esd 上課的心得

1、ESD 專題報告,,什麼是靜電,? 原因 : 剝離、摩擦、感應(yīng)….? 機制 : 物質(zhì)因失去或得到電子而帶電,影 響 摩 擦 生 電 電 量 的 因 素,,相對溼度,物質(zhì)材料,摩擦頻率,接觸面積,材料的影響,?正(Positive) ? 空氣 ? 人手 ? 玻璃 ? 毛髮 ? 石英 ? 尼龍 ? 羊毛 ? 絲綢 ?

2、 鋁 ? 紙 ? 棉,? 鋼 ? 木 ? 橡膠 ? 金 ? 多元脂 ? 聚胺脂 ? 聚乙烯 ? 聚丙烯 ? 乙烯基 ? 矽 ? 鐵弗龍 ?負(Negative),溫度：21℃,典型的 ESD電壓,? 原因 : 電位不同物體間的電荷移轉(zhuǎn) 不一

3、定伴隨有電弧或火花發(fā)生 ? 一般人體可以感受到的靜電電壓約為 3 k v以上 ; 當靜電電壓低於此值時 , 許多半導(dǎo)體元件依舊非常容易受到靜電放電而致?lián)p壞,隱 藏 的 危 險 =>靜 電 放 電,ESD 對 IC 的威脅,人體 .. 直接充電或放電° * 電壓範圍 : 數(shù)百伏特到30KV機器 .. 裝配 , 測試 , 蓋印及機械手臂 環(huán)境 .. 運輸 , 儲存 , 製造及使用

4、 * 電壓範圍 : 數(shù)千伏特°,靜電放電的模型,# 人體帶電模型 ( Human Body Model , HBM )------(2kv)# 機器帶電模型( Machine Model , MM ) (測試機臺,自動插件機,SMT機臺)------ -------(200V)# 元件帶電模型( Charged Device Model , CDM )------(1KV),元件帶電模型( CDM

5、 ),● 現(xiàn)代自動化組裝之製造環(huán)境中最重要 的ESD模型。造成ESD故障的主要原因● CDM Event 的來源 測試機臺,自動插件,IC的包裝及運送過 程產(chǎn)生) 1. 在 1ns (毫微秒)內(nèi)電流可上升到15A(1KV) ，放電時間在 10 ns 以下。 2. 在高頻時、電容幾乎可以視為短路，因此CDM 電流會由Gate Oxide 放電。,電子元件 ESD 故障之構(gòu)因

6、,功率相關(guān)：熱崩潰、金屬熔融……電壓相關(guān)：介電質(zhì)崩潰……潛在性故障：功能劣化…… (閘極退化、保護電路損害、放電抑制、PN接面退化、間歇性的失效),Power = IESD * VOperating,ESDS元件敏感等級--- HBM,ESD STM5.1-1998 EIA/JESD22-A114-B:2000 Class

7、 Voltage Range Class 0 <250V Class 1A 250V ~ < 500V Class 1B 500V ~ < 1000V Class 1C 1000

8、V ~ < 2000V Class 2 2000V ~ < 4000V Class 3A 4000V ~ < 8000V Class 3B ≧8000V,ESDS元件敏感等級--- MM,ESD STM5.2-1999 EIA/JESD22-A115-A

9、:1997 Class Voltage Range Class M1(A) < 200V Class M2(B) 200V ~ < 400V Class M3(C) ≧400V,ESDS元件敏感等級--

10、- CDM,ESD STM5.3.1-1999 Class Voltage Range Class C1 < 125V Class C2 125V ~ < 250V Class C3 250V ~ < 500V Class C4

11、 500V ~ < 1000V Class C5 1000V ~ < 1500V Class C6 1500V ~ < 2000V Class C7 ≧2000V,EIA/JESD22-C101-A:2000 Class Voltage Range

12、 Class I < 200V Class II 200V ~ < 500V Class III 500V ~ < 1000V Class IV ≧ 1000V,IC 的 ESD 規(guī)格,HBM MM CDM 〝Okay〞 ±2KV

13、 ±200V ±1KV 〝Safe〞 ±4KV ±400V ±1.5KV 〝Super〞 ±10KV ±1KV ±2KV,,,靜電防制專有名詞,* Surface Resistance [ 表面電阻] 以二個電極放置於一材料表面上，加以一直流電壓(V) ，量 測其通過之電流

14、值( I ) ，在計算出其電阻值( R ) ，其單位為 歐姆( Ω) 。* Surface Resistively [表面電阻率] 均一材料的單位面積表面電阻，其單位為Ω/ square，其表面 電阻率與表面電阻間通常存在一比例，該比例與量測電極之幾何形狀有關(guān)。* Volume Resistively [ 體積電阻率] 即電阻率或稱電阻係數(shù)其單位為Ω-cm。,靜電防制材料特性定義,* Cond

15、uctive Materials [ 導(dǎo)電材料] 表面電阻率小於1×105 Ω/square ，或其體積電阻率小於1×104 Ω-cm的材料。[ △ < 1×104 or 1×105 ]* Static Dissipative Material 靜電消散材料 表面電阻率至少為1×105 Ω/square < △< 1×1012

16、 Ω/square 。 或體積電阻率至少為1×104 Ω-cm < △< 1×1011 Ω-cm 。* 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) - 抗靜電材料並不需要量測其表面電阻率或體積電阻率來決 定其特性。,靜電防制材料特性定義,* Insu

17、lating Materials [ 絕緣材料] 表面電阻率大於1×1012 Ω/square ，或其體積電阻率大於1×1011Ω-cm的材料。 (EIA-625-1994 ; ESDA ADV 1.0-1994)* Static Shielding Material 靜電屏蔽材料 可防止元件遭受外界的靜電場破壞的一種防護屏障。 (EIA-625),基 本 法 則,* 將

18、工作區(qū)的所有導(dǎo)電物體接地，使其帶 電不超過50V。* 用靜電電壓表確認工作區(qū)內(nèi)的所有非導(dǎo)電物體帶電壓不超過300V ( or 200V)。* 如果靜電無法避免，應(yīng)確保靜電敏感零組件與帶電之表面保持足夠的距離。,ESD問題的對策-1,搬運工具--若臺車為絕緣輪 , 移動時易與 地面摩擦而累積靜電。 對策 : 更換為導(dǎo)電輪、拖鐵鍊

19、 (推高機不應(yīng)行經(jīng)舖有導(dǎo)電地板的區(qū)域)紙張、 紙製標籤--在常溫長濕下可視為抗靜電材料。抗靜電衣--不易控管、 成本高。,PCB臺車,,,拖鐵鍊,ESD問題的對策-2,手套的使用--靜電消散時間< 2 sec , 還要帶靜電環(huán)。離子風扇--解決工作區(qū)內(nèi)絕緣體的帶電問題。無線靜電環(huán)--只對2KV以上的靜電有效。導(dǎo)電地墊：可用於無導(dǎo)電地板的工作區(qū) ，並搭配導(dǎo)電鞋。,靜電環(huán)測試,* 功

20、能 : 主要為防止HBM對於ESDS元件的破壞* 型式 : 金屬、紡織品 : 錶帶式、鬆緊帶式、 黏帶式* 安全性 : 必須要有限流電阻(通常約為1MΩ, 250V,1/4W)來保護人體安全，接地線與靜電環(huán)分離的拉力為 1-5 lb 。 若無限流電阻則必須以紅色標示 * 接地導(dǎo)線阻抗 : 必須小於1.25MΩ< 30V * 環(huán)帶阻抗 : 1MΩ

21、±20%,靜電環(huán),* 接地導(dǎo)線阻抗 : 必須小於1.25MΩ@< 30V,1MΩ,,靜電帶導(dǎo)電絲,* 環(huán)帶阻抗 : 1MΩ ±20%,靜電環(huán)測試實例,靜電鞋套and拖鞋,靜電鞋,靜電鞋測試器規(guī)格,靜電環(huán)測試器規(guī)格,ESD問題的對策-3,* 靜電接地(工作檯面及作業(yè)人員) - 目的：使工作人員在同一電位上 / 地椿 / 建築物的金屬結(jié)構(gòu)

22、/ 金屬水管 - 建議：與市電地線間的電位差不要超過 5V， 或阻抗不超過 25 Ω 。 - 人員防護：考慮人員碰觸電源時，通過人體 電流，故必須要有1M限流電阻。,接地系統(tǒng)-1,? ESD S6.1 * 主要目的 : 將靜電防護設(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ESDS元件受到

23、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(tǒng)必須要有限 流電阻。,接地系統(tǒng)-2,* 靜電放電接地 : 能夠使靜電產(chǎn)生源(人或物)有 放電的路徑 * 實接地 : 電子線路或設(shè)備和大地連接的導(dǎo)電接 點(零電位差) 。,一般工作檯接地系統(tǒng),? ESD 接地點的量測 * DC毆姆計 : 量測範圍0.1Ω~1MΩ &#

24、177;10% ，開 路電壓必須大於1.5V。 * ESD共地點到ESD 防護材料或設(shè)備必須小於 1Ω(如果有保護電阻則必須加上其值)。 * ESD 共地點到Equipment Ground必須小於1Ω。,工作檯接地系統(tǒng),工作檯表面的量測,? ESD S4.1-1997 * 主要目的 : 使用標準的量測設(shè)備，量測靜電放 電防護工作表面之表面電阻質(zhì)以評估其特性。 * 其他標準 : AST

25、M F150 and NFPA 99 * 測試設(shè)備 : 1. 可提供100V和10V測試電壓，誤差在 10%以內(nèi)的高電阻計，量測範圍由 10KΩ~100GΩ 。 2. 2只5 lb.直徑2.5”的測試電極。,工作檯表面的量測,,,,,,,,,,,,,,,高電阻計,Resistance Point-to-Point(≧1M Ω),高電阻計,Resistance to g

26、round(1×106 Ω to 1×109 Ω),距離 10”,固定式工作檯,,,接地扣,活動式工作檯,地面材料電阻特性測試,? 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)果為非電阻率)。 * 靜電防護地板須配合靜電防護鞋、鞋環(huán)、輪子 及裝載器具使用。 * 其他標準 : ASTM F150 , NFPA 99 and DIN 51

27、953 * 測試設(shè)備 : 1. 可提供100V和10V誤差在10%以內(nèi)的高電阻 計，量測範圍由10KΩ~100GΩ 。 2. 2只5 lb.直徑2.5”的電極。,地面材料的量測,1. Resistance to Ground每5000 Sq. ft (464.5m2)必須測試五點。2. Resistance Point-to-Point每 5000 Sq. ft 必須測試五區(qū)，每區(qū)測

28、 試點間的距離應(yīng)至少為36” 。,表面電阻(率)測試,* 測試目的 : 量測一個ESDS包裝材料的表面電 阻率,來評估其靜電防護的特性。* 標準 : ASTM D-257 , ANSI ESD S11.11-1993 * 測試設(shè)備 : 1. 可提供100V和10V誤差在10%以內(nèi)的高電阻 計，量測範圍由1KΩ~10TΩ之電極 。 2. 測試時間為10TΩ檢查5次之穩(wěn)定時間平均

29、 值加5秒。,表面電阻(率)測試,靜電消散時間測試,* 測試目的 : 評估靜電防護材料被間接或直接充電後,其電荷自然衰退所需的時間。* 標準 : FTS101C,4046.1, EIA-541 * 測試設(shè)備 : 1. 可充電至±5kv再放電至50V,正負各執(zhí)行3次 。 2. 放電時間不得大於2秒。,抗靜電材料-1,抗靜電材料-2,抗靜電材料-3,靜電消散材料,靜電放電屏蔽

30、測試,* 測試目的 : 決定靜電放電屏蔽袋的效果。* 標準 : EIA-541,ANSI ESD S11.31-1994 * 測試設(shè)備 : 1. 可提供1KV電壓,放電RC迴路200pF,400KΩ 測試器。 2. 放置時間48~72小時。,靜電屏蔽材料,靜電防制作業(yè)測試標準,* U.S. Military/Department of Defense (美軍規(guī)範)* ASTM Ameri

31、can Society for Testing and Materials* NFPA National Fire Protection Association* JEDEC Joint Electron Device Engineering Council * IEC International Electrotechni