный монтаж. – 2013. - №6.
Список литературы (продолжение)
16. Чуйкова Л. ESD-контроль: методы обеспечения защиты
изделий от электростатического воздействия на предприятиях
радиоэлектронной промышленности // Технологии в
электронной промышленности. – 2014. - №3. – С.30-33.
17. Кривов А.С., Трегубов Д.В. Современные требования к
защите электронных устройств от электростатических разрядов
// Технологии ЭМС. – 2012. - №1. – С.59-67.
Спасибо за внимание!
E-mail: [email protected]
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа