《静电课程讲解》PPT课件.ppt

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1、,雅新電子(蘇州)有限公司,探討內容,靜電及靜電放電的定義 ESD對微電子產品的影響 靜電放電的模型 靜電防護基本原則 靜電防護材料定義 靜電接地系統介紹 制程中需作重點管控的部分,何為靜電?,“静电”-即靜止的电能(荷).我們知道所有的物質都由原子構成,原子中有電子和質子.當物質獲得或失去電子時,它將不再對外顯電中性.如獲得電子將對外顯負電,反之顯正電.電荷在材料表面上積累,將會使物體所帶電能升高.電荷積累通常因材料互相接觸分離而產生，它存在于物体表面。如摩擦起电就是一种静电现象。,何為靜電放電?,由於靜電電荷會不斷積累(除非產生電荷的作用停止),直到達到足夠的強度而將周圍物質擊穿后,將電能

2、泄放.或通過人為增設的通路將該電能泄放.該放電過程即為靜電放電.(英文縮寫:E S D-Electrostatic Discharge).簡言之，靜電放電就是電荷快速中和的過程.,靜電放電(HBM),靜電放電(HBM),ESD對微電子產品的影響?,由于电子行业的迅速发展,高集成度的器件在不斷的推陳出新.由於集成度的增加,从而导致导线间距越来越小,绝缘膜越来越薄,故器件的耐击穿电压及電流承載能力也愈来愈小.也即對靜電愈顯敏感.电子行业中静电危害可基本分为两类：一.由静电引力引起的浮游尘埃的吸附.二.由静电放电引起的介质击穿或半擊穿.,一.静电引力引起的尘埃的吸附,在半导体元器件或產品的生产制造过

3、程中,由于大量使用了绝缘強度很高的材料.過程中,一些不可避免的摩擦即可造成其表面电荷的不断积聚,且电位愈来愈高。由于电荷的力学效应,在这种情况下,很容易使工作场所的浮游尘埃吸附于芯片表面,而影响器件的性能。,二.静电放电引起的介质击穿,由於電荷的不断积累,当达到一定程度时,电介质会失去极化特征而成为导体,最后产生介质的热损坏现象，这种现象即称为电介质的击穿。,返回,ESD實驗材料的微照片,ESD實驗材料的微照片,何為電氣過載(EOS)?,由于在很小的電阻上快速泄放電能，泄放電流會很大，可能超過20安培，如果這種放電通過集成電路或其他靜電敏感元件時，這麼大的電流將對設計為僅導通微安或毫安級電流的

4、電路造成嚴重損害,此種現象即為電氣過載,英文術語:Electrical overstress(縮寫:E O S)。,EOS實驗材料的微照片,EOS實驗材料的微照片,EOS實驗材料的微照片,返回,防靜電標示,靜電放電的模型,靜電放電的模型,人體帶電模型(Human Body Model,HBM)(Discharge to the Device)機器帶電模型(Machine Model,MM)(Discharge to the Device)元件帶電模型(Charaged Device Model,CDM)(Discharge from the Device),三種靜電放電模型比較,HBM與MM人

5、體,機器帶電-HBM是最古老且最常發生的模式,但並非最 嚴重的危害模式-MM造成的故障與HBM類似,但電壓卻遠低於 HBM,速度亦較HBM快CDM元件帶電-模擬一帶電元件經由一腳接地而放電的現象 此為造成ESD故障的主要原因-電流上升時間最快,(Human Body Medel,HBM),这个测试模型表示，放电从人体的指尖传到器件上的导电接头.该模型通过一个开关组件，将充了电的100 pF电容器，在待测器件和与之相串联的一个1500 欧姆电阻器上放电.放电本身只有210纳秒上升时间，和大约150 纳秒脉冲宽度的信号波形.使用1500欧姆串联电阻器，意味着这个模型接近一个电流源。,(Machin

6、e Model,MM),这个静电放电模型是200 pF电容通過500 nH电感器對器件放電，没有串联电阻。由于缺乏限制电流的串联电阻器，这个模型接近一个电压源。在现实中，这个模型代表了，物件之间的迅速放电，如带电的电路板装置，带电的电线或一个自动测试的传导手臂。放电本身是具有58纳秒上升时间和大约80纳秒周期的正弦衰减波形。MM的電容值較HBM大,因此MM儲存的電荷較多,R很小因此電流較大,速度較快.,(Charaged Device Model,CDM),该模型假定，当带电器件的导电接头与具有不同电位的金属表面接触时，会发生迅速放电。带电器件模型测试标准的准备过程中的一个主要问题，是如何找到

7、适当仪器测量放电过程。整个过程可能发生在少于2.0纳秒的时间里。虽然时间非常短,放电时电流却能达到几十安培的水平。,返回,防止和抑制静电荷的产生,积聚能迅速安全有效地消除已产生的静电荷,ESD防護基本原則,ESD防護措施,防靜電服,靜電帽,靜電泡棉等屬此類,它們由抗靜電材 料制成,不易產生靜電.通過靜電接地網絡,將已產生的靜電及時泄放.靜電泄放腕帶,防靜電地板,防靜電鞋,以及靜電皮等即 屬此類屏蔽,或隔離已產生的靜電.諸如靜電手套,靜電屏蔽袋等.,ESD防護措施防止和抑制静电荷的产生,积聚.,ESD防護措施(對地泄放),ESD防護措施(對地泄放),ESD防護措施(離子中和),ESD防護措施(離

8、子中和),靜電屏蔽袋,防靜電膠帶,防靜電皮結構介紹,防靜電工作臺的安裝,防靜電工作臺的安裝,防靜電工作臺的安裝,Conductive Materials導電材料 表面電阻率小於1x 105/square,或體積電阻率小於1x 104-CM Static Dissipative Material靜電消散材料 表面電阻率在1x 105/square至1x 1012/square間,或體積電阻 率在1x 104-CM至1x 1011-CM間Anti-Static Material 抗靜電材料-能抑制摩擦生電的材料(ESDA ADV.1.0)-能抑制摩擦生電至200V以下的材料(EIA-625)-抗靜

9、電材料並不須要量測其表面電阻率或體積電 阻來決定其特性.,靜電防護材料定義,靜電接地系統,接地的目的將靜電防護設施接地,提供一個靜電消散路徑.使機器與材料間,及人體與材料間呈等電位狀態.以避免ESDS元件受到破壞.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各機器設備必須與設備地線可靠連接,設備地與靜電地不可短接,市電供應系統,獨立接地系統存在的壓差問題,獨立接地系統存在的壓差問題,正確的接地方法,厂房建筑物的避雷针一般与建筑物钢筋混凝土焊接在一起妥善接地，当雷击发生时,接地点乃至整个大楼的地面都将成为高压大电流的泄放点,一般认为在泄放接地点20米范围内

10、都会有跨步电压产生，即在此范围内不再是理想零电位。另外，三相供电的零线由于不可能绝对平衡而也会有不平衡电流产生并流入零线的接地点.故防静电地线的埋设点应距建筑物和设备地20米以外。接地电阻应4.,静电地接地體的埋设,防静电地线的架設與测试,防静电地线的架设和测试:(1).防静电地线全部使用多股铜芯绝缘线,每 楼层或适 当区段用铜排或40A以上开关.連接開關主要是為了 方便检查维修.(2).防静电地线缆应与设备外壳，工作台铁架，工作灯 架等良好绝缘，防止短路，搭连或破皮连接。(3).于分段铜排或开关的“干线端”，另铺一条检查线.,每 车间设23检查点.(4).测量:使用指针式万用表,电阻档.,防

11、静电地线的架设示意圖,返回,制程中需作重點管控的部分,設備接地,制程中所有使用到的用電設備均應通過電纜與設備地線可靠連接.(如电烙铁,小锡炉,测试仪器,電視機,直流電源,ATE,ICT等等.)設備接地不可與靜電接地短路.以避免相關人員、設備及產品受到傷害.,部分靜電防護設施使用說明,防静电手套 防靜電手套有防止静电产生和隔离作用;可防止汗渍污染产品和人體 所帶靜電對產品造成傷害等多重作用,是必用的.但它不能泄放靜電,故 戴一只靜電手套接觸產品,是沒有靜電防護作用的.防静电手环:防静电腕帶是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内1M电阻經由导线,铁夹將人體所帶靜電泄放至大地.但由於它有1M的限流电阻,故

12、它可 以防止快速放电产生而產生火花.而断线或接触不良会使静电手环形同 虚设.所谓无线手环实际起不到泄放人体携带的静电荷作用。,部分靜電防護措施說明,此處加錫焊接,可靠連接標準圖片,此處加錫焊接,可靠連接標準圖片,此處加錫焊接,可靠連接標準圖片,鎖附於機殼上,此處加錫焊接,可靠連接標準圖片,制程中靜電地與設備地間的隔離措施,設備應與防靜電地板隔離,靜電地與設備地短接,靜電地與設備地有短接隱患,不能實現可靠連接的圖片,不能實現可靠連接的圖片,靜電泄放線已明顯破損,靜電接地扣鬆脫,不能實現可靠連接的圖片,此處未可靠連接,此處未可靠連接,不能實現可靠連接的圖片,此處未可靠連接,不能可靠連接,防靜電拖鞋內加墊膠帶,防靜電拖鞋內加墊防靜電棉,