靜電知識介紹課件

1、認(rèn)識靜電放電靜電放電(ESD)簡介 認(rèn)識靜電放電 靜電與靜電放電 電學(xué)上的意義 Triboelectric Charging 靜電與環(huán)境的關(guān)系 認(rèn)識靜電放電防制 靜電放電對產(chǎn)品的影響第1頁，共138頁。你感受過靜電嗎 ? 認(rèn)識靜電放電 日常生活中的靜電實例 鄰近區(qū)域發(fā)生靜電放電時, 可于收音機(jī)中聽間雜音 于地毯上走動或從椅子站 起來后,碰觸導(dǎo)體 由干衣機(jī)中取出衣物時 通常再氣溫與溼度較低 時較易感受到靜電第2頁，共138頁。什么是靜電 ? 原因 : 摩擦、感應(yīng) 、剝離. 機(jī)制 : 物質(zhì)因失去或得到電子而帶電 若未接觸其他導(dǎo)體則靜電將繼續(xù)存在于物體上第3頁，共138頁。隱藏的危險 靜電防電認(rèn)識靜

2、電放電 原因 : 電位不同物體間的電荷移轉(zhuǎn) 不一定伴隨有電弧或火花發(fā)生 一般可感受到的靜電壓為3.5KV 低于此值時元件仍非常容易損壞第4頁，共138頁。 靜電放電防制計劃認(rèn)識靜電放電 十五世紀(jì)時 , 歐洲開始出現(xiàn)靜電放電防制的程序 ESD Control Program 針對公司實際情形定訂防制計劃 設(shè)置相關(guān)儀器及設(shè)備 持續(xù)的追蹤與量測 可能發(fā)生在制程中或使用中的任何階段 process, assemble, pack, label, service, test, inspect transport, in the field parts, assemblies, equipment第5頁，

3、共138頁。常用的數(shù)量級符號認(rèn)識靜電放電 數(shù)量級 全名 符號 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 kilo k 10-3 milli m 10-6 micro 10-9 nano n 10-12 pico p Examples: 1 kilovolts =1103 volts 5 picofarads =510-12 farads第6頁，共138頁。靜電的能量認(rèn)識靜電放電E = 1/2 CV2 E : 能量 ( 焦耳 ) C : 電容 ( 法拉 ) V : 電壓差 ( 伏特 ) E = 1/2 (110-10F)(3103V)2 = 4.510-4 Jo

4、ule第7頁，共138頁。靜電的電壓認(rèn)識靜電放電V = q/C q : 電量 ( 庫 侖 ) 總電量不變,若電容值改變則電壓值隨之改變 位置變化時,電壓變化可能很大 Ex : 帶電元件接近接地之機(jī)械設(shè)備 元件接近機(jī)械設(shè)備時,電容較大- 電壓小 元件遠(yuǎn)離機(jī)械設(shè)備時,電容較小- 電壓大 此時接地則可能發(fā)生嚴(yán)重的ESD事件 若元件未帶電,則無ESD事件隔離或絕緣的導(dǎo)體間會因接觸而放電 放電后兩物體電壓相同 電量與電容有關(guān)第8頁，共138頁。剝離生電認(rèn)識靜電放電任兩個物體或材料接觸后再分開會產(chǎn)生靜電任何進(jìn)入工作區(qū)域內(nèi)之物件或材料皆需注意( 如人員 、電子元件、手持設(shè)備 、包裝材料等等 )第9頁，共13

5、8頁。影響摩擦生電電量的因素認(rèn)識靜電放電物質(zhì)材料相對濕度摩擦頻率接觸面積第10頁，共138頁。材料的影響認(rèn)識靜電放電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) 毛發(fā) (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 (Alumin

6、um) 硅 (Silicon) 紙(Paper) 鐵弗龍 (Teflon) 棉(Cotton) 負(fù)(Negative) 第11頁，共138頁。溼度的影響認(rèn)識靜電放電適度的溼度控制若干制程需在低溼度環(huán)境下進(jìn)行 部份IC制程 (例如需使用光阻時) Soldering ( 建議使用靜電消散材料 在EPA外-建議使用靜電放電屏蔽材料 Anti-Static Material 抗靜電材料 能抑制摩擦生電的材料 (ESDA ADV. 1.0) 抗靜電材料并不需要量測其表面電阻率或 體積電阻率來決定其特性第36頁，共138頁。人員安全認(rèn)識靜電放電防制 制定ESD計劃時應(yīng)把人員安全列為主要考量 ANSI ES

7、D S20.20要求需對可能使用人員暴露 于觸電的程序或設(shè)備加以規(guī)范 員工須被告之人員安全的相關(guān)文件是不能被任何 其他需求所取代的 購買設(shè)備時須顧及法規(guī)、管理規(guī)定、對內(nèi)及對外政策 依ESDA的標(biāo)準(zhǔn)測試ESDC相關(guān)材料 廠區(qū)中的電壓可能遠(yuǎn)比測試時的電壓高 材料接觸大電流源時,電阻值可能劇烈改變第37頁，共138頁。接地電位認(rèn)識靜電放電防制 所有設(shè)備及工具的表面在任何時間皆須接在 同一個接地電位上 在EPA中可能出現(xiàn)Ground Faults及高電壓 使用Ground Fault Circuit lnterrupters (GFCI) 偵測到高漏電流時將電路斷路 使用限流電阻 靜電環(huán)必須使用 桌墊

8、與地墊可考慮使用第38頁，共138頁。靜電放電對產(chǎn)品的影響靜電放電(ESD)簡介 靜電放電對產(chǎn)品的影響 電子元件ESD故障的構(gòu)因 故障分析 ESD/EOS故障案例第39頁，共138頁。ESD的影響靜電放電對產(chǎn)品的影響 ESD事件-因局部高溫或電位差, 造成半導(dǎo)體元件的損壞 嚴(yán)重?fù)p壞、參數(shù)飄移、潛在性故障 測試時的條件與實際狀況可能有差異 從制程到使用的任何階段ESD皆可能破壞產(chǎn)品 未進(jìn)行ESDC的工作環(huán)境或訓(xùn)練不足 成本問題、客戶抱怨、商譽(yù)的損失第40頁，共138頁。電子元件ESD故障之構(gòu)因靜電放電對產(chǎn)品的影響 ESD故障事件 ESD to the Device ESD from the De

9、vice 電廠感應(yīng)放電 電子元件遭受破壞后可能無法再正常工作 功率相關(guān) : 接面崩潰, 金屬熔融. Power=1ESDVOperating 電壓相關(guān) : 界面質(zhì)損壞. 潛在性故障 : 功能劣化第41頁，共138頁。ESD to the Device靜電放電對產(chǎn)品的影響 最常發(fā)生的靜電破壞事件 行走后會在身上累積靜電,若再碰觸 ESDS ltems 將可能造成破壞 帶靜電的導(dǎo)體對ESDS ltems放電 ESD對ESDS ltems破壞的程度取決于元件對 靜電能量的消散能立即對高壓電的承受能力 即所謂的靜電敏感程度 (ESD Sensitivity)第42頁，共138頁。Latent ESD

10、Failures ESD傷及部分半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) , 但元件仍能正常工作 將仍有可靠性的問題 元件將過早發(fā)生故障 需花費(fèi)更多心力才能 修復(fù)造成的損失更大 若元件組裝至系統(tǒng) 故障將難以發(fā)現(xiàn) 做好ESD防制計劃將 有效創(chuàng)造優(yōu)勢第43頁，共138頁。故障分析基本步驟靜電放電對產(chǎn)品的影響找出PC板上之故障元件基本電性量測DecapsulateX-ray lnspection定位故障點(diǎn)Liquid CrystalEMMI (Backside)Optical Microscope Delayer Cross-section第44頁，共138頁。Requirement for EMMI靜電放電對產(chǎn)品的影響 Aft

11、er Decap and Uncovered Socket (If Socket is Necessary) Pin Assignment power & ground pins Applied Voltage & Current Lightless Device Back-side Detection polish第45頁，共138頁。ESD/EOS靜電放電對產(chǎn)品的影響 時間 ESDns EOS (Electrical Over-Stress)s 能量 E= iv dt第46頁，共138頁。電子元件及產(chǎn)品之ESD測試靜電放電實務(wù) 電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 靜電放電的模型 如何進(jìn)行元件ESD

12、測試 傳輸線觸波產(chǎn)生器測試 系統(tǒng)產(chǎn)品的ESD測試 ESD行政配套措施 電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施第47頁，共138頁。靜電放電的模型電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 靜電放電的模型 人體帶電模型 (Human Body Model,HBM) Discharge to the Device 機(jī)器帶電模型 (Machine Model,MM) Discharge to the Device 元件帶電模型 (Charged Device Model,CDM) Discharge from the Device第48頁，共138頁。Human Body Model電子元件及產(chǎn)品之ESD 測試 模擬由

13、站立個人之手指尖端放電至元件的現(xiàn)象第49頁，共138頁。HBM的波形電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 lpeak=1.33A (for 2 KV) Rise time =2 10 ns第50頁，共138頁。HBM的基本防制規(guī)則電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 HBM是最古老且最常發(fā)生的模式,但并非 最嚴(yán)重的危害模式 不同模型的ESD事件對元件會造成不同的破壞 HBM敏感度02kV的元件 CCDS,Thin Film Resistors,MR Heads,Laser Diodes. ANSI/ESD S 20.20提供了HBM 100V的行為準(zhǔn)則 須對EPA及其他的防制計劃進(jìn)行周期性的稽核第51頁，共138

14、頁。Machine Model電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 70年代 , 日本人認(rèn)為HBM不足以代表 worst-case 而提出,適用于自動組裝之 制造環(huán)境 第52頁，共138頁。HBM與MM波形的比較電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 MM的電容值較HBM大儲存的電荷較多 R很小電流較大,速度較快第53頁，共138頁。Machine Model電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 未妥善接地的儀器設(shè)備 電荷儲存于雜散電容中 導(dǎo)線中絕緣體與導(dǎo)體間 亦會儲存電荷 導(dǎo)體接觸或插入儀器、 PCB時發(fā)生電荷移轉(zhuǎn)第54頁，共138頁。Charged Device Model電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 放電時,1ns內(nèi)電流

15、可上升到15A 再高頻時,電容幾乎可視為短路 因此CDM電流會由Gate oxide放電 Die size較大的元件CDM較嚴(yán)重 電容較大儲存電荷較多 制程越先進(jìn)Gate oxide越薄第55頁，共138頁。Charged Device Model電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 I = 充電時, t很長 電流很小 不易造成破壞 第56頁，共138頁。Charged Device Model電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 現(xiàn)代自動化組裝之制造環(huán)境中 最重要的ESD模型 觀念簡單,再生困難 速度快,難保護(hù) CDM Event的來源 測試機(jī)臺 自動插件 IC的包裝 (Tube)第57頁，共138頁。ESD

16、Sensitivity 測試-CDM電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 CDM測試的充電方法 Direct-charging Method Field-induced Method CDM測試的放電方法第58頁，共138頁。ESD by Induction電子元件及產(chǎn)品之ESD測試A)DEVICE IN STATIC FIELD B) FIRST EVENT-GROUNDING IN FIELD C) DEEICE LEFT WITH NET D) SECOND EVENT-GROUNDING IN CHARGE LATER STEP第59頁，共138頁。ESD的三種模型電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 H

17、BM與MM人體、機(jī)器或環(huán)境帶電 MM造成的故障與HBM類似, 但電壓卻遠(yuǎn)低于HBM,速度 亦較HBM快 CDM元件帶電 模擬一帶電的元件經(jīng)由 一腳接地而放電的現(xiàn)象 造成ESD故障的主要原因 上升時間最快速第60頁，共138頁。電子產(chǎn)品之ESD破壞模式介紹電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 靜電放電的模式 HBM - 人體充電及放電 MM- 起子,手工具充電及放電 CDM- IC或PCB摩擦充電后碰觸到接地的手上、 金屬、導(dǎo)電材料上 FIM- 感應(yīng)充電及放電 Induced Charge and Discharge 靜電環(huán)的功效 靜電消散材料對CDM的抑制第61頁，共138頁。Why ESD Test

18、?電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 為何要作ESD測試 ? 靜電敏感零組件(ESD-Sensitive Item)分級 故障分析設(shè)計改善、制程改善 影響ESD Sensitivity之因素 ESD之來源及其特性 元件之種類 IC,MR,FPD 小尺寸、高工作頻率、高電路密度 半導(dǎo)體制程 保護(hù)線路之設(shè)計第62頁，共138頁。ESDS元件敏感等級電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 ESDS元件敏感等級-Human Body Model ESD STM5.1-1998 ESD/JESD22-A114-B:2000 Class Voltage Range Class 0 250V Class 1A 250V to

19、500V Class 1B 500V to 1000V Class 1C 1000V to 2000V Class 2 2000V to 4000V Class 3A 4000V to 8000V Class 3B 8000 V第63頁，共138頁。ESDS元件敏感等級電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 ESDS元件敏感等級 Machine Modle ESD STM5.2-1999 EIA/JESD22-A115-A:1997* Class Voltage Range Class M1 ( A )* 200V Class M2 ( B )* 200V to 400V 第64頁，共138頁。ESDS元

20、件敏感等級電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 ESDS元件敏感等級 Charged Device Model ESD STM5.3.1-1999 Class Voltage Range Class C1 125V Class C2 125V to 250V Class C3 250V to 500V Class C4 500V to 1000V Class C5 1000V to 1500V Class C6 1500V to 2000V Class C7 2000 V EIA/JESD22-C101-A:2000 Class Voltage Range Class 200V Class 200V t

21、o 500V Class 500 V to 1000V 第65頁，共138頁。IC的ESD規(guī)格電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 HBM MM CDM “Okay” 2kV 200V 1kV “Safe” 4kV 400V 1.5kV “Super” 10kV 1kV 2kV 由所有測試結(jié)果中的最低值決定第66頁，共138頁。ESD Sensitivity 測試標(biāo)準(zhǔn)電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 Human Body Model (HBM) MIL-STD-883D Method 3015.7 ESD STM5.1-1998 EIA/JESD22-A114-B:2000 Machine Model (MM

22、) EIAJ-IC-121 Method 20 ESD STM5.2-1999 EIA/JESD22-A115-A:1997 Charged Devic Model (CDM) ESD STM5.3.1-1999 EIA/JESD22-C101-A:2000第67頁，共138頁。ESD Sensitivity 測試電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 測試電壓 參見EIA/JEDEC Standard對于ESDS元件敏感等級之電壓值 每一腳位同一電壓值、同一電壓極性測試次數(shù) ESDA Standard : 3 pulses (STM5.1:2001 HBM 1pulse) EIA/JEDEC Stand

23、ard : HBM, MM :1 pulse CDM : 5 pulses 測試時間間隔 ESD Standard :1s (STM5.1: 2001 HBM0.3s) EIA/JEDEC Standard : HBM: 0.3s MM: 0.5s CDM: 0.2s第68頁，共138頁。ESD Sensitivity 測試電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 Pin Combinations (For HBM,MM ESD Test) 每支腳VS. 每組電源腳 非電源腳VS. 其他非電源腳 離散元件(Discrete components)須測試每種組合 (one pin to one pin) 不同

24、的測試電壓值極不同的pin combination允許 更換另一組sample (ESD STM5.2)運(yùn)算放大器之反相輸入腳 VS. 對應(yīng)之 非反相輸入腳第69頁，共138頁。ESD Sensitivity 測試電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 樣本數(shù)(Sample Size) 至少3個元件 增加Sample之?dāng)?shù)量 故障分析設(shè)計改善、制程改善 避免對high pin-count元件之誤判 Failure Criteria Functional Test ESD stress后,盡快在最高工作頻率下進(jìn)行完整功能測試 Leakage current Absolute or Relative Compa

25、rison Open or Short第70頁，共138頁。元件之ESD保護(hù)線路簡介ESD Protection Circuit簡介 如同在IC內(nèi)部安裝避雷針,并安排適當(dāng)之 路徑導(dǎo)掉電流 困難 Small geometry devices High ESD robustness Fast operating speeds第71頁，共138頁。Technology RoadmapESD Protection Circuit簡介Feature Size(m)321.510.80.50.350.250.18Junction Depth (m)0.80.50.40.350.30.250.20.180.

26、15Oxide Thickness (?500400300200150100705030LDDNONOYESYESYESYESYESYESYESSalicideNONOYESYESYESYESYESYESYESHot CarrierDegradationESD DegradationLDDSalicideProcess OptimizationFor ESD第72頁，共138頁。LDD 與 SilicideESD Protection Circuit簡介 NMOS with silicded diffusion (for internal devices) Source Gate Drain

27、Silicide SSilicide LDDP-SubstrateN+N+第73頁，共138頁。理想的保護(hù)線路ESD Protection Circuit簡介 V DDPFIMARY ESDPROTECTIONSECONDARYESD PROTECTIONPRIMARYESDPROTECTIONSECONDARYESDPROTECTIONINTERNALCIRCUITPOWER RAILESD CLAMPESDCLAMPESD CLAMPPADPAD VSS 第74頁，共138頁。用于ESD保護(hù)線路之元件ESD Protection Circuit 簡介 Resistor (diffusion

28、, well and Poly resistors) Diode Thin-oxide(Gate-oxide)NMOS/PMOS Thick-oxide(Field-oxide)devices SCR Enhanced Protection Devices GCMOS LVTSCR第75頁，共138頁。Thin-oxide NMOSESD Protection Circuit簡介Bipolar action induced by Snap-back of MOFS transistor第76頁，共138頁。理想的保護(hù)線路ESD Protection Circuit簡介 理想的保護(hù)線路應(yīng)具備下列

29、特性 當(dāng)ESD event發(fā)生時,可提供IC有效率的放電路徑 對正常的/O訊號無影響,且當(dāng)IC正常工作時處于 不動作狀態(tài) 盡可能降低輸入電容及電阻值 (不應(yīng)影響/O訊號延遲的規(guī)格) 在合理的layout面積下可耐受高ESD Stress (layout面積盡可能縮小) 不易發(fā)生latch-up的現(xiàn)象 (/O與保護(hù)線路的元件皆需以guard rings圍繞) 與一般制程技術(shù)相符合第77頁，共138頁。It2 V.S. ESD Level電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 HBM ESD Level (1500+R device) It2 It2 ESD Level Protection Device W

30、ith High ESD Level High Secondary Breakdown Current How to measure the It2 of ESD protection devices ? TLP System (Transmission Line Pulsing System)第78頁，共138頁。電子產(chǎn)品之ESD測試電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 測試目的 : 模擬人體或手持工具之帶靜電, 對電子產(chǎn)品放電所造成之影響 測試點(diǎn) : 產(chǎn)品之所有接觸面第79頁，共138頁。System-Level ESD Spec.電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 IEC 61000-4-2 : Elec

31、tromagnetic Comoatibility (EMC) Part 4 : Testing and measurement techniques- Session 2 : Electrostatic discharge immunity Test. 測試電壓(電子電機(jī)產(chǎn)品及家用電器攜帶式工具等產(chǎn)品) 放電次數(shù) : 正負(fù)極性至少各10次 試驗間隔 : 1秒鐘 A (無影響), B (自動恢復(fù)), 性能判定 : Criteria C (需Reset), D (永遠(yuǎn)損壞) Level Contact Discharge(模擬金屬器械或工具,含垂直/水平感應(yīng)耦合放電) Air Discharge

32、 (模擬人體) 1 2 kV 2kV 2 4 kV 4 kV 3 6 kV 8 kV 4 8 kV 15 kV第80頁，共138頁。IEC 61000-4-2電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 測試環(huán)境條件 環(huán)境溫度 15 to 35 相對溼度 30% to 60% 大氣壓力 860 mbar to 1060 mbar (1 mbar =1013 mbar) Test Set-up Ground Reference Plane (GRP)的材料為銅或鋁時厚度需大于 0.25mm,其他金屬材料則需大于0.65mm GRP及EUT(Equipment under Test)皆須接地 GRP面積需大于1m2

33、 (視EUT大小而定),且四個邊都要大于EUT 0.5m以上 EUT與測試實驗室的墻及任何其他金屬結(jié)構(gòu)需保持1m以上的 距離 置于GRP上之木桌高度為0.8m第81頁，共138頁。Test Procedure電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 Indirect application of the discharge Horizontal Coupling Plane (HCP)及 Vertical Coupling Plane (VCP) 的材料與厚度必須跟GRP相同 HCP面積為1.6 m0.8 m ,VCP面積為0.5 m0.5 m HCP及VCP與GRP間須以一導(dǎo)線兩端各串接470k電阻連接

34、HCP與EUT間須以0.5mm厚之絕緣物隔開 VCP與EUT須間隔0.1m 進(jìn)行HCP測試時,測試頭與EUT須距離0.1m EUT的四個面皆須進(jìn)行測試第82頁，共138頁。EMI Problem電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 ESD事件可能因發(fā)出電磁波而造成EMI問題 造成設(shè)備誤動作或不正常關(guān)機(jī) 解決方法 妥善接地 使用離子產(chǎn)生器 控制溼度 第83頁，共138頁。系統(tǒng)產(chǎn)品之ESD保護(hù)方法電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 機(jī)構(gòu)設(shè)計 (Mechanical design) Placement of parts Chassis design Wiring layout and locations Electr

35、ostatic Shielding Human engineering Magnetic Core Firmware Design Watch Dog Timer 第84頁，共138頁。組裝階段之ESD保護(hù)電子元件及產(chǎn)品之ESD測試 Electrical Design Protection at the Assembly Level Selection of parts of lower susceptibility ESDS Classification ESD Control Program Transient suppressort varistor , diodes , longer

36、transient require large device dimension which means high capacitance degraded performance at high frequency Others第85頁，共138頁。ESD行政配套措施靜電放電實務(wù) ESD行政配套措施 制定靜電防制計劃 實施人員教育訓(xùn)練 查核現(xiàn)場ESD防護(hù)作業(yè) 電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施第86頁，共138頁。如何建立ESD防制計劃ESD行政配套措施 公司內(nèi)應(yīng)建立ESD團(tuán)隊 全職的團(tuán)隊主持人 : 負(fù)責(zé)發(fā)展、管理及編訂整個計 化的預(yù)算。并提供內(nèi)部的ESD相關(guān)咨詢。 團(tuán)隊成員 : 研發(fā)、制造

37、、客服、品保、教育訓(xùn)練. 評估整個組織、設(shè)備、制程及損失 了解整個生產(chǎn)環(huán)境以及ESD可能對其產(chǎn)生的沖擊 分析產(chǎn)品故障的原因是否與ESD有關(guān)聯(lián) 第87頁，共138頁。如何建立ESD防制計劃 ?ESD行政配套措施 配合ISO-9000系列建立一份屬于自己公司的完整 靜電防制計劃 將其計劃內(nèi)容文件化 參考ANSI ESD S20.20與ISO 9000的相關(guān)要求 產(chǎn)品分級、區(qū)域分級、人員分級 搜集資料以尋求最高管理階層的支持 質(zhì)量資料、可靠度資料、發(fā)生ESD故障所導(dǎo)致的損失、 ESD對客服人員及產(chǎn)品功能所產(chǎn)生的沖擊 針對ESD防制制定簡短的公司政策說明 第88頁，共138頁。如何建立ESD防制計劃

38、?ESD行政配套措施 人員訓(xùn)練計劃 針對所有員工進(jìn)行ESD周期性訓(xùn)練,以了解公司的 ESD防制計劃及程序 給予在線人員良好的訓(xùn)練是相當(dāng)重要的 規(guī)劃與設(shè)置查核系統(tǒng) 訂定查表 在確立與實施ESD防制計劃中的各項需求后, 相關(guān)的查核表便應(yīng)建立 周期性評估ESD防制計劃并進(jìn)行工廠稽核 向最高管理階層、ESD團(tuán)隊及其他員工回報結(jié)果 量化ESD防護(hù)的成效 質(zhì)量、可靠度及利潤的改善第89頁，共138頁。實施人員教育訓(xùn)練ESD行政配套措施 新進(jìn)人員與周期性訓(xùn)練課程 初始的訓(xùn)練應(yīng)由參加課程開始 運(yùn)用多媒體效果達(dá)到較不枯燥的方式 ,讓同仁 體驗ESD對于自已和公司的影響 善用布告欄及業(yè)務(wù)通告 播放錄像帶及光盤 使

39、用計算機(jī)輔助軟件 技術(shù)論文、研究成果 、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格 設(shè)備文件及其他相關(guān)ESD防制教材 第90頁，共138頁。如何有效的進(jìn)行訓(xùn)練課程ESD行政配套措施 所有相關(guān)員工皆須接受訓(xùn)練 內(nèi)容包含ESD簡介、公司的ESD防制計劃、 各員工在計劃中所扮演的角色 實例的介紹,配合各類改善活動進(jìn)行 在不同組織、工廠、國家所舉辦的課程, 內(nèi)容也應(yīng)具有一致性 考慮以測驗或檢定的方式了解學(xué)習(xí)結(jié)果 透過工廠回報管道及稽核結(jié)果了解實際實施狀況第91頁，共138頁。人員訓(xùn)練課程Developing training plan;Ref:ESD TR20.20 選擇適任的講師 需對公司的ESD計劃、工作程序及相關(guān)規(guī)定有相當(dāng)

40、程度 的了解 人員具不同文化背景時 注意其風(fēng)俗習(xí)慣與宗教信仰 注意教育背景、經(jīng)驗及年齡的差異 在安全而輕松的環(huán)境下進(jìn)行 可針對個別需求提供不同的單元 進(jìn)階課程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)不同業(yè)務(wù)需求下的考量 強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)應(yīng)針對不同群體而進(jìn)行增刪 管理階層、工程師、在線人員、客服人員第92頁，共138頁。查核現(xiàn)場ESD防護(hù)作業(yè)Auditing; Ref: ESD Association Web Site 完整的標(biāo)準(zhǔn)與清楚定義之作業(yè)程序 量測電阻及廠區(qū)中電場的分布概況 靜電壓表、寬域電阻計、接地測試器 所有執(zhí)行ESDC以保護(hù)ESDS ltems的區(qū)域皆進(jìn)行查 核工作 進(jìn)料檢驗、倉庫、組裝、測試分析、研究發(fā)展、包裝、 客

41、服檢修、辦公區(qū)及實驗室、無塵室 所有人員、設(shè)備、靜電環(huán)、地板、衣物、工作表面、 訓(xùn)練紀(jì)錄、接地 定期查核防護(hù)設(shè)施是否正常工作 人員是否依相關(guān)規(guī)定執(zhí)行第93頁，共138頁。查核現(xiàn)場ESD防護(hù)作業(yè)Auditing; Ref: ESD Association Web Site 時常且周期性的進(jìn)行查核 可對每個部門以抽樣的方式?jīng)Q定受查核的工作區(qū) 詳實的紀(jì)錄及完成查核報告 質(zhì)量目標(biāo)達(dá)程度、矯正措施、符合ISO-9000系統(tǒng)要求 稽核時若發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)則需提出有效的矯正措施 對人員在訓(xùn)練、更改標(biāo)準(zhǔn)文件或作業(yè)程序要求、改進(jìn) 現(xiàn)有的設(shè)備第94頁，共138頁。查核現(xiàn)場ESD防護(hù)作業(yè)Auditing; Ref: ESD

42、 Association Web Site1.是否有曾分析公司現(xiàn)有產(chǎn)品的ESD敏感程度并作 分級 ? 若有分級,生產(chǎn)過程是否有標(biāo)示 ? 對于ESD 較敏感的元件是否有作特殊分類的處理 ?2.在工作區(qū)域中是否有ESD防護(hù)的說明及文件 ? 3.有沒有定期針對靜電防制作內(nèi)部訓(xùn)練 ? 在訓(xùn)練課 程中是否涵蓋了公司靜電防制稽核的缺點(diǎn)說明 ?4.工廠是否有ESD回報的管道 ? 多久定期檢查設(shè)備 ?第95頁，共138頁。查核現(xiàn)場ESD防護(hù)作業(yè)Auditing; Ref: ESD Association Web Site5.包裝材料有異變時如何去查驗 ? 查驗的方法 ?6.分包商的ESD防制計劃是否有 確實執(zhí)

43、行 ? 多久稽核一次 ?7.工廠內(nèi)除了生產(chǎn)線以外的其他 區(qū)域,如維修部、工程部、進(jìn)料 檢驗區(qū)、庫房等,是否也具同 樣的模式管理 ?8.工作環(huán)境的靜電是否高于標(biāo)準(zhǔn) ? 何為標(biāo)準(zhǔn) ?第96頁，共138頁。靜電放電對產(chǎn)品的影響靜電放電實務(wù) 電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 Basic Principles 接地系統(tǒng) EPA中需注意之措施 電子產(chǎn)品之包裝與運(yùn)送第97頁，共138頁。Voltage Suppression電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 電壓抑制 帶電物體之電場強(qiáng)度分布,會因其附近的 接地導(dǎo)體而快速減弱 使用靜壓表量測時的注意事項 在靜電放電防制上的應(yīng)用第98頁，共138頁。靜電問題

44、的對策電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 作業(yè)人員的頭發(fā) +8,000 Vd=31cm ? 以靜電壓表確認(rèn),距離皮膚表面5cm以內(nèi),因 電壓抑制的效果,靜電壓可降至 +300 V以下 作業(yè)人員的衣著 需要抗靜電衣嗎 ? (整齊洗衣與量測之成本) 第99頁，共138頁。靜電問題的對策電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 識別 摩擦-2.000V 31cm ? 以靜電壓表確認(rèn),識別證佩帶于人員身上后,電壓 即下降至500V以下 紙張、紙制標(biāo)簽 在常溫常濕下,紙制品可視為抗靜電(Antistatic)材料, 因此非光面紙制品在工作區(qū)是可被允許的 ( MIL-HDBK-263) 第100頁，共138頁。

45、Basic PrinciplesRef: ESD Association Web Site 于設(shè)計產(chǎn)品時將ESD敏感程度加入考量 盡量避免使用靜電敏感元件 在元件、電路板、裝配品或設(shè)備內(nèi)部提供保護(hù)措施 訂定工作環(huán)境中的靜電防制等級 了解所使用零組件的敏感程度 了解你所制造或運(yùn)送的產(chǎn)品之敏感程度 確立靜電放電防護(hù)區(qū)域(EPA)的范圍 明確將所有的導(dǎo)電及靜電消散材料接地第101頁，共138頁。Basic PrinciplesRef: ESD Association Web Site 消除或減少電荷產(chǎn)生的機(jī)會 盡可能淘汰掉容易產(chǎn)生電荷的制程或材料 其余的制程或材料亦須接到同一電位上 消散與中和已產(chǎn)生

46、的靜電荷 使用導(dǎo)電或靜電消散材料并適當(dāng)?shù)慕拥?。且盡可能使用靜 電消散材料以控制放電速率 絕緣材料上的靜電荷無法利用接地的方式消除,應(yīng)使用離子 產(chǎn)生器中和其上的電荷 保護(hù)產(chǎn)品 適當(dāng)?shù)貙⒘憬M件及半成品接地 使用適當(dāng)?shù)牟牧蟻戆b及運(yùn)送敏感性產(chǎn)品第102頁，共138頁。接地系統(tǒng)電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 ESD 6.1 主要目的 : 將靜電防護(hù)設(shè)施接地,提供一個路徑使靜電消散 材料、導(dǎo)電材料及個人接地設(shè)備在同一個電位上,減少ESD 元件受到破壞。 其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ANSI / NFPA 70-1990 ANSI / IEEE Std 142-1982 人員安全防護(hù) 考慮人員碰觸電源時,通過人 體

47、的電流。故接觸人體的接 地系統(tǒng)必須要有限流電阻。第103頁，共138頁。接地系統(tǒng)電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 ESD Ground (Soft Ground)靜電放電接地 能夠使靜電產(chǎn)生源(人或物)藉由此路徑到接地的端點(diǎn)、 排線、金屬線或其他接地系統(tǒng)。(EIA-625) Ground (Hard Ground)實接地 藉由電子線路或特殊設(shè)備和大地(Earth)連接的 導(dǎo)電接點(diǎn) 和大地(Earth)間具零電位差第104頁，共138頁。一般工作接地系統(tǒng)電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施ESD接地點(diǎn)的量測 DC歐姆計 : 量測范圍0.11M10% , 開路電壓必須 大于1.5V ESD Com

48、mon Point Ground(共地點(diǎn))到Equipment Ground 必須小于1 ESD Common Point Ground到ESD Protective Materials and Devices (ESD防護(hù)材料或設(shè)備)必須小于1(如果有保護(hù) 電阻則必須加上其值)第105頁，共138頁。接地問題的對策電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 輔助接地 (Auxiliary Grounds) 若設(shè)備接地也同時存在,則須與其連接 常見的輔助接地 地樁 建物的金屬結(jié)構(gòu) 金屬水管第106頁，共138頁。靜電環(huán) (Wrist Strap) 功能 : 主要為防止HBM對于ESDS元件的破壞 型式

49、 : 金屬、紡織品; 表帶式、松緊帶式、黏帶式 安全性 : 必須要有限流電阻(通常約為1M,250V,1/4W)來 保護(hù)人體安全,接地線與靜電環(huán)分離的拉力為1-5l 須限流至0.5mA以下(240 VAC至少需800k 若無限流電阻則必須以紅色標(biāo)示 (MIL-STD-202 Method 2.5&Method101)第107頁，共138頁。靜電環(huán)問題的對策 無線靜電環(huán)(Cordless Writs Strap) 原理 : Corona discharge 以靜電壓表實際量測人體帶電量2kV 手套的使用 潔凈室內(nèi)的一般要求 靜電消散時間(Static-decay time)2 sec ? (FE

50、D-STD-101,Method 4046) 量測其表面電阻率Static Dissipative ? 戴上手套后是否需要再帶靜電環(huán) ?第108頁，共138頁。工作表面的量測電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 ESD 4.1-1997 主要目的 : 使用標(biāo)準(zhǔn)的量測設(shè)備,量測靜電放電防護(hù)工 作表面之表面電阻值以評估其特性 其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ASTM F150 NFPA 99 測試設(shè)備 可提供100V和10V測試電壓,誤差在10%以內(nèi)的高 電阻計,量測范圍由10k100G 兩只5 lb.直徑2.5 inch的測試電極第109頁，共138頁。工作表面的量測電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 測試時機(jī) 1

51、.環(huán)境和材料評估測試 2.新配置的設(shè)備驗收 3.定期的測試 環(huán)境和材料評估測試-低溼度測試 溼度12 %3 % R.H ;溫度231;預(yù)先放置時間4872小時 測試電壓為10 V/100 V 表面必須用70%的IPA清洗 測試結(jié)果必須紀(jì)錄最大、最小值 測試樣品大小 : 10” 24”6個 , 樣品本身必須有二個接地點(diǎn) 測試點(diǎn) : Resistance to ground and resistance top-to-top第110頁，共138頁。工作表面的量測電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 環(huán)境和材料評估測試-高溼度測試 溼度50%5%R.H. ;溫度23 1;預(yù)先放置時間4772小時 測試

52、電壓為100V 表面必須用70%的IPA清洗 測試結(jié)果必須紀(jì)錄最大最小值 測試樣品大小 : 10” 24”6個 樣品本身必須有兩個接地點(diǎn) 測試點(diǎn):Resistance to ground and resistance top-to-top 第111頁，共138頁。工作表面的量測電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 先將工作表面以70%的IPA清洗并風(fēng)干15分鐘后,方始進(jìn)行量測 Resistance to Groundable Point(s) 測試電壓為100V , 測試結(jié)果必須紀(jì)錄最大最小值 測試點(diǎn)分別為A,B,C,D,E五點(diǎn) A: 距離Groundable point(s)3”位置 B.C.

53、D: 距離每個角落2”位置 E:中心點(diǎn) Resistance Point-to-Point 測試電壓為100V 測試點(diǎn)如下 A:水平距離10”位置 B:垂直距離10”位置 C:左斜對角線各角落距離為2” D:右斜對角線各角落距離為2”第112頁，共138頁。工作表面的量測電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施定期檢查 不要清洗工作表面,且移開所有ESD元件 以新配置驗收方法來量測Resistance to Groundable Point(s) 以及Resistance Point-to-Point 若測試不合格時,清洗后再重新測試 建議允收標(biāo)準(zhǔn) Resistance to Groundable

54、Point(s) : between 1 106and 1 109 Resistance Point-to-Point1 M第113頁，共138頁。地面材料電阻特性測試電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施ANSI ESD S7.1-1994 測試目的 : 量測地面材料的電阻特性(其量測結(jié)果為 電阻值,而非電阻率) 相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn) NFPA-99;ASTM-F150 測試種類 環(huán)境和材料評估測試 新鋪設(shè)完成的驗收第114頁，共138頁。地面材料評估測試電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 測試條件 樣品數(shù) : 12” 24” 5片,放置時間至少72小時 清洗表面 : 使用70%IPA 清洗待測表面 測

55、試電壓為 : 100V 溼度 : 12% ( 3%)和50% ( 5%)R.H. 溫度 : 23 1 測試設(shè)備 可提供100V和10V誤差在10%以內(nèi)的高電阻計,量測范圍可由 10k100G及兩只重量5lb.直徑2.5inch的電極。 電極表面為導(dǎo)電橡膠,其在金屬表面上的電阻必須小于1k (at 10V DC) 。 測試結(jié)果必須紀(jì)錄最大、最小值。第115頁，共138頁。地面材料評估測試電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施量測方式 Resistance to Groundable Point(s) Resistance Point-to-Point第116頁，共138頁。鋪設(shè)配置完成的驗收電子產(chǎn)品

56、在制程作業(yè)中之靜電防制措式 測試前使用70% IPA清洗電極并風(fēng)干 Resistance to Groundable Point 每5000 Sq. ft (464.5 m2)必須測試五點(diǎn) Resistance Point-to-Point 每5000 Sp. Ft 必須測試 五區(qū),每區(qū)測試點(diǎn)間的距 離應(yīng)至少為36”第117頁，共138頁。地面材料電阻特性測試電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施地板定期簡易測試第118頁，共138頁。地板問題的對策 靜電防護(hù)地板需配合靜電 防護(hù)鞋、鞋環(huán)、輪子及裝 載器具使用 于鋪設(shè)導(dǎo)電地板的區(qū)域使 用華輪椅 ? 導(dǎo)電地墊 可使用于無導(dǎo)電地板的工 作區(qū),并搭配靜電

57、鞋第119頁，共138頁。地板的清潔問題 地板清潔液之挑選 黏塵地顫的使用第120頁，共138頁。搬運(yùn)臺車的接地 絕緣輪胎車移動時易與地面摩擦而累積靜電 拖鐵鍊 更換為導(dǎo)電輪 第121頁，共138頁。包裝袋的種類電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 成品/半成品工廠內(nèi)的運(yùn)送 使用普通透明塑料袋、半透明metalized塑膠 袋、導(dǎo)電袋、或是鋁箔袋(0.25 mil as a Faraday cage) ?第122頁，共138頁。靜電安全包裝電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 作放電測試(discharge test) 以滿足自己的需求為原則 靜電安全包裝(SSP)并不一定必須滿足 Faraday

58、 cage的條件第123頁，共138頁。ESD防護(hù)的標(biāo)示電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 目的 使用圖形或文字的標(biāo)示,提 醒工作人員做好靜電防護(hù), 讓ESDS元件不致遭受破壞 相關(guān)標(biāo)示標(biāo)準(zhǔn) IEC 417-1975 Graphic Symbols for Equipment ISO 3864-1984 Safety Colors&Signs RS-471-1980 Symbol& Label for ESDS Device第124頁，共138頁。ESD防護(hù)的標(biāo)示電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施第125頁，共138頁。工作站守則 所有工作人員每日皆須遵守下列規(guī)定 清除工作區(qū)中不必要之絕緣體或

59、易產(chǎn)生靜電之物品 穿戴并測試人員接地設(shè)備 ESD items皆置于有適當(dāng)標(biāo)記之 ESD Protective Package內(nèi) 確認(rèn)接地線是否皆連接良好 確認(rèn)離子產(chǎn)生器已打開且距離與角度正確 未妥善接地的人員至少需離EPA 1ft第126頁，共138頁。周期性量測的頻率 Reference : JEDEC Std. JESD625-A-1999 每日 : 靜電環(huán)、靜電鞋、靜電衣(目檢) 每周 : 地墊、靜電接地的各接點(diǎn) 每月 : 確認(rèn)EPA或工作站中有無靜電產(chǎn)生源 靜電衣(電性量測) 每季 : 工作桌表面及導(dǎo)電地板阻抗值、 靜電接地的阻抗 每半年 : 離子產(chǎn)生器的balance level 及

60、charge decay time 每年 : 查核現(xiàn)場ESD防護(hù)作業(yè)第127頁，共138頁。電子業(yè)制造工廠的靜電防制計劃電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 靜電環(huán)的配戴 指套、手套及衣服的防護(hù) 靜電消散工作表面的接地點(diǎn) (桌子、椅子、地面、文具等) 烙鐵及手工具的接地第128頁，共138頁。電子業(yè)制造工廠的靜電防制計劃電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施 靜電放電防護(hù)及屏蔽的包裝材料 靜電放電防護(hù)零件盒及箱子 靜電放電防護(hù)IC管、包裝盒盤、晶舟盒 使用離子中和器控制絕緣材料的靜電問題第129頁，共138頁。靜電防制作業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)及方法電子產(chǎn)品在制造作業(yè)中之靜電防制措施靜電放電相關(guān)測試程序和標(biāo)準(zhǔn) U