ESD教育训练讲义1

ESD教育訓練教材羅良路2005/5/29,訓練課程大綱壹.ESD基本知識介紹貳.靜電防護措施參.靜電防護系統的檢測肆.ESD防制之設備儀器介紹,壹.ESD基本知識介紹靜電Electrostatic原因:摩擦、剝離、感應.機制:物質因失去或得到電子而帶電靜電就是相對靜止不動的電荷靜電放電ElectroStaticDischarge原因:電位不同物體間的電荷移轉不一定伴隨有電弧或火花發生,靜電的危害引發火災和爆炸事故(火工、紡織化工行業)造成產品損害(電子行業)造成對電子設備正常運行的工作幹擾.,靜電放電模式,人體放電模式(Human-BodyModel，HBM)機器放電模式(MachineModel，MM)元件充電模式(Charged-DeviceModel，CDM),人體放電模式(HBM)的ESD是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體上已累積了靜電，當此人去碰觸到IC時，人體上的靜電便經由IC的腳(pin)而進入IC內，再經由IC放電到地上去。此放電的過程會在短到幾百毫微秒(ns,nanosecond,10-9sec)的時間內產生數安培的瞬間放電電流，電流會把IC內的元件給燒毀。,機器放電模式(MM)的ESD是指機器(例如機器手臂)本身累積了靜電，當此機器去碰觸到IC時，該靜電便經由IC的pin放電。因為大多數機器都是用金屬製造的，其機器放電的等效電阻為0；由於機器放電模式的等效電阻為零，故其放電的過程更短，在幾毫微秒到幾十毫微秒之內會有數安培的瞬間放電電流產生，因此對元件的破壞力更大。,元件充電模式(CDM)是指IC先因磨擦或其他因素而在IC內部累積了靜電，但在靜電累積的過程中IC並未受傷。此帶有靜電的IC在處理過程中，當其pin去碰觸到接地面時，IC內部的靜電便會經由pin自IC內部流出來，而造成了放電的現象。此種模式的放電時間更短，僅約幾毫微秒之內，而且此放電現象更難以真實的被模擬。,ESD防制之目的,改善產品品質並減少及防制ESD對電子產品的損害。藉由教育訓練的實行，降低產品不良的發生與耗損。改善客戶產品損害，增加產品可靠度。降低客戶抱怨，提昇公司信譽。,影響靜電荷產生量的因素有相對溼度物質材料(摩擦電序列)接觸的面積摩擦頻率,典型的ESD電壓認識靜電放電,溫度:21,所有材料皆可摩擦生電正(Positive)鋼(Steel)空氣(Air)木(Wood)人手(Hands)橡膠(Rubber)玻璃(Glass)金(Gold)毛髮(Hair)多元脂(Polyester)石英(Quartz)聚胺脂(Polyethylene)尼龍(Nylon)聚乙烯(Polyethylene)羊毛(Wool)聚丙烯(Polypropylene)絲綢(Silk)乙烯基(Vinyl)鋁(Aluminum)矽(Silicon)紙(Paper)鐵弗龍(Teflon)棉(Cotton)負(Negative),材料的影響認識靜電放電,105/square1012/square導電材料(ConductiveMaterials)電流可輕易穿過或流過的材料兩個導體接觸時,電荷會快速移轉可使用接地的方式來中和靜電荷表面電阻率小於1105/square或其體積電阻率小於1104-cm的材料(EIA-625,MIL-263B,ESDADV1.0)帶電時電荷會分布於表面受材料形狀、附近的接地或帶電物體影響需特別注意因感應而產生靜電的情況可使用Fieldmeter量測材料上的靜電壓,導電材料認識靜電放電防制,105/square1012/square靜電消散材料(StaticDissipativeMaterials)穿過或流過材料的電流量由材料的表面電阻率或表面電阻來決定表面電阻率至少為1105/square且小11012/square,或其體積電阻率至少為1104-cm且小於11011-cm(ESDADV1.0,EIA-625-1994,MIL-263B)與另兩種材料以電阻值的範圍作為區別靜電屏蔽材料(StaticShieldingMaterial)可防止元件遭受外界靜電場破壞的一種保護屏障,靜電消散材料與靜電屏蔽材料認識靜電放電防制,105/square1012/square絕緣材料(InsulativeMaterials)可防止或限制電流穿過或流過的材料最主要的靜電源表面電阻率大於11012/square或其體積電阻率大於11011-cm的材料(EIA-625-1994;ESDAADV1.0-1994)電阻非常大,很少電子可以流經表面或穿過材料可能同時在表面的不同位置上出現正負電荷以Fieldmeter量測的結果僅能當作參考在EPA中應儘量避免使用,絕緣材料認識靜電放電防制,貳.靜電防護措施,（一）.從設備上對靜電的防護:為了防止設備漏電，設備的外殼需接上一條地線，而地線是通過專用的電線接到車間外，通過接地樁接入大地中，使漏電在極短的時間向大地放電，而減去設備漏電對人員及電子產品造成危害；工作台中的靜電防護，由於電子產品、PCBA等要經過工作台進行作業，而工作人員給電子產品加工或檢測一般都是在工作台上，對工作台上需加一張符合國家標準的靜電墊，而靜電墊上安裝一個靜電扣，靜電扣接在靜電線上，靜電線是一條專用線接入大地，從而保証由於工作台上聚集的電荷泄入大地，消除對產品電子元件的危害;,主要目的：將靜電防護設施接地，提供一個路徑使靜電消散材料、導電材料及個人接地設備在同一個電位上，減少ESDS元件受到破壞。(ESDS6.1)人員安全防護：考慮人員碰觸電源時，通過人體的電流。故接觸人體的接地系統必須要有限流電阻(靜電環)。,接地系統,(二).人體靜電防護活動的人體是最重要的靜電源之一，因而是靜電防護的重要對象，人體由於活動中的摩擦，感應起電等因素都會使人體聚積靜電荷，為消除人體靜電對電子產品(ESD敏感元件)的危害，固須採取以下措施：A.工作人員在工作時必須帶上靜電環，靜電手環的另一端夾在靜電線上，通過靜電線將人體帶的靜電荷迅速泄放至大地而消除靜電對產品(敏感電子元件)的損害;B.在某些特殊的工位，我們的作業員、品管人員、技術人員都帶上符合標準的靜電手套和靜電指套，人手上的靜電荷通過手套的導電纖維的電暈放電被中和，從而有效地消除靜電對電子產品(ESD敏感元件)的損害,C.工作人員在進入實驗室時，專門換上防靜電工作衣，工作人員因動作而衣服摩擦產生的靜電通過靜電衣的導電纖維的電暈放電被中和，從而消除靜電對電子產品(ESD敏感元件)的損壞;D.工作人員工作時，為防止頭發帶的靜電，頭發掉在電子產品上，特別戴上靜電帽，而消除靜電對電子產品的危害;E.工作人員在工作時，防止人體和鞋子帶電對產品危害，工作人員穿上符合標准的防靜電工作鞋，人體通過鞋底與大地構成回路，以使人體產生的靜電荷向大地泄漏，從而有效地消除靜電對電子產品的危害;,F.在SMT車間，在機器旁邊加裝靜電墊，靜電地墊安裝一個扣子，扣子另一端夾在靜電線上，可使人體設備上附著的靜電荷通過靜電地墊向大地泄漏，從而消除靜電對產品的危害;(三).產品在生產過程中的ESD防護在電子產品的生產作業中，各工位、工序之間用於傳遞暫時性貯放靜電敏感無器件和PCBA的各種容器包裝，採用防靜電袋、防靜電泡棉、防靜電零件盒、防靜電周轉箱:,A.靜電零件盒：採用符合國家標準靜電零件盒在電子產品生產作業中暫時性貯放ESD敏感元器件(IC、場效應管)，電子元件在生產作業各工序、工位傳遞摩擦感應產生的靜電通過靜電零件盒通過電暈放電中各，傳導消除，從而消除靜電對ESD敏感元件的損害;B.靜電袋、靜電泡棉：成品PCBA和半成品PCBA用符合國家有關標準的靜電袋包裝，再墊上靜電泡棉，PCBA在加工生產中累積的靜電荷可通過靜電袋和靜電泡棉泄放靜電，靜電袋又能起到靜電屏蔽作用，從而消除靜電對PCBA的損害，靜電袋和靜電泡棉除具有防靜電功能，還有較好的減振防護功能;,C.靜電箱：由半成品PCBA到加工成品電子產品(Mouse)過程中公司用符合國家標準的靜電箱運輸，暫時貯存，PCBA在加工、運輸過程中堆積的靜電荷可通過靜電箱泄放靜電從而消除靜電對產品的損害;D.防靜電周轉小推車：其車體由金屬和防靜電塑料制成，周轉元器件和半成品PCBA在加工運輸過程中堆積的靜電荷可通過防靜電周轉小推車放靜電，從而消除靜電對產品的損害,(四).從環境方面對靜電防護：A.環境溫度和相對溫度通過空調控制在標準的環境溫度和相對溫度中：環境溫度1826,相對溫度是40%70%，以控制靜電的生成環境;B.為保護一些對ESD特別敏感的電子元器件，公司還通過對生產車間裝修，建成無塵車間，為防止塵埃吸附帶電等產生;C.進入無塵車間的人必須通過離子風淋室,進入的材料必須經過材料除塵室，以清除人體或物品的塵埃;,參.靜電防護系統的檢測為保証公司靜電防護系統正常運轉，公司對靜電防護系統必須制訂靜電防護檢測規范等:1.對地線的檢測.使用接地電阻測試儀檢測,儀器設備的接地線與人員接地線須分開接地,地線測試電阻必須小于2.2.對防靜電手環的檢測.使用靜電手環測試儀檢測,靜電環裡面有1M電阻,靜電環測試儀利用此原理進行測試靜電環是否OK.,3.對防靜電材料的檢測.使用表面電阻測試儀檢測,對防靜電袋,防靜電泡棉,防靜電零件盒,防靜電周轉箱,防靜電墊,防靜電衣,靜電鞋,等檢測其是否防靜電材料,其表面電阻率至少為1105/square且小11012/square之間.4.對靜電敏感工作站的檢測.使用表面電壓測試儀檢測,此儀器可檢測出產生靜電壓多少,固對工作站產生高靜電壓時可采用離子風扇對其消除靜電.,肆.ESD防制之設備儀器介紹表面阻抗測試儀-檢測材料是否防靜電表面電壓測試儀-檢測材料表面產生多少靜電壓接地電阻測試儀-檢測地線是否合格靜電電荷測試儀-檢測儀器設備產生多少靜電荷靜電環測試器-檢測靜電環是否合格離子風扇-可消除靜電壓之儀器,附:靜電量測建議允收規範,靜電防護搬運箱(料盒)靜電消散型-外層阻抗值between106and109/sq-內層阻抗值between106and1011/sq-隔板阻抗值between106and1011/sq導電型-between103and106/sq,靜電