ESD訓練教材

nullnullE S D制作：Bruce Lin 時間：2009.01.12null目錄序言 第一部分：ESD基本原理介紹 第二部分：半導体的抗靜電能力 第三部分：靜電防護null序言在電子產品越來越細小，越來越復雜的今天，半導体材料的品質要求也是越來越高的. 而靜電對半導体的破坏卻因半導体的高集成化而變得更加容易。 為了產品的品質和提升客戶的滿意度，我們必須在靜電的防護方面作出更有效的行動，來迖成我們的品質目標。nullESD 基本原理介紹nullESD 基本原理介紹一、靜電放電(ESD)現象嚴寒的冬天，當您脫下暖和的毛衣，您會聽到嗶嗶啪啪聲。 握手或手接触時常被電擊一下，是由于人身帶了靜電，接触時突然放電所致。 云層相互摩擦而帶大量的電荷，相互放電形成能量巨大的雷電，對地放電則可能形成雷擊。這些就是靜電瞬間放電(ESD)所主導產生的現象 ESDElectro Static Dischargenull二、靜電的本質　　物質由分子和原子組成，原子由原子核和電子組成，原子核帶正電，電子帶負電。 　　自然條件下，正負電荷平衡，物体不帶電.這類物体叫電中性物体。 　　在某種條件下，正負電荷的平衡被打破，則物体帶電這種現象叫物体帶電。 　　所謂靜電指對觀察者而言，電荷靜止不動或運動非常緩慢。動電則有電荷的快速運動和變化。ESD 基本原理介紹null三、靜電起電　　靜電可有很多种方式產生，如物体間的摩擦，電場感應，介質极化，帶電顆粒粘附等等。 　　摩擦起電：當兩個物体產生摩擦時，摩擦 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面的電子會從一种物体跑到另一種物体上，分离后，兩個物体的正負電荷失去平衡，得到電子的帶負電，失去電子的帶正電。 　　感應起電：當有強電場(大的帶電体)存在時，附近的物体被感應，局部或整体產生電荷，這類帶電稱為感應帶電。ESD 基本原理介紹null四、靜電放電　　當帶電的物体与一些導体等接触時或靠的很近時，電荷會找到一途徑途突然釋放掉，這种現象叫靜電放電。 　　靜電放電的條件是：首先有靜電存在，其次要有一定的途徑。 　　靜電放電的原因和條件多种多樣，控制靜電放電是在人們生活和工作中的各個方面所追求的。ESD 基本原理介紹null五、靜電產生原理ESD 基本原理介紹null分離，摩擦等起電的過程：ESD 基本原理介紹五、靜電產生原理nullESD 基本原理介紹五、靜電產生原理分離，摩擦等起電的過程：null　　物質產生靜電大小排列如下表，其中愈正性與愈負性物質互相摩擦產生之靜電愈大。ESD 基本原理介紹五、靜電產生原理null　　摩擦起電：操作中的動作和肢體運動，由衣服，鞋子與其他物体，地面摩擦，使衣服和鞋子帶電，再通過傳導和感應，使人体帶電。 　　感應起電：當不帶電的人体進入帶電的電場，靜電感應而起電。 　　傳導起電：人体直接接觸帶電体，或與帶電体髮生靜電放電，另人体在靜電的微塵粉体和霧狀液粒空間活動，使帶電微粒附在人体及衣服上產生靜電。ESD 基本原理介紹五、靜電產生原理人体帶電研究nullESD 基本原理介紹五、靜電產生原理人体活動帶電示意圖null六、靜電電壓典型靜電電壓我們在經受3000伏的靜電電壓!!ESD 基本原理介紹nullESD 基本原理介紹六、靜電電壓人体電容典型值nullESD 基本原理介紹六、靜電電壓人体的典型靜電電壓值null實際過程中，靜電一邊產生一邊衰減靜電的衰減符合指數規律：電容越大，電阻越大，衰減越慢七、靜電放電靜電荷的衰減規律ESD 基本原理介紹null　　大體而言只要100V以上的靜電壓就可以對半導体產生傷害，故 ESD 之防護工作，我們不可不慎。電子元器件靜電損傷的典型電壓閥值半導体的抗靜電能力null損傷具有隱蔽性： 　　人体不能直接感知静电除非发生静电放电，但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压为2~3 KV，所以静电具有隐蔽性。 失效分析的复雜性： 　　静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。 電子產品靜電損傷的特點半導体的抗靜電能力null損傷具有潛在性：有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。 損傷的隨机性：电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢？可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。半導体的抗靜電能力電子產品靜電損傷的特點null電子產品靜電損傷的形態A.突發性完全失效 自身短路、幵路、功能喪失、參數變異。 電壓相關失效：介質擊穿、PN節反向漏電。 功率相關失效：金屬等燒斷，硅片局部區域融化，PN節邊緣損傷等，這類失效占靜損傷的10%。半導体的抗靜電能力nullB.潛在性緩慢失效 帶電体電位或能量較低，一次放電沒有完全損傷失效，使器件內部輕度損傷，但有累計效應，使器件性能變坏，可能突然失效，難以檢測和篩選，造成產品品質發生信賴性問題。半導体的抗靜電能力電子產品靜電損傷的形態null靜電的累積破壞負傷而行 　 負傷而行（Walking Wounded）––– 許多實驗證實靜電能使半導體負傷，但不致立即完全破壞其功能，而且有多數這些『負傷而行』的元件都能通過測試直到這些元件送到客戶之後，隨時會從『負傷而行』變成完全失效。半導体的抗靜電能力電子產品靜電損傷的形態null◆ 靜電的累積破壞 – 負傷而行 •下面是一ESD累積破壞的試驗：(應用HBM方式) 試驗條件： 試驗結果： 材料：54s163 測試前 I=2.883μA PASS 人體電容：100pf 第一次 I=2.883μA PASS 每次放電：50V　 第二次 I=2.890μA PASS 放電次數：5次 第三次 I=2.890μA PASS 測試點：Vin=Pin2 (A) 第四次 I=1.872mA FAIL GND=Pin8 (B) 第五次 I=2.147mA FAIL半導体的抗靜電能力電子產品靜電損傷的形態nullESD破壞分析◆ 找出PCB上之故障元件 ◆ 對故障元件進行基本電性量測 功能測試 參數測試 ◆ X-ray做表層分析 ◆ 去封膠（Decapsulate）檢視內部 ◆ 去除各層（玻璃層、鋁層）層層檢視 幾種遭ESD破壞案例參考半導体的抗靜電能力nullESD破壞案例參考橫 切 面 放 大 二千倍橫 切 面 放 大 一萬倍半導体的抗靜電能力null靜電防護晶片設計的靜電防護(治本方法)對許多集成電路，厂家在器件的輸入/輸出口上多加了一些防靜電保護電路，使器件的防靜電能力大大提高。 為了減少保護電路占的面積，提高集成度，降低成本，各家有其獨有的技朮，對通用集成電路，有相應的國際或企業的防靜電標准。 防護電路是不能杜絕靜電損傷的。 錯誤的理念：因選用高損傷閥值器件，故ESD防護可以放松。null靜電防護的基本原則(治標方法)避免靜電產生 潮濕法 抗靜電塗佈法 內部靜電劑法 疏導或中和所產生之靜電 疏導法(典型方法是配戴靜電環) 中和法 摒蔽靜電場靜電防護null常用靜電防護材料及使用方法靜電環：由伸縮拉環，內含1MegaΩ ±10%電阻之導線及接頭所構成。 配帶靜電環時必須注意到： 靜電環必須與手緊密接觸， 不可鬆脫或套於衣袖上。 與接地之間必須保持1MΩ ±10%之電阻。 接頭必須固定妥當， 當接頭未接地妥當時，不得碰觸材料。 靜電環中接一1MΩ之接地電阻，其目的是保護人員工作之安全。靜電防護null抗靜電材料(袋、管、管塞、盒等)：在材料上塗佈抗靜電液，使材料不會產生靜電荷，或僅產生微量的靜電荷(通常在100V以下)。此類材料表面電阻要求在<1012Ω/square以下，靜電消散時間<2sec。使用此材料應： 此材料僅能防止本身產生靜電，而卻無法防止靜電場破壞。 表面塗層必須考慮其有效期。 一般工業界會將此類產品製成粉紅色。靜電防護常用靜電防護材料及使用方法null靜電遮蔽材料(袋、管、管塞、盒等) ：此種材料一般含有二或三層，上下(或外)層是抗張力強的抗靜電化學合成物質(R<1012Ω/square，靜電消散時間<2sec) ，中間(或內)層是一層薄薄的金屬箔(R< 103 Ω/square)。使用時需注意： 避免使用尖銳物品刮壞金屬層。 封閉的導電袋或容器才有完全之保護。靜電防護常用靜電防護材料及使用方法null防靜電工作桌1. 人體 2. 靜電環 3. 防靜電桌面 4. 儀器 5. 靜電鞋 6. 導電地板靜電防護常用靜電防護材料及使用方法null靜電防護標示A.“對ESD敏感”標示：適用於告知電子零組件對ESD 極為敏感，易遭ESD破壞。B.“對ESD防護”標示：用於工具或材料上已具有控制ESD之功效。靜電防護nullAUT對ESD之要求所有生產過程中使用的儀器、設備、治工具、工作桌等均必須接地。 半導体材料在儲存，運輸等過程中必須使用防靜電材料進行包裝，所有與ESD相關材料必須貼有任何人均可明了之標籤。 所有工作人員在生產區域必須配戴有線靜電環并確實接地后方可接觸半導体材料。 所有ESD相關的項目必須點檢并保留記錄，如靜電環的點檢為每天二次。靜電防護nullAUT對ESD之要求所有從事ESD相關工作之人員，皆必須接受ESD訓練。 ESD相關具体要求，請參考三階文件：EA-MD-003防靜電 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 (ESD)作業辦法 靜電防護