静电防治训练课程经验分享.ppt
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1、Roger Shen,靜電防治訓練課程經驗分享,業務部,Rogher.Shen,內容大綱,靜電放電簡介 靜電放電的模型 ESD的影響 靜電防治專有名詞介紹 靜電防治材料定義 靜電防治基本法則 ESDA測試標準及介紹,Rogher.Shen,靜電放電簡介,靜電是甚麼? 原因剝離,摩擦,感應 機制-物質因失或得到電子而帶電,Rogher.Shen,影響摩擦生電電量的因素,摩擦頻率,物質材料,相對濕度,接觸面積,Rogher.Shen,常用的數量級符號,數量級 全名 符號 1012 Tera T 109 Giga G 106 Mega M 103 Kilo K 10-3 Milli M 10-6 M
2、icro 10-9 Nano N 10-12 Pico P,Rogher.Shen,典型的ESD電壓,Rogher.Shen,靜電放電的模型,人體帶電模型(Human Body Medel,HBM) Discharge to the Device 機器帶電模型(Machine Model,MM) Discharge to the Device 元件帶電模型(Charaged Device Model,CDM) Discharge from the Device,Rogher.Shen,(Human Body Medel,HBM),模擬由站立人體之手指尖端放電至元件的現象,Rogher.Shen
3、,(Machine Model,MM),70年代,日本人認為HBM不足以代表worst-case而提出,適用於自動組裝之製造環境 MM的電容值較HBM大,因此MM儲存的電荷較多 R很小因此電流較大,速度較快,Rogher.Shen,(Charaged Device Model,CDM),現代自動化組裝製造環境中最重要的ESD模型 -觀念簡單,再生困難 -速度快,難保護 CDM Event 的來源 -測試機台 -SMT -IC的包裝,Rogher.Shen,ESD的三種模型,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
4、電壓卻遠低於HBM,速度亦較HBM快 CDM元件帶電 -模擬一帶電元件經由一腳接地而放電的現象 造成ESD故障的主要原因 -電流上升時間最快速,Rogher.Shen,ESD的影響,ESD事件因局部高溫或電位差造成半導 體元件的破壞 ESD基本上就是一種熱效應 可能發生在製程中或使用中的任何階段 成本問題,客戶抱怨,商譽的損失,Rogher.Shen,電子元件ESD故障之構因,功率相關:熱崩潰,金屬熔蝕 -Power=IESD Voperating 電壓相關:介電質崩潰 潛在性故障:功能劣化,Rogher.Shen,靜電防治專有名詞介紹,ESDS(Electrostatic Discharge
5、 Sensitive)Item靜電放電敏感零組件 對於靜電放電敏感(易被ESD破壞)的元件.組件或模組 SSZ(Static-Safe Zone)靜電安全區域 內部任一點均符合Basic Rule之要求的區域 SSW (Static-Safe Workstation)靜電安全工作站 Esd Protective Workstation (SSW)靜電放電防護工作站 內涵ESDS Item的特定工作區域.必須符合SSZ之要求.通常其 犯較小如SMT 線.手插件區.測試區.重工區 SSP (Static-Safe Package)靜電安全包裝 Esd Protective Package (SSP
6、)靜電放電防護包裝 能夠限制摩擦生電.屏蔽靜電場或免除靜電放電對ESDS元件產破壞的包裝,Rogher.Shen,靜電防治專有名詞介紹,ESD Protective Area 靜電放電防護區域(EPA) 內涵ESDS Item的大範圍工作區域.所有人員進入時皆應穿戴適當之接地設備.且所有行為亦須遵守其相關規定 Triboelectric Charging 摩擦生電 當兩種材料接觸摩擦(Friction)或剝離(Separation)時其表面產生靜電荷的現象,Rogher.Shen,靜電防治專有名詞介紹,Surface Resistance 表面電阻 以二個電極放罝於一材料表面上,加以一直流電壓
7、(V),量測其通過之電流值(I),再計算出其電阻值(R),其單位為歐姆(). Surface Resistivity 表面電阻率 均一材料的單位面積表面電阻,其單位為/square,表面電阻率與體積電阻率間通常存在一比例,該比例與量測電極之幾何形狀有關 Volume Resistivity 體積電阻率 即電阻率或稱電阻係數其單位為-CM,Rogher.Shen,靜電防治材料定義,Conductive Materials導電材料 表面電阻率小於1x 105 /square,或其體積電阻率小於1x 104 -CM (ESD ADV 1.0,EIA-628-1994,MIL-263B) Static
8、 Dissipative Material靜電消散材料 表面電阻率至少為1x 105 /square且小於1x 1012 /square,或 其體積電阻率至少1x 104 -CM為且小於1x 1011 -CM (ESD ADV 1.0,EIA-628-1994,MIL-263B) 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) -抗靜電材料並不須要量測其表面電阻率或體積電 阻來決定其特性.,Rogher.Shen,靜電防治材料定義,Insulating Material 絕緣材料
9、表面電阻率大於1x1012或其體電阻率大於1x1011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),Rogher.Shen,靜電防治基本法則,將工作區的所有導電物接地使其帶電不超 過50V 以靜電壓表確認工作區內的非導電物體所 帶電壓不超過300V(or200V) 如果靜電場無法避免應確保靜電敏感零組 件與帶電之表面保持足夠的距離,Rogher.Shen,ESD問題的對策,作業人員的頭髮 -+8000V d-1m -以靜電壓表確認,距離
10、皮膚表面5cm以內,因電壓抑制的效果,靜電 壓可降至+300以下 作業人員的衣著 -需要抗靜電衣嗎? (整齊洗衣與量測之成本) 搬運工具 -若台車為絕緣輪,移動時易與地面摩擦而累積靜電 更換為導電輪- 需注意污染問題 拖鐵鍊 -堆高機不應行經舖有導電地板的區域,Rogher.Shen,ESD問題的對策,紙張.紙製標籤 -在常溫常濕下,紙製品可視為抗靜電(Antistatic)材料,因此非光 面紙製品在工作區是可被允許的.(MIL-HDBK-263) 手套的使用 -潔淨室內的一般要求 -靜電消散時間 (Static-decay time)2 sec? (FED-STD-101,Method 40
11、46) -量測其表面電阻率 Static Dissipative? -戴上手套後是否需要再戴靜電環?,Rogher.Shen,ESD問題的對策,離子風扇 -解決工作區內絕緣體的帶電問題 -使用Charged-plate monitor 評估 Discharge time & balance level 成品/半成品在工廠內的運送 -使用普通透明塑膠袋,半透明metalized塑膠袋,導電袋,或是鋁箔袋(.25mil as a Faraday cage)? -作放電測試(discharge test),以滿足自己的需求為原則.記得靜電安全包裝(SSP)並不一定必須滿足Faraday cage的條
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