ESD静电防护基础知识(中英文版).pptx

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1、ESD Best Practical SharingTITL QRA 1第一页，共53页。2Index ESD History Definition of ESD Material Reduce ESD Damaged Methodology ESD Check list 313141718464752Page2第二页，共53页。Reminder that ESD is a serious problem in the entire electronics industry.提醒所有提醒所有(suyu)員工員工“靜電靜電”對對IC材料的破壞是一個非常材料的破壞是一個非常嚴重的問題嚴重的問題,

2、它是整個半導體所面臨的一項挑戰它是整個半導體所面臨的一項挑戰.Why Do We Need ESD Training?為何需要為何需要(xyo)此此ESD訓練課程訓練課程?q It is believed that 25% of all component failures are a result of ESD. 相信相信(xingxn)有大約有大約25%的的IC材料是因靜電材料是因靜電(ESD)的影響而遭破壞的影響而遭破壞33第三页，共53页。q Electrical Over Stress(EOS)-The exposure of an item to a current or volt

3、age beyond its maximum ratings. EOS - 指一個指一個IC材料材料(cilio)受到超過其所能負荷的電壓受到超過其所能負荷的電壓,電電流而遭受到破壞流而遭受到破壞 的狀態的狀態Definitions定義定義q Electrostatic Discharge (ESD)-The transfer of electrostatic charge between bodies or surfaces at different electrostatic potential.ESD is a subset of EOS. ESD - 即靜電放電之意即靜電放電之意.指不

4、同指不同(b tn)電位的二個物體之間產生的電位的二個物體之間產生的電荷急驟流電荷急驟流 動的現象動的現象.44第四页，共53页。Conductors vs Insulators帶靜電的絶緣體帶靜電的絶緣體Charged Insulator帶靜電的導體帶靜電的導體Charged ConductorConductor evenly distributes charge over entire surface平均分佈於整個表面平均分佈於整個表面(biomin)Opposite polarity charges can exist on the same insulator.不同不同(b tn)極性

5、的電荷會同時存在絶極性的電荷會同時存在絶緣體上緣體上Conductor completelydischarges when grounded.Insulatoars do not allow charge to flow.Grounding an insulator neither removescharge or prevents surface charges.5IC+ +IC- -+-ICIC- -5第五页，共53页。q Static electricity has been a curiosity for many hundreds of years.Historyq Today, s

6、pecial precautions are taken by industries where static sparks could cause an explosion,e.g., flour mills,hospital operating rooms,etc . 在今天在今天(jntin),靜電所產生的破壞已引起工業界的注意靜電所產生的破壞已引起工業界的注意.例例如如: 麵粉廠的麵粉廠的 塵爆塵爆, 院的手術過程院的手術過程,IC製造工業等製造工業等.q After the invention of gun powder by the Chinese,it was no longer

7、 a curiosity for anyone manufacturing that product. 靜電現象一直存在靜電現象一直存在(cnzi)於人類歷史中於人類歷史中,以前則被認為是一以前則被認為是一種奇特的異象種奇特的異象66第六页，共53页。q Strange failures occurred,and the cause of the problem was not easily seen with the optical microscopes-failure analysis read : cause unknown. 靜電造成靜電造成(zo chn)一些奇特而不易察覺的破一些

8、奇特而不易察覺的破壞壞,F/A分析的結論往往是分析的結論往往是: 原因原因 不明不明.q EOS/ESD is perhaps the most significant failure mechanism in the electronics industry today. EOS/ESD對半導體之元件對半導體之元件(yunjin)的破壞的破壞,可能是可能是當今半導體界最頭痛當今半導體界最頭痛, 也也 是最嚴重的一個問題是最嚴重的一個問題.History77第七页，共53页。Fundamentals of Static - Tribocharging 磨擦磨擦(m c)產生靜電產生靜電This

9、 situation occurs when one or both of the materials are insulators.但這種情況為發生在其中但這種情況為發生在其中(qzhng)一種物質為一種物質為 絕絕緣體緣體Whenever two dissimilar materials make contact and then are separated, a static charge is created.二種不同二種不同(b tn)性質的物質碰在一起再分離也會性質的物質碰在一起再分離也會產生靜電產生靜電.88第八页，共53页。Triboelectric SeriesFactors

10、 to consider:Humidity: 濕度濕度Speed of separation: 分離速度分離速度(sd)Type of material: 材料性質材料性質Contact area: 接觸面積接觸面積Increasing PositiveAir:空氣空氣Human Hand:手手Rabbit Fur:兔毛兔毛(t mo)Glass:玻璃玻璃Mica:human hair:頭髮頭髮Nylon:尼龍尼龍Wool:毛毛Silk:絲絲Aluminum:錫錫Paper:紙紙Cotton:棉棉Steel:銅鐵銅鐵 Wood:木頭木頭Amber:Hard Rubber:橡膠橡膠Nickel,

11、Copper,Brass,SilverPolyester:聚醋棉聚醋棉PolyethylenePolypropylene:軟片軟片PVC(Vinyl)Increasing Negative99第九页，共53页。靜電放電的模型靜電放電的模型(mxng)n Human-Body Model, HBM)n 人體放電模型人體放電模型n Machine Model, MM)n 機器放電模型機器放電模型n Charged Device Model, CDM)n 元件充電模型元件充電模型 n模擬由個人之手指模擬由個人之手指(shuzh)尖端放電至元件的現像尖端放電至元件的現像 Grounded Surfac

12、e10第十页，共53页。HBM 波形波形(b xn) C = 100 PF R = 1.5 K n Standard資料來源資料來源: : 工研院電子所工研院電子所11第十一页，共53页。n 自動組裝之製造環境自動組裝之製造環境ESD 模型模型(mxng)電感電感I(A)Time (ns)MM12第十二页，共53页。n CDM Event 的來源的來源CDM 測試機台測試機台 自動插件自動插件 IC的包裝的包裝 (Tube)13第十三页，共53页。Definition定義定義(1)1. Conductive material - ESD protective material having a

13、 surface resistivity less than 1 x E5 ohms/square or a volume resistivity less than 1 x10E4 ohm-cm. 導體導體 - ESD保護物質其表面保護物質其表面(biomin)電阻系數小電阻系數小於於 1x10E5 歐姆歐姆/單位面積或容積電阻係數小於單位面積或容積電阻係數小於 1 x 10E4 歐姆歐姆- 公分者公分者.14第十四页，共53页。2.Static dissipative material - A material having a 3. surface resistivity of at l

14、east 1 x 10E5 ohms/square or 1 x 10E4 ohm-cm volume resistivity, but less than 1 x 10E12 ohm/square surface resistivity or 1 x 10E11 ohm-cm volume resistivity.4. 靜電傳導物質靜電傳導物質 - 表面表面(biomin)電阻系數介於電阻系數介於1 x 10E5 與與1 x10E12 歐姆歐姆/單位面積單位面積,或容積電阻係數介於或容積電阻係數介於1 x 10E4 與與1 x10E11 歐姆歐姆-公分者公分者.Definition定義定義(

15、2)15第十五页，共53页。3. Insulative material - A material having a surface resistivity of at least 1 x 10E12 ohms/square or 1 x 10E11 ohm-cm volume resistivity. 絕緣物質絕緣物質 - 物質它的表面物質它的表面(biomin)電阻係數大於電阻係數大於 1x10E12 歐歐 姆姆/ 單位面積或容積電阻係數大於單位面積或容積電阻係數大於 1x10E11 歐姆歐姆-公公 分者分者.Definition定義定義(3)16第十六页，共53页。Insutatic M

16、aterial - Material that minimizes the generation of static charge less than +/-200(TCP100V) volts when rubbed against itself, or when separated from itself or other similar materials.抗靜電物質抗靜電物質 - 物質若經自己物質若經自己(zj)相互磨擦或相互分開或相互磨擦或相互分開或與其它類似物質分開時不產生大於與其它類似物質分開時不產生大於 +/- 200(TCP100V) 伏伏特的靜電壓者特的靜電壓者.Defin

17、ition定義定義(4)17第十七页，共53页。Safety Area安全安全(nqun)區域區域The operation where all leads are at common voltage potential. (Wires are bonded and tie bar is not separated such as sealing, molding, PMI and so on.)材料材料(cilio)所有的腳都在等電位所有的腳都在等電位. (已接線已接線, 且腳尚且腳尚未分離未分離.如過爐如過爐, 壓模壓模, 壓模前檢查等區域壓模前檢查等區域).18第十八页，共53页。Equ

18、ipment設備設備a) Electrostatic Voltmeters/fieldmeters : 靜電表靜電表b) Digital OHM Meter : 數位歐姆表數位歐姆表c) Air Ionizer : 離子風扇離子風扇d) Wrist strap or Foot Strap (Optional) : 靜電手環或腳環靜電手環或腳環e) Conductive Bag & Antistatic Magazine : 導電袋及抗靜電管導電袋及抗靜電管f) Caution Label : 提醒提醒(t xng)標籤標籤g) Anti-Static Void Filler : 抗靜電泡墊抗靜

19、電泡墊h) Dissipative Table/Floor MAT (Optional) : 靜電地氈或桌墊靜電地氈或桌墊i) Esd protected work station : 無靜電工作桌無靜電工作桌j) Caution Sign : 提醒提醒(t xng)看板看板k) ESD Protective Shoes Tester : 靜電鞋測試器靜電鞋測試器19第十九页，共53页。Digital OHM Meter 數位歐姆表數位歐姆表Shall be capable of measuring a dc resistance of 0.1 ohm through 1 megohm +/-

20、10% with an open circuit voltage greater than 1.5 V. 三用電錶或直流電阻表應可量測三用電錶或直流電阻表應可量測 0.1 歐姆到歐姆到 1 M 歐歐姆姆 +/-10% 範圍的電阻範圍的電阻,且開路電壓應大且開路電壓應大 於於1.5 V 以以上上(yshng).20第二十页，共53页。Air Ionizer 離子風扇離子風扇(1)The devices at work station must be within 4 feet maximum are measured by vertical line from the face of the i

21、onizers and around 45 degrees on each side of this line. switched on and properly directed across the work surface.工作時必須置於距離離子風扇工作時必須置於距離離子風扇4英尺圓弧內英尺圓弧內, 兩邊各近似兩邊各近似45度角範圍度角範圍內內.且方向正對著工作區域且方向正對著工作區域 任何靜電敏感任何靜電敏感(mngn)的材料放於工作台的材料放於工作台之前之前, 必須把離子風扇先打開必須把離子風扇先打開,而且中途不可關掉而且中途不可關掉.21第二十一页，共53页。1. Ionizer

22、Balance +/-35 V 餘額電壓餘額電壓 離子風扇的餘額離子風扇的餘額 = 30 cm, 5min. 小於小於 +/-35 V2. Ionizer charge decay time. 來量測離子風扇的放電衰退來量測離子風扇的放電衰退(shuitu)程度程度. /=10E5 to /= 1 M ohm to =/ 450 M ohm 靜電防護鞋迴路靜電防護鞋迴路 1 M 歐姆到歐姆到 450 M 歐姆間歐姆間. 36第三十六页，共53页。ESD Protective Smocks靜電防護衣靜電防護衣 1. ESD protective smocks./= +/-200 V(TCP:10

23、0V) 靜靜 電電 防防 護護 衣靜電壓小於或等於衣靜電壓小於或等於 200伏特伏特(TCP:100V) The ESD protective smocks shall be buttoned (except for the collar) whenever the wearer is at an ESD protected workstation or in a designated ESD protected area. 當穿者在靜電防護工作站或靜電保護區內時當穿者在靜電防護工作站或靜電保護區內時,靜電防護靜電防護 衣的鈕扣衣的鈕扣(衣領上的除外衣領上的除外(chwi)或拉鍊需要扣好或拉鍊

24、需要扣好,拉好拉好37第三十七页，共53页。ESD Ground靜電接地靜電接地(jid) (1)1.The ESD ground shall be the equipment ground or earth 2. ground. Equipment ground is the electrical ground (green) wire at receptacles that have been tested When both equipment and earth grounds are used at the same ESD protective workstation they s

25、hall be bonded together at some point in the ground system.3. 靜電接地應使用設備接地或大地靜電接地應使用設備接地或大地(dd)接地接地. 設備接地是電設備接地是電源插源插4. 靜電防護工作站均被採用時靜電防護工作站均被採用時,在接地系統上它們必須被連在接地系統上它們必須被連5. 結在一起結在一起.38第三十八页，共53页。2. Each ESD workstation shall be individually connected to the ESD ground.The grounding should not be hooke

26、d in series.This is to avoid the additive result of resistive and3. resulting in increase of decay time, also to avoid the grounding disconnected simultaneously when any grounding wire become open.4. 每個靜電工作站必須個別的連結到靜電接地每個靜電工作站必須個別的連結到靜電接地(jid). 當一當一個靜電工作站上有很多靜電工作面時則每一個靜電工作面個靜電工作站上有很多靜電工作面時則每一個靜電工作面需

27、個別的接到靜電接地需個別的接到靜電接地(jid)點點.接地接地(jid)線也不可串接線也不可串接, 為的是防止增加衰減時間為的是防止增加衰減時間, 並防止同時斷路的發生並防止同時斷路的發生. ESD Ground靜電接地靜電接地(jid) (2)39第三十九页，共53页。3. Any insulator materials which make contact with or come within twelve (12)4. inches of the semiconductor devices as they pass through the test equipment 5. shoul

28、d be replaced (where practical) with antistatic or static dissipative materials. 6. If this is not feasible, the insulator materials should be treated with an antistatic 7. solution. In addition, any metal parts in the test equipment which come in 8. contact with semiconductor devices at any time sh

29、ould be grounded. This is9. especially important to avoid the charged device model failures in highly sensitive 10. semiconductor devices.11. 電性測試設備上的任何絕緣物若會接觸到或靠近半導體材料電性測試設備上的任何絕緣物若會接觸到或靠近半導體材料12 英吋以內時應英吋以內時應以以12. 抗靜電或靜電傳導物取代之抗靜電或靜電傳導物取代之.如果不可能的話如果不可能的話,則該絕緣物必須用抗靜電溶液處則該絕緣物必須用抗靜電溶液處理理 13. 過過. 此外此外,測

30、試機臺上的金屬零件部份若會接觸到半導材料時則該金屬部份無測試機臺上的金屬零件部份若會接觸到半導材料時則該金屬部份無論論14. 何時均要接地何時均要接地.是非常重要的是非常重要的,可以可以(ky)避免高敏感的半導體材料因靜電而受避免高敏感的半導體材料因靜電而受損傷損傷.ESD Ground靜電接地靜電接地(jid) (3)40第四十页，共53页。4. Impedance of equipment grounding conductor is less5. than 1.0 ohm.6. 設備接地設備接地(jid)導線的阻抗需小於導線的阻抗需小於 1 歐姆歐姆.7.Note: Alligator

31、clip for wrist strap is not allowed to use.8. 鱷魚夾頭禁止使用鱷魚夾頭禁止使用.ESD Ground靜電接地靜電接地(jid) (4)41第四十一页，共53页。Gloves/Finger coats手套手套(shuto)/手指套手指套1.Only cotton gloves, antistatic/conductive gloves, or antistatic/ conductive finger cots should be used for handling ESDs devices.2. 當需要用手套或手指套時當需要用手套或手指套時, 只有

32、棉手套只有棉手套,抗靜電抗靜電/導電手套或抗導電手套或抗3. 靜電靜電/導電手指套可用來處理靜電敏感導電手指套可用來處理靜電敏感(mngn)材料材料.4.People handling ESDS devices. They should use the gloves, 5. finger cots or gloves with fang cots.6. 處理靜電敏感處理靜電敏感(mngn)材料時材料時,可只用手套可只用手套,手指套或手套加上手指套或手套加上手指套手指套.42第四十二页，共53页。Storage Areas儲存地區儲存地區1.When the storage shelving i

33、s not an ESD protected2. area or workstation, the ESDS devices shall be in ESD protective packaging.3. 若儲物架不是一個靜電防護區域或工作站若儲物架不是一個靜電防護區域或工作站, 則靜電敏感則靜電敏感4. 材料必須置於靜電防護包裝物中材料必須置於靜電防護包裝物中.5.2. The ground chain for trailers (for Wipe/finish good) enough to completely contact with ground and keep the chain

34、 clean, replacing a new one if necessary.6. 裝載材料成品的推車必須要有接地裝載材料成品的推車必須要有接地(jid)鍊條鍊條, 其長度要其長度要能能7. 夠完全與地面接觸夠完全與地面接觸, 並保持乾淨整潔並保持乾淨整潔, 若不潔淨則必需若不潔淨則必需8. 更換之更換之.43第四十三页，共53页。 Mobile Equipment可移動的設備可移動的設備Mobile equipment (e.g., carts, chairs,tables shall not generate electrostatic voltages greater than +/

35、-200V(TCP100V) within twelve (12) inches of unprotected ESDS devices during use.可移動的設備可移動的設備(例如例如:車子車子,椅子椅子,桌子桌子)在使用時若接近未受保護在使用時若接近未受保護的靜電敏感材料的靜電敏感材料(cilio) 12 英吋以內不得產生大於英吋以內不得產生大於 +/- 200(TCP100V) 伏特之靜電壓伏特之靜電壓.44第四十四页，共53页。Methods for Minimizing Static Charging低靜電的方法低靜電的方法(fngf)Antistatic Solution

36、抗靜電液抗靜電液Antistatic chemicals (antis tat solutions) can be used to prevent static charge generation on static generating/charging materials in the workor storage areas. During application of any antistatic chemical, the user must consider the following:抗靜電化學物抗靜電化學物(抗靜電液抗靜電液)可以用來防止在工作或儲存區的靜電產生或充電物發生靜電

37、充可以用來防止在工作或儲存區的靜電產生或充電物發生靜電充電電. 在使用任何在使用任何(rnh)抗靜電化學物時抗靜電化學物時, 使用者應考慮下列使用者應考慮下列:1. 抗靜電液要選擇不會污染靜電敏感材料者抗靜電液要選擇不會污染靜電敏感材料者.2. 抗靜電噴劑或溶液不可用於能夠產生能量的電氣部份或設備上抗靜電噴劑或溶液不可用於能夠產生能量的電氣部份或設備上.3. 當裝置或包裝體直接暴露在噴霧下時不可使用抗靜電溶液當裝置或包裝體直接暴露在噴霧下時不可使用抗靜電溶液.4. 靜電溶液需要的程度以及使用頻率要根據在正常作業下使靜電溶液需要的程度以及使用頻率要根據在正常作業下使 用靜電伏特計來做靜電壓量測的

38、結果來做決定用靜電伏特計來做靜電壓量測的結果來做決定. 45第四十五页，共53页。Methods for Minimizing Static Charging 低靜電的方法低靜電的方法(fngf) Relative Humidity Control相對濕度的控制相對濕度的控制Relative humidity has a significant impact on the generation of static electricity and its control is recommended where practicable.相對濕度對靜電產生有很大的影響如有能力相對濕度對靜電產生有很

39、大的影響如有能力(nngl)最好要加以最好要加以控制控制.Note: The recommended minimum humidity is 40% R.H.註註 : 建議最小的濕度為建議最小的濕度為 40% R.H.46第四十六页，共53页。Methods for Minimizing Static Charging 低靜電的方法低靜電的方法(fngf)Training訓練訓練Its the responsibility of each area supervisor to make sure that his/her people receive ESD control training

40、initially for working in handling ESDS items.每一區域的主管必須確定其操作每一區域的主管必須確定其操作(cozu)靜電敏感材料的人員靜電敏感材料的人員,須受過須受過 ESD的訓練的訓練.Note: Personnel entering ESD protected areas should receive ESD awareness training.註註: 進入靜電防護區域之人員必須受過靜電認知訓練進入靜電防護區域之人員必須受過靜電認知訓練.47第四十七页，共53页。Check List檢查表檢查表(1)1_Does the calibration

41、system for all inspection, measuring and test equipment used to perform required ESD item checks listed in Table 1 meet the TITL calibration requirements of TQ-General 01002 有有ESD量測儀器是否都有校正量測儀器是否都有校正,且都在有效期內且都在有效期內? 2 _ Are grounded flooring or floor mats covering the floor areas where personnel or

42、mobile ESD protective workstations are using floor grounding methods? 使用靜電防護鞋的工作區域是否配合有接地良好之靜電防護地板使用靜電防護鞋的工作區域是否配合有接地良好之靜電防護地板?3 _ Is each person handling or within twelve (12) inches of unprotected ESDS devices grounded by either a wrist strap or ESD protective footwear? 在接近在接近ESDS產品產品(即即IC材料材料)12英

43、吋範圍內的人員是否都有戴靜電手環或穿靜電鞋英吋範圍內的人員是否都有戴靜電手環或穿靜電鞋? 4 _ When personnel floor grounding methods are used, is the ESD protective footwear worn on both feet? 是否所有人兩隻腳都穿有靜電鞋是否所有人兩隻腳都穿有靜電鞋(不能只穿一支腳不能只穿一支腳)? 5 _ Are nonessential and personal items kept off of the ESD protective work surfaces? 靜電防護工作桌面上是否沒有不必要的東西或

44、私人用品靜電防護工作桌面上是否沒有不必要的東西或私人用品? 6 _Are the static voltages generated by essential materials/items less than +/- 200 volts(top 100V) within twelve (12) inches of unprotected ESDS devices? 在接近在接近ESDS產品產品 (即即IC材料材料) 12英吋範圍內是否沒有會產品大於英吋範圍內是否沒有會產品大於+/-200V(TCP100V) 靜電壓的任何物品靜電壓的任何物品?7 _ When ESD protective s

45、mocks are used, do the smocks cover all personal garments above the waist except at the neck area? 靜電服是否能蓋到由腰部靜電服是否能蓋到由腰部(yo b)以上以上(頸部除外頸部除外)的部位的部位?8_ Where unprotected ESDS devices are handled, are grounded static dissipative work surfaces used? 處理處理ESDS產品產品 (即即IC材料材料)時時,是否在接地良好的靜電防護工作桌面上處理是否在接地良好的

46、靜電防護工作桌面上處理? 48第四十八页，共53页。9 _ Are ESD caution signs posted at each ESD protected workstation and/or at the entrances of defined ESD protected areas? 是否在靜電防護區域的入口是否在靜電防護區域的入口(r ku)或工作桌區域有一靜電防護的或工作桌區域有一靜電防護的”警式看板警式看板”?10 _ Are the daily wrist strap checks being performed and recorded the results ? 靜電手

47、環是否每班做檢查及記錄檢查結果呢靜電手環是否每班做檢查及記錄檢查結果呢? 11 _ Does the wrist strap resistance measurement path go from the wearers hand, through the users body, the body-to-strap contact, the integral resistor, the strap wire, to the strap ground connector? 靜電手環檢測是否由穿戴者的手靜電手環檢測是否由穿戴者的手,使用者的身體使用者的身體,靜電環內阻靜電環內阻, 一直到靜電接地做

48、一迴路電阻值量測一直到靜電接地做一迴路電阻值量測. 12 _ Are the daily ESD protective footwear checks being performed and recorded the results? 靜電鞋是否每班做量測與記錄呢靜電鞋是否每班做量測與記錄呢?13_ Are the ESD ground connection visual checks being performed weekly? 所有靜電接地所有靜電接地,如靜電手環如靜電手環,桌墊桌墊.,靜電地板的接地聯接是否每週目檢一次靜電地板的接地聯接是否每週目檢一次?14 _ Are the mon

49、thly ESD protective smock static voltage checks being performed and kept record? 靜電衣的靜電壓是否每個月偵測一次並記錄其電壓值靜電衣的靜電壓是否每個月偵測一次並記錄其電壓值?15 _ Are the ESD protected area and workstation static voltage surveys being performed & record monthly? 生產線上生產線上ESD保護區域和工作桌區域的靜電壓是否每個月檢檢測一次保護區域和工作桌區域的靜電壓是否每個月檢檢測一次. 並記錄其電壓

50、值並記錄其電壓值?16 _ Are the ESD protective static dissipative work surface to ESD ground resistance checks being performed & recorded quarterly? ESD防護工作桌面防護工作桌面(靜電消散桌面靜電消散桌面)到其接地的電阻是否每季檢測一次並記錄到其接地的電阻是否每季檢測一次並記錄Check List檢查表檢查表(2)49第四十九页，共53页。17_ Are the ESD protective floor to ESD ground resistance checks