《静电上课讲义》PPT课件.ppt

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1、靜電防護教育訓練,By:tc chang,靜電什麼叫靜電 即相對靜止不動的電荷(Electro-Static)，通常指因物體之間相互磨擦而產生的在物體表面所帶的正電荷或負電荷.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放電靜電放電 指具不同靜電電位的物體由於直接接觸或靜電感應所引起的物體之間靜電電荷的轉移（ESD Electro-Static-Discharge）。通常指在靜電場 的能量達到一定程度之後，擊穿其間介質而進行放電的現象。原因:電位不同物體間的電荷移轉,不一定伴隨電弧或火花產生,磨擦帶電：為最普遍的一種，如滾動、移動及人員 走動、脫衣服 固體接觸帶電：如LED接觸

2、AT圓形振動盤 剝離帶電：如幻燈片分開、撕晶片膜 感應帶電：MONITOR 滾動帶電：如油罐車洩油時 噴出帶電：噴咀噴出之溶劑 攪拌帶電：攪拌機 斷裂帶電：如塑膠棒折斷、膠袋撕斷,常見的靜電現象,防靜電器材基本配置,靜電放電模型,一般工業界將元件的ESD測試分類為人體放電模型(Human Body Model,HBM)，機器放電模型(Machine Model,MM)及元件充電模型(Charged Device Model,CDM)，而元件充電模型又可分為socketed和non-socketed兩種測試方法.HBM人體放電模型是模擬人體因走動或其他因素而在人體上累積靜電後，再去碰觸到IC，人

3、體上的靜電便會經由碰觸的腳位而進入IC內，若IC有一端接地而形成放電路徑時，便會經由接地腳位放電。此放電的過程會在短短數百毫微秒(ns)的時間內產生數安培的瞬間放電電流，進而將IC內的電路燒毀。對一般元件可耐受的HBM 2 kV來說，在210 ns的時間內，瞬間電流峰值可達1.33 A。,MM機器放電模型則是70年代由日本人根據HBM的最嚴重狀況所發展出來。機器放電模式是模擬設備機器(例如機械手臂、測試夾具、手工具等)本身累積了靜電，當此機器碰觸IC時，靜電便對該IC放電。雖然MM與HBM的放電行為模式相類似，但當MM發生時皆為金屬對金屬的接觸，因此接觸電阻微乎其微，而且一般機器設備的電容皆遠

4、大於人體，因此可以儲存更多的靜電荷，所以不但造成放電的速度很快，放電電流也較HBM大了數倍，在幾十毫微秒之內會有數安培的瞬間放電電流產生，因此機器放電模型對IC造成的破壞更大。而且由於電感效應的影響，MM放電時將以正負電流振盪的型式影響產品，因此造成的破壞將更加嚴重,CDM 元件充電模型是指IC先因磨擦或感應等因素而在IC內部累積了靜電，但在靜電慢慢累積的過程中IC並未被損傷。此帶有靜電的IC在處理過程中，當其任一接腳碰觸到接地導體時，IC內部的靜電便會經由接腳流出而造成放電現象。此種模型的放電時間更短，僅約幾個毫微秒。且因為IC內部累積的靜電會因對地的等效電容值而變，而等效電容值又和IC擺放

5、的角度與位置以及IC所用的包裝型式有關，所以放電現象更難真實模擬。關於此放電模型的工業用測試機台有分為轉接座式(socketed)與非轉接座式(non-socketed)兩種。目前socketed CDM測試方法尚無正式之國際標準規範文件，而non-socketed CDM主要的國際工業標準規範有及EIA/JESD22-C101-A:2000兩種3,4。,根據的規定，CDM測試的充電方式可分為以下兩種：直接充電(Direct-charging method)：將待測物平放於接地面板上，直接經由連接至晶片基體(Substrate)的接腳充電或同時對所有接腳充電。為了避免元件在充電時遭到破壞，充電

6、時系統設備的阻抗至少需為100 M，且充電前須先確定整個測試設備與元件本身都處於接地電位。感應生電(Field-induced method)：將待測物以接腳朝上的型態倒置於表面覆蓋有介電層的充電面板上，借由對面板充電使元件因電場感應而提升本身電壓位準。為使模擬出的放電波形符合國際標準規定，充電面板之面積至少必須比待測元件大七倍以上。而充電面板表面須覆蓋一介電層(Dielectric Layer)以減少元件與面板間之電容，且其最大厚度為130 m。CDM測試的放電方式可分為以下兩種：接觸式放電(Contact-mode discharge)：靜電放電測試是由繼電器(Relay)所控制，此繼電器

7、經由探針與元件接腳接觸。當元件處於充電狀態時，繼電器內部為斷路，當元件充電至目標電壓準位後，繼電器轉換開關，放電行為隨之發生。非接觸式放電(Non-contact mode discharge)：當探針尖端靠近已充電元件之接腳到一定距離時，靜電放電事件(ESD event)隨之發生,元件敏感等級零組件產品(component-level)的ESD測試國際標準之內容中，除了對標準靜電放電電流波形均有明確的規範，提供校驗者在進行校正時，有參考的依據，並且包含一套正確而快速的測試腳位組合方法，以及判定待測物是否已達到故障之標準，測試完成後再根據不同元件的ESD耐受電壓區分其敏感等級。目前工業界認定一

8、般商用IC須通過ESDS元件敏感等級為HBM測試要達 2 kV以上，MM測試要達 200 V以上，CDM測試要達 1 kV以上。,機械模式（MM）class voltage class M0 800v,帶電模式（CDM)class voltage class c0 小於125v class c1 125v-250v class c2 250v-500v class c3 500v-1000v class c4 1000v-2000v class c5 大於2000v,人體模式（HBM）class voltage class 0 小於250v class 1A 250v-500v class 1

9、B 500v-1000v class 1C 1000v-2000v class 2 2000v-4000v class 2A 4000v-8000v class 2B=8000v,靜電敏感度劃分,靜電放電防制,ESDA在ESD TR20.20-2000 10中建議考量的稽核項目：1)廠務：如靜電環與接地設備的備料、工作人員對溼度偏離規定時緊急處理的認知等。2)手工具及設備：金屬外殼設備的接地、離子產生器定期功能確認等。3)ESD防護工作站(ESD Protective Workstations,EPW)及EPA(ESD Protective Area,EPA)：EPW 的靜電環接點、EPW的接

10、地情況、EPA內非必要的靜電產生源等。4)人員：進入EPA中的工作人員受訓狀況、靜電環或靜電鞋的測試紀錄等。5)靜電放電包裝材料：運送靜電放電敏感零組件的包裝情況、組裝後半成品的包裝等。6)進料及檢驗：是否依料號確認靜電放電敏感零組件進料時的警告標示及運送狀況等。7)採購：靜電放電敏感零組件的規格、採購人員的ESD認證或訓練情況等。,靜電防護1.設定靜電區域說明:在生產現場設定靜電敏感區域，並且要做明顯警示，使到現場的每個人都能注意。2、靜電區域內注意事項a.操作者應該佩戴防靜電腕帶，應該穿著防靜電服裝，鞋，圍巾，椅子應該套防靜電套。（一端與人體接觸，另一端與地線相連）b.有可能放置EPA的區

11、域內要貼防靜電桌布，並且要聯結防靜電接地扣。c.靜電區域內所有的物品靜電不能超過100V靜電區域內的容器應該用防靜電材料的，若靜電區域內的物品的靜電電壓超過100V時，這是應該採用去離子風機消除物體表面靜電。注：不可在防靜電區域內放置與生產活動無關的物品。3.環境濕度要以50%60%左右。,工廠內部的ESDC實施措施,為了使各工廠能做好靜電放電防制工作，下面列舉了四個重要的原則以供參考：1)首先須決定工廠欲達成的防護目標電壓(如HBM 100 V)。2)其次是定義所有導體(包括人體)及靜電消散(static dissipative)材料皆須接地，以確保所有的 物體等電位。3)在EPA中應減少絕

12、緣體的使用。由於非導體無法使用接地的方式去除靜電荷，因此需使用 屏蔽、隔離或離子產生器等方法來解決生產或搬運過程中無法更換之非導體所造成的高靜 電場問題。或者是使靜電壓2 kV以上的絕緣體距離靜電放電敏感零組件1呎以上。4)於EPA外運送ESDS items時應使用靜電防護包裝來保護產品。在EPA內應儘量使用不易產 生靜電且具靜電消散能力的材料，而在EPA外則建議使用不易產生靜電且具靜電屏蔽能力 的材料來保護產品，以避免外界靜電場的不良影響。,防靜電測試方法,ANSI/ESD S20.20-2007技术指标要求,防靜電測試標準,中國軍標GJB3007-2009防靜電要求一覽表,不同典型濕度下的

13、靜電壓,減低或降低電荷產生的機會消散或中和已產生的電荷以適當的管理方式來保護產品加強元件本身抵抗ESD的能力,ESD問題對策,EOS與ESD的區別,什麼是EOS？EOS為Electrical Over Stress的縮寫，指所有的過度電性應力。當外界電流或電壓超過器件的最大規範條件時，器件性能會減弱甚至損壞。,什麼是ESD？ESD是英文Electrical Static Discharge的縮小，中文釋為靜電放電。電荷從一個物體轉移到另一個物體。靜電是一種客觀的自然現象，產生的方式多種，如接觸、摩擦等。靜電的特點是高電壓、低電量、小電流和作用時間短的特點。人體自身的動作或與其他物體的接觸，分離，摩擦或感應等因素，可以產生幾千伏甚至上萬伏的靜電。靜電在多個領域造成嚴重危害。摩擦起電和人體靜電是電子工業中的兩大危害。生產過程中靜電防護的主要措施為靜電洩露、耗散、中和、增濕，遮罩與接地。人體靜電防護系統主要有防靜電手腕帶，腳腕帶，工作服、鞋襪、帽、手套或指套等組成，具有靜電洩露，中和與遮罩等功能。靜電防護工作是一項長期的系統工程，任何環節的失誤或疏漏，都將導致靜電防護工作的失敗。,被靜電放電（ESD）擊傷的圖片,Chip表面有黑斑,Chip表面部分不發光,(1)靜電釋放儀,靜電防制及測試基本設備,有線靜電環,離子槍、離子風扇,靜電袋,Thanks END,