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文档简介

1、 靜電防護措施 製造工程課 ESD TEAM 報告人/ 林忠民 Sanlin 內 容n什麼是ESDn為什麼要做ESD控制nESD控制包括那些n如何達成靜電n是一種靜止的電荷,電子不均勻分怖的結果n主要是摩擦產生,其他像電場誘發、直接充電n摩擦電荷的極性與強度是由摩擦電序列所決定磨擦產生靜電磨擦產生靜電Triboeletric Charge接觸分離石棉兔毛醋酸纖維玻璃雲母頭髮耐龍羊毛獸毛鉛蟬絲鋁紙棉鋼木琥珀蠟橡膠密拉(聚酯膜)鎳銅銀抗紫外線材黃銅金/白金硫醋酸嫘瑩賽路璐奧龍亞克力賽侖聚氨酯聚酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯KELF矽鐵弗龍矽橡膠磨擦靜電序列磨擦靜電序列越多正電越多負電常見的靜電產惹事件TY

2、PICAL ELECTROSTATIC VOLTAGES* EVENT 相 對 濕 度 10% 40% 55% Walking across carpet 35,000 15,000 7,500 (地毯上行走) Walking across vinyl floor 12,000 5,000 3,000 (PVC地板上行走) Motions of bench worker 6,000 800 400 (任务台作業員的活動) Remove DIPs from plastic tubes 2,000 700 400 (從塑膠管取出DIPs) Remove DIPs from vinyl trays

3、11,500 4,000 2,000 (從塑膠盤取出DIPs) Remove DIPs from Styrofoam 14,500 5,000 3,500 (從聚苯乙烯棉取出DIPs) Remove bubble pack from PCBs 26,000 20,000 7,000 (取下PCB的包裝) Pack PCBs in foam-lined box 21,000 11,000 5,500 (PCB裝箱) *Source: AT&T ESD Control Handbook-1989ESD(ElectroStatic Discharge)n靜電釋放的簡寫,是電荷在不同電位物體間

4、轉移的現象n像閃電、手觸門把的觸電感等都是ESDn普通我們可感覺的ESD都在3,000volts以上n對元件而言,只需幾十伏特就足以呵斥破壞為什麼要控制ESD ?n防止灰塵吸附n減低元件被破壞n減少產品失效或運作不穩定n防止人員受傷n預防火災或爆炸發生n每年因靜電不當釋放所呵斥損失高達數十億美金以上靜電破壞的元件損失 Informal Summary of Static Losses by Level Static Losses Reported 最小值 最大值 平均值 Description Min. Loss Max. Loss Est. Avg. Loss Component Manuf

5、acturers 4% 97% 16-22%(元件製造商) Subcontractors 3% 70% 9-15% (次合約商) Contractors 2% 35% 8-14% (合約商) User 5% 70% 27-33% (消費者) Source: Stephen Halperin, Guidelines for Static Control Management, Eurostat, 1990. EOS/ESD 59%Electrical testing 3%Oxide/passivationfailure 3%Conductor failure 3%Die fracture 4%L

6、ead short/open 7%Wire bonds 15%Others 6%半導體不良的成因Source :Semiconductor Reliability News, March 1993靜電對元件的破壞程度上可分為: 傷害性缺点-元件永久失效,出廠前可以發現,約佔10% 隱藏性破壞-出廠正常,但運作不穩定,回廠機率添加,約佔90%方式上可分為: 對元件放電-HBM、MM 從元件放電-CDM 電場誘發放電元件敏感度n元件散失能量的才干或接受電伏的程度n每一種元件在不同放電方式下會有不同的敏感度n借助不同的放電方式來測試元件的敏感度,是決定ESD控制等級的第一步ESD CONTROL靜電

7、釋放控制Human Body Model人體方式 帶電人員接觸元件放電Machine Model機器方式 帶電工具或設備接觸元件放電Charged Device Model帶電元件方式 帶電元件接觸導體放電Human Body Model人體方式 帶電人員接觸元件放電Typical Human Body Model CircuitClassVoltage RangeClass 0250voltsClass 1A250volts to 500voltsClass 1B 500volts to 1,000voltsClass 1C1,000volts to 2,000voltsClass 2 2,

8、000volts to 4,000voltsClass 3A4,000volts to =8,000voltsESDS Component Sensitivity Classification-Human Body Model(per ESD STM5.1-2019)Machine Model機器方式 帶電工具或設備接觸元件放電Typical Machine Model CircuitClassVoltage RangeClass M025voltsClass M125volts to 100voltsClass M2100volts to 200voltsClass M3200volts t

9、o 400voltsClass M4400volts to =800voltsESDS Component Sensitivity Classification-Machine Model(per ESD STM5.2-2019)Charged Device Model帶電元件方式 帶電元件接觸導體放電Typical Charged Device Model CircuitClassVoltage RangeClass C0125voltsClass C1125volts to 250voltsClass C2250volts to 500voltsClass C3500volts to 1,

10、000voltsClass C41,000volts to =2,000voltsESDS Component Sensitivity Classification-Charged Device Model(per ESD STM5.3-2019)Susceptibility of Electronic Components to ESD各種元件的靜電敏感度 元件類型 靜電敏感度(伏特) VMOS 30 - 1,200 Mosfet, GaAsfet, EPROM 100 - 300 JFET 150 - 7,000 OP-AMP 190 - 2,500 Schottky Diodes 300

11、 - 2,500 Film Resistors 300 - 3,000 Schottky TTL 1,000 - 2,500 元件敏感度依美國國防部標準,元件敏感度依美國國防部標準,MIL-STD-1686C,有明確分級,以人體方式為例,有明確分級,以人體方式為例 :級數級數0-1C : 敏感度敏感度 0 到到 2019 伏特伏特Microwave and high frequency devices(Schottky barrier diodes, probe contact diodes, other detector diodes)Discrete MOSFET devicesSAWJF

12、ETSCCDsPrecision voltage regulator diodesOP AMPThin film resistorsIntegrated circuitsHybrids utilizing class 1 partsVHSICSCRsDAMAGEYOUCANTFEEL無法感覺損害無法感覺損害級數2 : 敏感度 2,000 到 3,999 伏特Discrete MOSFET devicesJFETsICsVHSICPrecision resistor networks (type RZ)Hybrids utilizing class 2 partsLow power bipola

13、r transistorsDAMAGEYOUMIGHTFEEL能够感覺損害能够感覺損害級數 3A-3B : 敏感度 4,000 到 8,000 伏特以上Discrete MOSFET devicesJFETsOP AMPSICsVHSICSmall signal diodesResistor chipsGeneral-purpose silicon rectifiers Opto-electronic devices (LEDs, photo transformers, opto couplers) All other microcircuits not included in class 1

14、 or class 2Resistor chipsPiezo electric crystalsHybrids using Class 3 partsDAMAGEYOU CANPROBABLYDETECT ASA SPARKWITH YOUROWN BODY身體能够產生身體能够產生火花而查覺損害火花而查覺損害製程技術提升相對提高了元件的敏感度 Technology Trends 2019 2019 2019 2019 2019Feature size(mm) 0.35 0.25 0.18 0.12 0.10Voltage (V) 3.5 2 - 3.5 1.50 -1.9 1.0 -1.5 1

15、.0 Source: Terry Welsher, Bell Labs, Lucent Technologies, 12/2/97 如何控制ESD1.Design In Immunity 設計上加強元件的免疫力2.Eliminate and Reduce Generation 消除或減少靜電的產生3.Dissipate and Neutralize 平安的釋放與中和靜電4.Protect Products 保護元件Design In Immunity 設計上加強元件的免疫力运用較不敏感的元件或裝置提供適當的輸入保護隨製程技術的提升,更微小與複雜 的幾何空間是無法防止的Eliminate and Reduce Generation 消除或減少靜電的產生減少靜電產生的製程與资料坚持不同製程與资料在一样的電位提供接地途徑Dissipate and Neutralize 平安的釋放與中和靜電运用導電或防靜電材,提供靜電的宣洩途徑並正確接地對絕緣性资料,以中和靜電方式Protect Products 保護元件提供零件與設備接地,防

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