ESD教育训练版

1、ESD教育训练版 訓練課程大綱壹.靜電放電(ESD)介紹貳.ESD防制之目的參.ESD基本知識介紹肆.ESD基本防護方法及傷害類別伍.ESD防制之設備儀器介紹與使用陸.ESD防制基本作業規範壹.靜電放電(ESD)介紹q靜電 原因:摩擦、剝離、感應.機制:物質因失去或得到電子而帶電 q靜電放電原因:電位不同物體間的電荷移轉不一定伴隨有電弧或火花發生q摩擦生電與靜電放電人體與地毯摩擦產生靜電放電後人體電荷平衡人體經接地後放電q剝離生電靜電放電模式q 人體放電模式 (Human-Body Model，HBM)q 機器放電模式 (Machine Model，MM)q 元件充電模式 (Charged-D

2、evice Model，CDM) 人體放電模式(HBM)的ESD是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體上已累積了靜電，當此人去碰觸到IC時，人體上的靜電便經由IC的腳(pin)而進入IC內，再經由IC放電到地上去。此放電的過程會在短到幾百毫微秒(ns, nanosecond,10-9sec)的時間內產生數安培的瞬間放電電流，電流會把IC內的元件給燒毀。 人體放電模式(HBM)的ESD是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體上已累積了靜電，當此人去碰觸到IC時，人體上的靜電便經由IC的腳(pin)而進入IC內，再經由IC放電到地上去。此放電的過程會在短到幾百毫微秒(ns, nanosecond

3、,10-9sec)的時間內產生數安培的瞬間放電電流，電流會把IC內的元件給燒毀。 機器放電模式(MM)的ESD是指機器(例如機器手臂)本身累積了靜電，當此機器去碰觸到IC時，該靜電便經由IC的pin放電。因為大多數機器都是用金屬製造的，其機器放電的等效電阻為0 ；由於機器放電模式的等效電阻為零，故其放電的過程更短，在幾毫微秒到幾十毫微秒之內會有數安培的瞬間放電電流產生，因此對元件的破壞力更大。 此放電模式(CDM)是指IC先因磨擦或其他因素而在IC內部累積了靜電，但在靜電累積的過程中IC並未受傷。此帶有靜電的IC在處理過程中，當其pin去碰觸到接地面時，IC內部的靜電便會經由pin自IC內部流

4、出來，而造成了放電的現象。此種模式的放電時間更短，僅約幾毫微秒之內，而且此放電現象更難以真實的被模擬。ESDESD傷害類別傷害類別Catastrophic Failure: 致命傷害.元件死亡 .廠內可驗出 . 只占ESD傷害的10%Latent/Walking Wounded 潛伏傷害.元件仍可用,但不知何時出問題,可能事后被退貨.最花錢的ESD損害.占ESD傷害的90%. ESD三種模式比較q HBM與MM-人體、機器或環境帶電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q CDM-元件帶電造成ESD故障的主要

5、原因上升時間最快速，產生大電流，快速放電貳.ESD防制之目的q改善產品品質並減少及防制ESD對電子產品的損害。q藉由教育訓練的實行，降低產品不良的發生與耗損。q改善客戶產品損害，增加產品可靠度。q降低客戶抱怨，提昇信譽。參.ESD基本知識介紹影響靜電荷產生量的因素q 相對溼度q 物質材料(摩擦電序列)q 接觸的面積q 摩擦頻率典型的典型的ESD電壓電壓認識靜電放電靜電之產生靜電壓 (kV)相對溼度20%相對溼度80%在乙烯基材質的地板走動120.25在人造地毯上走動351.5坐離發泡椅墊181.5拿起聚乙烯塑膠袋200.6在地上滑動苯乙烯材質的箱子181.5移除PC板上的Mylar 膠帶121

6、.5PC板上的收縮膜163作動真空吸錫器81噴電路冷凝噴霧劑155溫度 : 21材料的影響材料的影響認識靜電放電所有材料皆可摩擦生電 正正(Positive) 鋼 (Steel) 空氣 (Air) 木 (Wood) 人手 (Hands) 橡膠 (Rubber) 玻璃 (Glass) 金 (Gold) 毛髮 (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 (Aluminu

7、m) 矽 (Silicon) 紙(Paper) 鐵弗龍 (Teflon) 棉(Cotton) 負負(Negative) 導電材料導電材料認識靜電放電防制105/square 1012/square導電材料(Conductive Materials) 電流可輕易穿過或流過的材料 兩個導體接觸時,電荷會快速移轉 可使用接地的方式來中和靜電荷 表面電阻率小於表面電阻率小於1105/square或其體積電阻率小於或其體積電阻率小於 1104-cm的材料的材料(EIA-625,MIL-263B,ESD ADV 1.0)帶電時電荷會分布於表面 受材料形狀 、附近的接地或帶電物體影響 需特別注意因感應而產生

8、靜電的情況 可使用Field meter量測材料上的靜電壓靜電消散材料與靜電屏蔽材料靜電消散材料與靜電屏蔽材料認識靜電放電防制105/square 1012/square 靜電消散材料(Static Dissipative Materials) 穿過或流過材料的電流量由材料的表面電阻率或 表面電阻來決定 表面電阻率至少為1105/square且小於11012/square , 或 其體 積電阻率至少為1104-cm且小於11011-cm (ESD ADV 1.0 , EIA-625-1994 , MIL-263B) 與另兩種材料以電阻值的範圍作為區別靜電屏蔽材料(Static Shieldin

9、g Material) 可防止元件遭受外界靜電場破壞的一種保護屏障 (EIA-625)絕緣材料絕緣材料認識靜電放電防制 105/square 1012/square 絕緣材料(Insulative Materials) 可防止或限制電流穿過或流過的材料 最主要的靜電源 表面電阻率大於11012/square或其體積電阻率大於 11011-cm的材料(EIA-625-1994;ESDA ADV 1.0-1994) 電阻非常大,很少電子可以流經表面或穿過材料 可能同時在表面的不同位置上出現正負電荷 以Field meter量測的結果僅能當作參考 在EPA中應儘量避免使用 人體對ESD的感覺 At

10、3000Volts , You Can Feel.At 5000Volts , You Can Hear.At 10000Volts , You Can See. 日常生活中的靜電量 人體走動 3.5kv人體離開座位 10kv人脫夾克 15kv投影機滑動 10kv 以上會因濕度不同而有變化肆.ESD基本防護.接地 GroundingB.中和 NeutralizationC.屏蔽 Shielding 接地系統q主要目的：將靜電防護設施接地，提供一個路徑 使靜電消散材料、導電材料及個人接地設備在同 一個電位上，減少ESDS元件受到破壞。(ESD S6.1)q人員安全防護：考慮人員碰觸電源時，通過人

11、體 的電流。故接觸人體的接地系統必須要有限流電 阻(靜電環)。qESD Ground (Soft Ground)靜電放電接地 能夠使靜電產生源 (人或物)藉由此路徑到接地的端點、 排線、金屬線或其他接地系統。(EIA-625)qGround(Hard Ground)實接地 藉由電子線路或特殊設備和大地(Earth)連接的導電接點 ，和大地間具零電位差。q接地線用導體 接地用導體需要有足夠的機械強度、耐腐蝕且不會發生 斷線之電線或金屬導體。ESDESD傷害類別傷害類別Catastrophic Failure: 致命傷害.元件死亡 .廠內可驗出 . 只占ESD傷害的10%Latent/Walkin

12、g Wounded 潛伏傷害.元件仍可用,但不知何時出問題,可能事后被退貨.最花錢的ESD損害.占ESD傷害的90%. 伍.ESD防制之設備儀器介紹與使用q 表面阻抗測試器q 靜電壓測試器q 離子風扇q 靜電環測試器q 靜電環表面阻抗測試器表面阻抗測試器功能功能: :檢測工作表面靜電消散功能是否符合規範，以減少敏感元件受到ESD破壞校驗頻率校驗頻率: 1次/年操作步驟操作步驟:1. 將測試設備置於欲量測之位置2. 施以適當之壓力3. 按下綠色鈕4. 進行表面阻抗檢測並記錄讀值靜電壓測試器靜電壓測試器功能功能: :檢測環境&工作區域之靜電壓值 是否低於敏感材料規範校驗頻率校驗頻率: 1次

13、/年靜電環測試器靜電環測試器功能功能: :檢測作業員所戴之靜電環功能是否正常(可接受的範圍800k歐姆至9M歐姆)校驗頻率校驗頻率: 1次/季操作步驟操作步驟:1.檢查測試器接地線是否確實接地2.將靜電環依正常操作程序配戴3.按下測試鈕4. 靜電環測試器靜電環測試器 自主檢測方式自主檢測方式: : 在不接地情況下，做自主檢測在不接地情況下，做自主檢測 此三項測試均此三項測試均 PASS，即測試器，即測試器 “ OK “靜電環靜電環型式：粘帶式、金屬、紡織品、鬆緊帶式安全性：必須要有限流電阻(通常為1M ,1/4W) 來保護人體安全. 陸.ESD防制基本作業規範q 教育訓練及認證 各單位須有一固

14、定之ESD負責人，並經過公司安排之教育訓練及認證，負責安排每日的測試工作與記錄，並作每月之自主檢查。 各單位視各自情況安排內部教育訓練並應附有檢定之記錄。 所有於靜電安全工作區域作業之人員，均需通過教育訓練及檢定。q ESD管制標誌及標籤EPA:Electro Static Protected Area 說明：表一（部份）技術要求實施流程或方法建議範圍接地連接系統設備接地(R)1.0 ohm AC阻抗輔助設備接地1.0 ohm AC阻抗等電位連接1.0 109 ohm共同接地點(R)1.0 ohm AC阻抗個人接地靜電環系統(坐/站)35 106 ohm地板-鞋系統35 106 ohm或100

15、伏特保護區工作表面1.0 109 ohm,200伏特靜電環(R)0.8 106 ohm1.2106 ohm靜電鞋1.0 109 ohm靜電地板1.0 109 ohm靜電椅1.0 109 ohm離子風扇50伏特 offset說明：表一（部份）架子1.0 109 ohm移動設備1.0 109 ohmAC電源工具1.0 ohm使用電池的工具1.0 1012 ohm溼度3070 RH%保護物料標籤靜電衣1.0 1051.0 1011 ohmESD包裝(R)導電1.0 104 ohm靜電消散1.0 104 to 1.01011 ohm遮蔽50nJq靜電手環/腳環 Wrist strap/heel strap 1M 20% through s