ESD防护的原理及应用.ppt

ESD防护的原理及应用,ESD的概念 ESD之三种模式 静电的概念 静电的危害 静电的影响因素 静电源 为什么要做ESD防护 静电防护有关专有名词和符号 如何进行有效的静电防护? 如何进行有效的静电防护? ANSI/ESD S20.20之摘要 ANSI/ESD S20.20之建议 ANSI/ESD S20.20之要求 离子化静电消除 ESD防护之注意事项,ESD （Electro Static Discharge） 静电放电：静电出现后，如果没有及时宣泄或消除，便可能因直接接触或感应而产生放电，形成静电放电。 晚上脱衣服,有时会看到小小的电花; 碰到金属或者人时,会有被电的感觉; 风雨交加的天空,时不时的出现的闪电; 这都是静电放电现象,它无处不在,有的可以被我们看到或者感觉到,但有的静电放电我们无法捕捉.,ESD的概念,ESD之三种模式,人体模式（HBM: Human Body Model） 由指尖放电至静电敏感物.人体活动时,与衣服摩擦产生静电,当静电得不到及时有效宣泄,在拿取静电敏感物时就会由指尖放电至敏感物,微電子器件的主要破壞都是由此型式造成的. 机器模式(MM: Machine Model) 带电导体放电至静电敏感物.快速的能量传遁,没有串联电阻而直接进入待测元器件,对其造成伤害,此模式近似一个电压源. 充电装置模式(CDM: Charge Device Model) 静电敏感物放电至周围物件.元器件本身已经带电,当它接触到不同电位的金属表面而出现快速的放电.,静电的概念,物质表面的正/负电荷分离所产生的电位。 物质分为导电体、半导体、绝缘体三种，这三 中物质都会因摩擦及空气中相对湿度的不同而 产生不同程度的静电。,静电的危害,静电影响产品的良率和品质! 谁希望被闪电打中?当然,电子元件也不希望! 半导体被破坏59%是由静电引致的!ESD的最大伤害不 是立即将产品打坏(10%完全失去功能),而是将产品变 成”危险良品”的半不良品(90%间歇性失去功能). 静电导致ESA (Electrostatic Attraction)、EMI (Electromagnetic Interference)致命现象! -Clean Room最怕的是ESA导致的表面污染物 (Contamination),一个4英寸晶圆负载1000V电荷 时,1micron的微粒撞击可产生撞击力达830000磅/平 方英寸或148公吨/平方公分,远超过使晶圆受损的程度.(资料来源: 美国静电防护协会) -电流产生电磁场，它会干扰机器的正常运作！,静电的影响因素,湿度 大约40%R.H.或更低湿度,便容易形成严重静电问题,静电源,人员：坐立、移动 工作台面：磨光、油漆、上蜡 地板：塑胶地板、地毯 注：在30%相对湿度下量测 椅子：木质、塑胶、纤维质 设备：生产仪器、治具、产品本身 其他：塑胶垫子、文件夹等任何可能产生摩擦的地方,静电源-人员,人员 人员的坐立导致电容改变 人身上静电位=人身上总静电荷/人身电容 电容越小，静电位就越大，危险就越大。,静电源-人员,人员 人员的移动导致电位的改变 当人员坐下时电位最小，变化幅度也最小,为什么要做ESD防护,制造业为何要做ESD控制？ 避免灰尘吸附； 减低元件被破坏； 减少产品失效或运作不稳定； 避免人员受伤； 预防火灾或爆炸发生； 每年因静电不当释放所造成的损失高达数十亿美金以上； 电子业为何必须做ESD防护？ 静电是无所不在的（就象细菌），只是程度不同； 静电放电是微电子元件防不胜防的敌人； 依据美国、欧洲及小日本电子产品制造商的实际经验，如果在产品组立封装过 程或处理零件时，实施了严格的静电防护，成品良率一定显著提高； 静电放电将产品变成半不良品（90%），使得产品在客户手中产生严重的可 靠性问题或”突然故障”的巨大灾难； 静电还会导致ESA、EMI。 静电防护不只是为了品质，不只是为了良率，不只是为了人员安全，不只 是为了应付客户稽核，更为了量产时的风险管理和公司的整体的品牌形 象，说白了，就是赚取更大的利润。,静电防护有关专有名词和符号,静电安全的（ESD-Safe）:本身很难产生静电的材质 静电消散的（ESD-Dissipative）:可以适当速度宣泄静电的材质 静电防护区（E.P.A):明确标示且有执行适当静电防护的区域 共同接地点(C.G.P):静电防护区中一个大家共同的接地点 ANSI/ESD S20.20:美国标准静电防护规范(American National Standards Institute) IEC-61340:欧洲标准静电防护规范,如何进行有效的静电防护?,依照国际规范,制定一套适合自己的静电防护计划 制定务实的实施步骤与时程 投入所须的资源(可依预算分阶段) 从一开始便须将所有相关人员动员起来 必须确实做好静电防护计划的执行,尤其是自我稽核 随时跟上国际规范的脚步 配合世界潮流,满足客户要求定单 确保工作场所符合适当的作业程序良率 获取资讯,据以执行准确的稽核品保 完善品保制度,明订奖罚依据内控,ANSI/ESD S20.20之摘要,依据军事单位与商业组织多年的经验编撰 参考文献包括美国ESD协会、美国军方及ANSI对材料特性与测试 方法所认可的规范 形成S20.20基础的基本ESD防护准则如下： 在环境中的所有导体，包括人员，必须绑接或电气地连接并且附 接至一个明确的接地或一个特别设计的接地（虚拟接地）； 环境中必要的非导体不能因附接至接地而消除其上的静电荷，离 子化系统可提供这些必要的非导体上面的电荷的中和； 在静电防护区之外ESD敏感物品的运送都需要静电保护材料的包装。 此规范的目的是提供行政管理与技术的要求和指导，以建立、实 现并维持一套静电放电（ESD）防护计划。 适用范围：制作、处理、组装、安装、封装、标示、维修、 测 试、检测或其他类似处置电机或电子可能遭受在“人体模式” （HBM）下大于或等于100伏静电压所伤害的零件、组合物及仪器 设备。,ANSI/ESD S20.20之建议,公司应该提供启始与后继的ESD警觉与预防训练给所有处理或接触到任何ESD敏感物品的所有人员; 公司本身应该依据规范量身定做一套符合公司内部品质管制要求的完全实现并整合的ESD防护方案; 依据公司之ESD防护方案,举办正式的定期稽核或认证; 除了内部稽核外,也应该进行外部稽核(即包括公司自己以及ESD敏感物的供应商)； 公司应使用接地/绑接系统来确保所有ESDS物品、人员及任何其他导体（即可移动之仪器设备）都是处于相同之电气电位，至少，ESDS物品、人员及其他相关导体都应绑接在一起或电气上互接一起。,ANSI/ESD S20.20之要求,厂房接地网路例子 需定期验证静电接地,ANSI/ESD S20.20之要求,人员要求 人员静电接地必须依赖正确、完整、有效的厂房静电接地； 当处理ESD敏感物时，所有人员应绑接或电气连接至实际接地或虚拟 的接地，当人员坐在ESD防护工作站时，他们应该借由腕带连接至共 同接地点去； 坐着的人员必须戴腕带，ESD防护地板配上认可的鞋具，可以 在站立式作业环境中作为腕带的替代品，鞋具包括静电脚环、 静电鞋、静电靴； 防静电衣、静电靴、套装及手套可用来极小化ESD的伤害； 静电衣应全部屏蔽，须覆盖膝盖以上、颈部以下所有衣服； 静电腕带、脚环、静电衣、静电鞋有一定使用寿命，须定期测试,离子化静电消除,概念：将中性的空气分子分离成带正电或负电的分子，使绝缘体或绝缘导体上的电荷中和，改善空气中的微尘污染； 常用方法：Alpha辐射法和高压放电法 维护与清洁：要对离子化系统定期的维护与清洁，做到真正有效中和物件上的静电,ESD防护之注意事项,工作现场需穿静电服/导电鞋/导电腕带，并于每日检验 工作现场需戴防静手套，并保持清洁. 工作现场需戴静电帽(工作帽)，以防毛发掉落. 静电鞋及静电拖鞋需常保持清洁，并每日检验. 静电地板需常清洁保养，并定期检测其接地阻抗. 工作桌及桌垫需确实接地. 工作椅需确接地. ICT 及检测治具(外壳)均需确实接地. 输送带需确实接地. 台车需要确实接地. 电动螺丝起子需确实接地.,ESD防护之注意事项,烙铁宜使用三孔式插头座，并确实接地 焊锡炉(槽)必须接地. IC 零件需以防静电包装存放. 严禁徒手触碰 IC chip.