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部门 NB2 5机板制造工程课编辑制定 核准 版本 01页数 26页日期 2004 05 21 QuantaComputerInc 达丰 上海 电脑有限公司ESD培训教材 静电放电 ESD 简介 静电放电 ESD 就是不同电位的两个物体之间产生的电荷快速流动的现象 简而言之即电荷的快速中和 静电电荷会不断积累 直到造成电荷产生的作用停止 电荷被泄放或者达到足够的强度可以击穿周围物质为止 电介质被击穿后 静电电荷会很快得到平衡 这种电荷的快速中和就称为静电放电 静电是怎样产生的 我们知道所有的物质都由原子构成 原子中有电子和质子 当物质获得或失去电子时 它将失去电平衡而变成带负电或正电 正电荷或负电荷在材料表面上积累就会使物体带上静电 电荷积累通常因材料互相接触分离而产生 也可由摩擦引起 称为摩擦起电 有许多因素会影响电荷的积累 包括接触压力 摩擦系数和分离速度等 静电的危害 ESD对半导体元件的损害可能是当今半导体界最为头痛 也是最重要的一个问题 其造成的破坏也是不易被觉察的 由于静电在很小的电阻上快速泄放电压 泄放电流会很大 可能超过20安培 如果这种放电通过集成电路或其他静电敏感元件进行 这么大的电流将对设计为仅导通微安或毫安级电流的电路造成严重损害 靜電危害流程圖 日常生活中常遇到靜電造成的困擾 日常生活中常遇到靜電造成的困擾 如 尼龍衣服吸附身體 梳子吸附頭髮 螢光幕吸附灰塵 手摸門把感到電擊等 工業界靜電的危害類型為化工製程中設備或產品摩擦產生靜電 當大量靜電累積產生靜電放電現象時 若周遭為易燃性蒸氣或粉塵則可能被引燃 造成火災或爆炸等不幸的事故 亦或電子工業中靜電的放電造成CMOS積體電路氧化層損壞 產品良率下降 雖然靜電未放電 但累積在晶圓上的靜電根據布朗定律也比未帶靜電的晶圓增加250倍的粒子吸附能力 而造成產品的品質缺陷 有鑑於靜電在化工業與電子工業不同型態之危害 將分別敘述其危害形成的原因與防制的方法 ESD影響電子系統的四種基本模式 ESD電流直接貫穿系統較弱部份並且造成系統混亂或損害藉由靜電電場感應而造成系統混亂ESD電流流經系統接地線路影響而造成系統混亂或損害ESD發生時產生的高頻電磁場因耦合而造成系統混亂 ESD引起的失效模式 直接損壞線路元件並使線路故障失去功能消弱線路元件功能並在一段時間後失去功能 潛在失效 此種潛在失效不可見亦無法於功能測試中顯現出來 為什麼要作ESD控制 避免灰塵吸附減低元件被破壞減少產品失效或運作不穩定避免人員受傷預防火災或爆炸發生每年因靜電不當釋放所造成損失高達數十億美金以上 如何做好ESD控制 1 設立ESD小組與聯絡人2 確定損失程度3 評估設備 製程與需求4 確認ESD敏感元件5 建立評審制度6 獲取高階管理的支持7 ESD控制步驟與規範8 人員訓練9 審視 監督 分析 報告 回饋 改善 常用静电使用设备 ElectrostaticVoltmeters fieldmeters 静电表DigitalOHMMeter 数字欧姆表AirIonizer 离子风扇WriststraporFootStrap Optional 静电手环或脚环ConductiveBag AntistaticMagazine 导电袋及抗静电管CautionLabel 提醒标签Anti StaticVoidFiller 抗静电泡垫DissipativeTable FloorMAT Optional 静电地毯或桌垫Esdprotectedworkstation 无静电工作桌CautionSign 提醒看板ESDProtectiveShoesTester 静电鞋测试器 数位欧姆表三用電錶或直流電阻表應可量測0 1歐姆到1M歐姆 10 範圍的電阻 且開路電壓應大於1 5V以上 离子风扇工作時必須置於距離離子風扇4英尺圓弧內 兩邊各近似45度角範圍內 且方向正對著工作區域任何靜電敏感的材料放於工作台之前 必須把離子風扇先打開 而且中途不可關掉 靜電手環或腳環靜電環必須有1M歐姆 10 的電阻連接到導電或靜電傳導的工作桌面 若因此使得靜電環與接地間形成2M歐姆 10 之電阻是可接受的 靜電環的工作電阻必須以如下的迴路每班檢驗並做記錄 而其阻抗值需介於 或500k到10MEGA歐姆 導電袋及抗靜電管1 當不在靜電防護區域或工作站時所有的靜電敏感材料必須裝在靜電防護包裝之内 2 材料在貯存或運送中必須以導電管子 袋子或導電容器等法拉第容器包裝 3 管子要用抗靜電或導電的材質 4 線上用做循環使用之管子 使用期限不得超過一年 提醒標籤1 黃色的ESD警告標誌必須貼在導電袋及包裝箱上 2 每件靜電防護包裝物必須有明顯的靜電警告標籤 這靜電警告標籤必須能在三英尺外以正常目視可辨識出 抗靜電泡墊靜電敏感材料的包裝及填充物當使用時不得因摩擦而產生大於 200 TCP100V 伏特之靜電壓 靜電地氈或桌墊 1 1 靜電防護傳導物表面至靜電接地之電阻等於或大於10E5歐姆到10E9歐姆2 建議最低的阻抗值是10E5歐姆 但是如果能夠符合當地安全要求則低於此建議值的阻抗可以採用 3 電極 兩個重約2 27公斤 5磅 直徑6 35公分 2 5英吋 的圓柱型電極每個都要有硬度在 IRHD 50 70間的導電物相接觸 兩個電極間的電阻在金屬表面及10伏特或更低的量測電壓下時不得大於1k歐姆 4 使用清潔且不會脫纖維的布料來清潔電極 或用至少含有70 的異丙醇水溶液來清潔電極 並讓電極在空氣中乾燥 5 連結儀表的一端到接地點 另一端到電極 將電極置於待量測物體表面相距至少3英尺 輸入測試電壓並在量度穩定或15秒後記錄阻抗值 停止測試電壓且將電極也移開 6 在連續的地板面至少要做5次測試或每5000平方英尺要做5次測試 那種次數多就採用那種 5次中至少有3 次要在有受磨損 或受化學物 水污染或看起有些髒的地方 無靜電工作桌1 建議最好使用靜電傳導防護工作面 且直接連結到接地 接地線可加或不加1M 10 電阻 2 當高導電性靜電防護工作面 如 不銹鋼工作面 因製造部需要而設置時 它們需直接連結到靜電接地而不須外加一串連電阻以確定它們持續的維持接地電位 此時每一電源插座建議需有漏電斷路器 GFCI 3 當使用不銹鋼工作桌面處理材料時 必需在其上覆蓋一層已接地的靜電傳導性桌面或其桌面電阻要符合靜電傳導性桌面電阻的要求 10E5到10E9ohms 靜電接地1 靜電接地應使用設備接地或大地接地 設備接地是電源插中的電氣接地 綠 線它需經過測試 當兩種接地方式於同一靜電防護工作站均被採用時 在接地系統上它們必須被連結在一起 2 每個靜電工作站必須個別的連結到靜電接地 當一個靜電工作站上有很多靜電工作面時則每一個靜電工作面需個別的接到靜電接地點 接地線也不可串接 為的是防止增加衰減時間 並防止同時斷路的發生 3 電性測試設備上的任何絕緣物若會接觸到或靠近半導體材料12英吋以內時應以抗靜電或靜電傳導物取代之 如果不可能的話 則該絕緣物必須用抗靜電溶液處理過 此外 測試機臺上的金屬零件部份若會接觸到半導材料時則該金屬部份無論何時均要接地 是非常重要的 可以避免高敏感的半導體材料因靜電而受損傷4 設備接地導線的阻抗需小於1歐姆 Note 鱷魚夾頭禁止使用 手套 手指套1 當需要用手套或手指套時 只有棉手套 抗靜電 導電手套或抗靜電 導電手指套可用來處理靜電敏感材料 2 處理靜電敏感材料時 可只用手套 手指套或手套加上手指套 儲存地區1 若儲物架不是一個靜電防護區域或工作站 則靜電敏感材料必須置於靜電防護包裝物中 2 裝載材料成品的推車必須要有接地鍊條 其長度要能夠完全與地面接觸 並保持乾淨整潔 若不潔淨則必需更換之 可移動的設備可移動的設備 例如 車子 椅子 桌子 在使用時若接近未受保護的靜電敏感材料12英吋以內不得產生大於 200 TCP100V 伏特之靜電壓 低靜電的方法1 相對濕度的控制相對濕度對靜電產生有很大的影響如有能力最好要加以控制 註 建議最小的濕度為40 R H 2 訓練每一區域的主管必須確定其操作靜電敏感材料的人員 須受過ESD的訓練 註 進入靜電防護區域之人員必須受過靜電認知訓練 廠內其他靜電防護措施介紹 导电地板 為確實消除靜電對電子產品造成的危害 工廠區全面舖設導電型PVC地毯 廠區工作人員穿導電衣導電鞋等 門禁管制為有效維持導電PVC地磚之導電性 除廠區工作人員全副抗靜電打擊裝備 所有進入廠區人員 含外賓 均需穿著導電衣導電鞋 或導電鞋套 因此廠區入口處均設有門禁管制憑指定識別碼刷卡入廠 外賓或無法刷卡人員則由專人陪同在入口處換穿導電衣及導電鞋套後引導入廠參觀 原物料管制 SMT 電阻類 電容類 電感類 BIOS燒錄作業靜電防護管制 靜電安全工作站 作業人員 工作桌 接地 靜電防護衣 遮蔽 靜電消除器 中和 附录1 E