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認識靜電放電認識靜電放電靜電放電(ESD)簡介 認識靜電放電認識靜電放電 靜電與靜電放電 電學上的意義 Triboelectric Charging 靜電與環境的關係 認識靜電放電防制認識靜電放電防制 靜電放電對產品的影響靜電放電對產品的影響認識靜電放電靜電放電(ESD)簡介 認識靜電放電1你感受過靜電嗎你感受過靜電嗎?認識靜電放電 日常生活中的靜電實例日常生活中的靜電實例 鄰近區域發生靜電放電時,可於收音機中聽間雜音 於地毯上走動或從椅子站 起來後,碰觸導體 由乾衣機中取出衣物時 通常再氣溫與溼度較低通常再氣溫與溼度較低 時較易感受到靜電時較易感受到靜電你感受過靜電嗎?認識靜電放電 日常生活中的靜電實例2什麼是靜電什麼是靜電?原因:摩擦、感應、剝離.機制:物質因失去或得到電子而帶電 若未接觸其他導體則靜電將繼續存在於物體上什麼是靜電?原因:摩擦、感應、剝離.3隱藏的危險隱藏的危險 靜電防電靜電防電認識靜電放電 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 一般可感受到的靜電壓為3.5KV 低於此值時元件仍非常容易損壞隱藏的危險 靜電防電認識靜電放電 原因:電位不同4 靜電放電防制計劃靜電放電防制計劃認識靜電放電 十五世紀時十五世紀時,歐洲開始出現靜電放電防制的程序歐洲開始出現靜電放電防制的程序 ESD Control Program 針對公司實際情形定訂防制計劃 設置相關儀器及設備 持續的追蹤與量測 可能發生在製程中或使用中的任何階段可能發生在製程中或使用中的任何階段 process,assemble,pack,label,service,test,inspect transport,in the field parts,assemblies,equipment 靜電放電防制計劃認識靜電放電 十五世紀時,歐洲開始5常用的數量級符號常用的數量級符號認識靜電放電 數量級數量級 全名全名 符號符號 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 kilo k 10-3 milli m 10-6 micro 10-9 nano n 10-12 pico p Examples:1 kilovolts=1103 volts 5 picofarads=510-12 farads常用的數量級符號認識靜電放電 6靜電的能量靜電的能量認識靜電放電E=1/2 CV2 E:能量(焦耳)C:電容(法拉)V:電壓差(伏特)E=1/2(110-10F)(3103V)2 =4.510-4 Joule靜電的能量認識靜電放電E=1/2 CV27靜電的電壓靜電的電壓認識靜電放電V=q/C q:電量電量(庫庫 侖侖)總電量不變總電量不變,若電容值改變則電壓值隨之改變若電容值改變則電壓值隨之改變 位置變化時,電壓變化可能很大 Ex:帶電元件接近接地之機械設備 元件接近機械設備時,電容較大-電壓小 元件遠離機械設備時,電容較小-電壓大 此時接地則可能發生嚴重的ESD事件 若元件未帶電,則無ESD事件隔離或絕緣的導體間會因接觸而放電隔離或絕緣的導體間會因接觸而放電 放電後兩物體電壓相同 電量與電容有關靜電的電壓認識靜電放電V=q/C q:電量(8剝離生電剝離生電認識靜電放電任兩個物體或材料接觸後再分開會產生靜電任何進入工作區域內之物件或材料皆需注意(如人員、電子元件、手持設備、包裝材料等等)剝離生電認識靜電放電任兩個物體或材料接觸後再分開會產生靜9影響摩擦生電電量的因素影響摩擦生電電量的因素認識靜電放電物質材料相對濕度摩擦頻率接觸面積影響摩擦生電電量的因素認識靜電放電物質材料相對濕度摩擦頻率10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(Aluminum)矽(Silicon)紙(Paper)鐵弗龍(Teflon)棉(Cotton)負負(Negative)材料的影響認識靜電放電所有材料皆可摩擦生電11溼度的影響溼度的影響認識靜電放電適度的溼度控制若干製程需在低溼度環境下進行 部份IC製程 (例如需使用光阻時)Soldering(建議使用靜電消散材料 在EPA外-建議使用靜電放電屏蔽材料 Anti-Static Material 抗靜電材料 能抑制摩擦生電的材料(ESDA ADV.1.0)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放電防護區域認識靜電放電防制 ESD Protec36人員安全人員安全認識靜電放電防制 制定制定ESD計劃時應把人員安全列為主要考量計劃時應把人員安全列為主要考量 ANSI ESD S20.20要求需對可能使用人員暴露要求需對可能使用人員暴露 於觸電的程序或設備加以規範於觸電的程序或設備加以規範 員工須被告之人員安全的相關文件是不能被任何 其他需求所取代的 購買設備時須顧及法規、管理規定、對內及對外政策 依ESDA的標準測試ESDC相關材料 廠區中的電壓可能遠比測試時的電壓高 材料接觸大電流源時,電阻值可能劇烈改變人員安全認識靜電放電防制 制定ESD計劃時應把人員37接地電位接地電位認識靜電放電防制 所有設備及工具的表面在任何時間皆須接在 同一個接地電位上 在EPA中可能出現Ground Faults及高電壓 使用Ground Fault Circuit lnterrupters(GFCI)偵測到高漏電流時將電路斷路 使用限流電阻 靜電環必須使用 桌墊與地墊可考慮使用接地電位認識靜電放電防制 所有設備及工具的表面在任何時間38靜電放電對產品的影響靜電放電對產品的影響靜電放電(ESD)簡介 靜電放電對產品的影響 電子元件ESD故障的構因 故障分析 ESD/EOS故障案例靜電放電對產品的影響靜電放電(ESD)簡介 靜電放電對產39ESD的影響的影響靜電放電對產品的影響 ESD事件事件-因因局部高溫或電位差局部高溫或電位差,造成半導體元件的損壞造成半導體元件的損壞 嚴重損壞、參數飄移、潛在性故障 測試時的條件與實際狀況可能有差異測試時的條件與實際狀況可能有差異 從製程到使用的任何階段從製程到使用的任何階段ESD皆可能破壞產品皆可能破壞產品 未進行ESDC的工作環境或訓練不足 成本問題、客戶抱怨、商譽的損失成本問題、客戶抱怨、商譽的損失ESD的影響靜電放電對產品的影響 ESD事件-因局部高40電子元件電子元件ESD故障之構因故障之構因靜電放電對產品的影響 ESD故障事件故障事件 ESD to the Device ESD from the Device 電廠感應放電 電子元件遭受破壞後可能無法再正常工作電子元件遭受破壞後可能無法再正常工作 功率相關:接面崩潰,金屬熔融.Power=1ESDVOperating 電壓相關:介面質損壞.潛在性故障潛在性故障:功能劣化功能劣化電子元件ESD故障之構因靜電放電對產品的影響 ESD故障41ESD to the Device靜電放電對產品的影響 最常發生的靜電破壞事件 行走後會在身上累積靜電,若再碰觸 ESDS ltems 將可能造成破壞 帶靜電的導體對ESDS ltems放電 ESD對ESDS ltems破壞的程度取決於元件對 靜電能量的消散能立即對高壓電的承受能力 即所謂的靜電敏感程度(ESD Sensitivity)ESD to the Device靜電放電對產品的影響 42Latent ESD Failures ESD傷及部分半導體結構,但元件仍能正常工作 將仍有可靠性的問題 元件將過早發生故障 需花費更多心力才能 修復造成的損失更大 若元件組裝至系統 故障將難以發現 做好ESD防制計劃將 有效創造優勢Latent ESD Failures ESD傷及部分半導43故障分析基本步驟故障分析基本步驟靜電放電對產品的影響找出找出PC板上之故障元件板上之故障元件基本電性量測基本電性量測DecapsulateX-ray lnspection定位故障點定位故障點Liquid CrystalEMMI(Backside)Optical Microscope Delayer Cross-section故障分析基本步驟靜電放電對產品的影響找出PC板上之故障元件44Requirement for EMMI靜電放電對產品的影響 After Decap and Uncovered Socket (If Socket is Necessary)Pin Assignment power&ground pins Applied Voltage&Current Lightless Device Back-side Detection polishRequirement for EMMI靜電放電對產品的影45ESD/EOS靜電放電對產品的影響 時間時間 ESDns EOS(Electrical Over-Stress)s 能量能量 E=iv dtESD/EOS靜電放電對產品的影響 時間46電子元件及產品之電子元件及產品之ESD測試測試靜電放電實務 電子元件及產品之ESD測試 靜電放電的模型 如何進行元件ESD測試 傳輸線觸波產生器測試 系統產品的ESD測試 ESD行政配套措施行政配套措施 電子產品在製造作業中之靜電防制措施電子產品在製造作業中之靜電防制措施電子元件及產品之ESD測試靜電放電實務 電子元件及產品之47靜電放電的模型靜電放電的模型電子元件及產品之ESD測試 靜電放電的模型 人體帶電模型(Human Body Model,HBM)Discharge to the Device 機器帶電模型(Machine Model,MM)Discharge to the Device 元件帶電模型(Charged Device Model,CDM)Discharge from the Device靜電放電的模型電子元件及產品之ESD測試 靜電放電的模型48Human Body Model電子元件及產品之ESD 測試 模擬由站立個人之手指尖端放電至元件的現象Human Body Model電子元件及產品之ESD 測49HBM的波形的波形電子元件及產品之ESD測試 lpeak=1.33A(for 2 KV)Rise time=2 10 nsHBM的波形電子元件及產品之ESD測試 lpeak=1.50HBM的基本防制規則的基本防制規則電子元件及產品之ESD測試 HBM是最古老且最常發生的模式,但並非 最嚴重的危害模式 不同模型的不同模型的ESD事件對元件會造成不同的破壞事件對元件會造成不同的破壞 HBM敏感度02kV的元件 CCDS,Thin Film Resistors,MR Heads,Laser Diodes.ANSI/ESD S 20.20提供了HBM 100V的行為準則 須對EPA及其他的防制計劃進行週期性的稽核HBM的基本防制規則電子元件及產品之ESD測試 HBM是51Machine Model電子元件及產品之ESD測試 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 Machine Model電子元件及產品之ESD測試 52HBM與與MM波形的比較波形的比較電子元件及產品之ESD測試 MM的電容值較的電容值較HBM大大儲存的電荷較多儲存的電荷較多 R很小很小電流較大電流較大,速度較快速度較快HBM與MM波形的比較電子元件及產品之ESD測試 MM的53Machine Model電子元件及產品之ESD測試 未妥善接地的儀器設備 電荷儲存於雜散電容中 導線中絕緣體與導體間 亦會儲存電荷 導體接觸或插入儀器、PCB時發生電荷移轉Machine Model電子元件及產品之ESD測試 未54Charged Device Model電子元件及產品之ESD測試 放電時放電時,1ns內電流可上升到內電流可上升到15A 再高頻時再高頻時,電容幾乎可視為短路電容幾乎可視為短路 因此因此CDM電流會由電流會由Gate oxide放電放電 Die size較大的元件較大的元件CDM較嚴重較嚴重 電容較大儲存電荷較多 製程越先進Gate oxide越薄Charged Device Model電子元件及產品之E55Charged Device Model電子元件及產品之ESD測試 I=充電時充電時,t很長很長 電流很小電流很小 不易造成破壞不易造成破壞 Charged Device Model電子元件及產品之E56Charged Device Model電子元件及產品之ESD測試 現代自動化組裝之製造環境中現代自動化組裝之製造環境中 最重要的最重要的ESD模型模型 觀念簡單,再生困難 速度快,難保護 CDM Event的來源的來源 測試機台 自動插件 IC的包裝(Tube)Charged Device Model電子元件及產品之E57ESD Sensitivity 測試測試-CDM電子元件及產品之ESD測試 CDM測試的充電方法測試的充電方法 Direct-charging Method Field-induced Method CDM測試的放電方法測試的放電方法ESD Sensitivity 測試-CDM電子元件及產品58ESD by Induction電子元件及產品之ESD測試A)DEVICE IN STATIC FIELD B)FIRST EVENT-GROUNDING IN FIELD C)DEEICE LEFT WITH NET D)SECOND EVENT-GROUNDING IN CHARGE LATER STEPESD by Induction電子元件及產品之ESD測試59ESD的三種模型的三種模型電子元件及產品之ESD測試 HBM與與MM人體、機器或環境帶電人體、機器或環境帶電 MM造成的故障與HBM類似,但電壓卻遠低於HBM,速度 亦較HBM快 CDM元件帶電元件帶電 模擬一帶電的元件經由 一腳接地而放電的現象 造成ESD故障的主要原因 上升時間最快速ESD的三種模型電子元件及產品之ESD測試 HBM與MM60電子產品之電子產品之ESD破壞模式介紹破壞模式介紹電子元件及產品之ESD測試 靜電放電的模式靜電放電的模式 HBM-人體充電及放電 MM-起子,手工具充電及放電 CDM-IC或PCB摩擦充電後碰觸到接地的手上、金屬、導電材料上 FIM-感應充電及放電 Induced Charge and Discharge 靜電環的功效靜電環的功效 靜電消散材料對靜電消散材料對CDM的抑制的抑制電子產品之ESD破壞模式介紹電子元件及產品之ESD測試 61Why ESD Test?電子元件及產品之ESD測試 為何要作為何要作ESD測試測試?靜電敏感零組件(ESD-Sensitive Item)分級 故障分析設計改善、製程改善 影響影響ESD Sensitivity之因素之因素 ESD之來源及其特性 元件之種類 IC,MR,FPD 小尺寸、高工作頻率、高電路密度 半導體製程 保護線路之設計Why ESD Test?電子元件及產品之ESD測試 62ESDS元件敏感等級元件敏感等級電子元件及產品之ESD測試 ESDS元件敏感等級元件敏感等級-Human Body Model ESD STM5.1-1998 ESD/JESD22-A114-B:2000 Class Voltage Range Class 0 250V Class 1A 250V to 500V Class 1B 500V to 1000V Class 1C 1000V to 2000V Class 2 2000V to 4000V Class 3A 4000V to 8000V Class 3B 8000 VESDS元件敏感等級電子元件及產品之ESD測試 ESDS63ESDS元件敏感等級元件敏感等級電子元件及產品之ESD測試 ESDS元件敏感等級元件敏感等級 Machine Modle ESD STM5.2-1999 EIA/JESD22-A115-A:1997*Class Voltage Range Class M1(A)*200V Class M2(B)*200V to 400V ESDS元件敏感等級電子元件及產品之ESD測試 ESDS64ESDS元件敏感等級元件敏感等級電子元件及產品之ESD測試 ESDS元件敏感等級元件敏感等級 Charged Device Model ESD STM5.3.1-1999 Class Voltage Range Class C1 125V Class C2 125V to 250V Class C3 250V to 500V Class C4 500V to 1000V Class C5 1000V to 1500V Class C6 1500V to 2000V Class C7 2000 V EIA/JESD22-C101-A:2000 Class Voltage Range Class 200V Class 200V to 500V Class 500 V to 1000V ESDS元件敏感等級電子元件及產品之ESD測試 ESDS65IC的的ESD規格規格電子元件及產品之ESD測試 HBM MM CDM “Okay”2kV 200V 1kV “Safe”4kV 400V 1.5kV “Super”10kV 1kV 2kV 由所有測試結果中的最低值決定IC的ESD規格電子元件及產品之ESD測試 66ESD Sensitivity 測試標準測試標準電子元件及產品之ESD測試 Human Body Model(HBM)MIL-STD-883D Method 3015.7 ESD STM5.1-1998 EIA/JESD22-A114-B:2000 Machine Model(MM)EIAJ-IC-121 Method 20 ESD STM5.2-1999 EIA/JESD22-A115-A:1997 Charged Devic Model(CDM)ESD STM5.3.1-1999 EIA/JESD22-C101-A:2000ESD Sensitivity 測試標準電子元件及產品之E67ESD Sensitivity 測試測試電子元件及產品之ESD測試 測試電壓測試電壓 參見EIA/JEDEC Standard對於ESDS元件敏感等級之電壓值 每一腳位同一電壓值、同一電壓極性測試次數每一腳位同一電壓值、同一電壓極性測試次數 ESDA Standard:3 pulses(STM5.1:2001 HBM 1pulse)EIA/JEDEC Standard:HBM,MM:1 pulse CDM:5 pulses 測試時間間隔測試時間間隔 ESD Standard:1s(STM5.1:2001 HBM0.3s)EIA/JEDEC Standard:HBM:0.3s MM:0.5s CDM:0.2sESD Sensitivity 測試電子元件及產品之ESD68ESD Sensitivity 測試測試電子元件及產品之ESD測試 Pin Combinations(For HBM,MM ESD Test)每支腳VS.每組電源腳 非電源腳VS.其他非電源腳 離散元件(Discrete components)須測試每種組合 (one pin to one pin)不同的測試電壓值極不同的pin combination允許 更換另一組sample (ESD STM5.2)運算放大器之反相輸入腳 VS.對應之 非反相輸入腳ESD Sensitivity 測試電子元件及產品之ESD69ESD Sensitivity 測試測試電子元件及產品之ESD測試 樣本數樣本數(Sample Size)至少3個元件 增加Sample之數量 故障分析設計改善、製程改善 避免對high pin-count元件之誤判 Failure Criteria Functional Test ESD stress後,盡快在最高工作頻率下進行完整功能測試 Leakage current Absolute or Relative Comparison Open or ShortESD Sensitivity 測試電子元件及產品之ESD70元件之元件之ESD保護線路簡介保護線路簡介ESD Protection Circuit簡介 如同在如同在IC內部安裝避雷針內部安裝避雷針,並安排適當之並安排適當之 路徑導掉電流路徑導掉電流 困難困難 Small geometry devices High ESD robustness Fast operating speeds元件之ESD保護線路簡介ESD Protection Ci71Technology RoadmapESD Protection Circuit簡介Feature Size(m)321.510.80.50.350.250.18Junction Depth(m)0.80.50.40.350.30.250.20.180.15Oxide Thickness(?500400300200150100705030LDDNONOYESYESYESYESYESYESYESSalicideNONOYESYESYESYESYESYESYESHot CarrierDegradationESD DegradationLDDSalicideProcess OptimizationFor ESDTechnology RoadmapESD Protect72LDD 與與 SilicideESD Protection Circuit簡介 NMOS with silicded diffusion (for internal devices)Source Gate Drain Silicide SSilicide LDDP-SubstrateN+N+LDD 與 SilicideESD Protection 73理想的保護線路理想的保護線路ESD Protection Circuit簡介 V DDPFIMARY ESDPROTECTIONSECONDARYESD PROTECTIONPRIMARYESDPROTECTIONSECONDARYESDPROTECTIONINTERNALCIRCUITPOWER RAILESD CLAMPESDCLAMPESD CLAMPPADPAD VSS 理想的保護線路ESD Protection Circuit74用於用於ESD保護線路之元件保護線路之元件ESD Protection Circuit 簡介 Resistor(diffusion,well and Poly resistors)Diode Thin-oxide(Gate-oxide)NMOS/PMOS Thick-oxide(Field-oxide)devices SCR Enhanced Protection Devices GCMOS LVTSCR用於ESD保護線路之元件ESD Protection Ci75Thin-oxide NMOSESD Protection Circuit簡介Bipolar action induced by Snap-back of MOFS transistorThin-oxide NMOSESD Protection76理想的保護線路理想的保護線路ESD Protection Circuit簡介 理想的保護線路應具備下列特性理想的保護線路應具備下列特性 當ESD event發生時,可提供IC有效率的放電路徑 對正常的/O訊號無影響,且當IC正常工作時處於 不動作狀態 儘可能降低輸入電容及電阻值 (不應影響/O訊號延遲的規格)在合理的layout面積下可耐受高ESD Stress (layout面積儘可能縮小)不易發生latch-up的現象 (/O與保護線路的元件皆需以guard rings圍繞)與一般製程技術相符合理想的保護線路ESD Protection Circuit77It2 V.S.ESD Level電子元件及產品之ESD測試 HBM ESD Level(1500+R device)It2 It2 ESD Level Protection Device With High ESD Level High Secondary Breakdown Current How to measure the It2 of ESD protection devices?TLP System(Transmission Line Pulsing System)It2 V.S.ESD Level電子元件及產品之ESD78電子產品之電子產品之ESD測試測試電子元件及產品之ESD測試 測試目的測試目的:模擬人體或手持工具之帶靜電模擬人體或手持工具之帶靜電,對電子產品放電所造成之影響對電子產品放電所造成之影響 測試點測試點:產品之所有接觸面產品之所有接觸面電子產品之ESD測試電子元件及產品之ESD測試 測試目的79System-Level ESD Spec.電子元件及產品之ESD測試 IEC 61000-4-2:Electromagnetic Comoatibility(EMC)Part 4:Testing and measurement techniques-Session 2:Electrostatic discharge immunity Test.測試電壓(電子電機產品及家用電器攜帶式工具等產品)放電次數放電次數:正負極性至少各正負極性至少各10次次 試驗間隔試驗間隔:1秒鐘秒鐘 A(無影響無影響),B(自動恢復自動恢復),性能判定性能判定:Criteria C(需需Reset),D(永遠損壞永遠損壞)Level Contact Discharge(模擬金屬器械或工具,含垂直/水平感應耦合放電)Air Discharge(模擬人體)1 2 kV 2kV 2 4 kV 4 kV 3 6 kV 8 kV 4 8 kV 15 kVSystem-Level ESD Spec.電子元件及產品80IEC 61000-4-2電子元件及產品之ESD測試 測試環境條件 環境溫度 15 to 35 相對溼度 30%to 60%大氣壓力 860 mbar to 1060 mbar(1 mbar=1013 mbar)Test Set-up Ground Reference Plane(GRP)的材料為銅或鋁時厚度需大於 0.25mm,其他金屬材料則需大於0.65mm GRP及EUT(Equipment under Test)皆須接地 GRP面積需大於1m2(視EUT大小而定),且四個邊都要大於EUT 0.5m以上 EUT與測試實驗室的牆及任何其他金屬結構需保持1m以上的 距離 置於GRP上之木桌高度為0.8mIEC 61000-4-2電子元件及產品之ESD測試 測81Test Procedure電子元件及產品之ESD測試 Indirect application of the discharge Horizontal Coupling Plane(HCP)及 Vertical Coupling Plane(VCP)的材料與厚度必須跟GRP相同 HCP面積為1.6 m0.8 m,VCP面積為0.5 m0.5 m HCP及VCP與GRP間須以一導線兩端各串接470k電阻連接 HCP與EUT間須以0.5mm厚之絕緣物隔開 VCP與EUT須間隔0.1m 進行HCP測試時,測試頭與EUT須距離0.1m EUT的四個面皆須進行測試Test Procedure電子元件及產品之ESD測試 82EMI Problem電子元件及產品之ESD測試 ESD事件可能因發出電磁波而造成EMI問題 造成設備誤動作或不正常關機 解決方法解決方法 妥善接地妥善接地 使用離子產生器使用離子產生器 控制溼度控制溼度 EMI Problem電子元件及產品之ESD測試 ESD83系統產品之系統產品之ESD保護方法保護方法電子元件及產品之ESD測試 機構設計機構設計(Mechanical design)Placement of parts Chassis design Wiring layout and locations Electrostatic Shielding Human engineering Magnetic Core Firmware Design Watch Dog Timer 系統產品之ESD保護方法電子元件及產品之ESD測試 機構84組裝階段之組裝階段之ESD保護保護電子元件及產品之ESD測試 Electrical Design Protection at the Assembly Level Selection of parts of lower susceptibility ESDS Classification ESD Control Program Transient suppressort varistor,diodes,longer transient require large device dimension which means high capacitance degraded performance at high frequency Others組裝階段之ESD保護電子元件及產品之ESD測試 Elec85ESD行政配套措施行政配套措施靜電放電實務 ESD行政配套措施 制定靜電防制計劃 實施人員教育訓練 查核現場ESD防護作業 電子產品在製造作業中之靜電防制措施電子產品在製造作業中之靜電防制措施ESD行政配套措施靜電放電實務 ESD行政配套措施86如何建立如何建立ESD防制計劃防制計劃ESD行政配套措施 公司內應建立ESD團隊 全職的團隊主持人:負責發展、管理及編訂整個計 化的預算。並提供內部的ESD相關諮詢。團隊成員:研發、製造、客服、品保、教育訓練.評估整個組織、設備、製程及損失 了解整個生產環境以及ESD可能對其產生的衝擊 分析產品故障的原因是否與ESD有關聯 如何建立ESD防制計劃ESD行政配套措施 公司內應建立E87如何建立如何建立ESD防制計劃防制計劃?ESD行政配套措施 配合ISO-9000系列建立一份屬於自己公司的完整 靜電防制計劃 將其計劃內容文件化 參考ANSI ESD S20.20與ISO 9000的相關要求 產品分級、區域分級、人員分級 蒐集資料以尋求最高管理階層的支持 品質資料、可靠度資料、發生ESD故障所導致的損失、ESD對客服人員及產品功能所產生的衝擊 針對ESD防制制定簡短的公司政策說明 如何建立ESD防制計劃?ESD行政配套措施 配合IS88如何建立如何建立ESD防制計劃防制計劃?ESD行政配套措施 人員訓練計劃 針對所有員工進行ESD週期性訓練,以了解公司的 ESD防制計劃及程序 給予線上人員良好的訓練是相當重要的 規劃與設置查核系統 訂定查表 在確立與實施ESD防制計劃中的各項需求後,相關的查核表便應建立 週期性評估ESD防制計劃並進行工廠稽核 向最高管理階層、ESD團隊及其他員工回報結果 量化ESD防護的成效 品質、可靠度及利潤的改善如何建立ESD防制計劃?ESD行政配套措施 人員訓練計89實施人員教育訓練實施人員教育訓練ESD行政配套措施 新進人員與週期性訓練課程 初始的訓練應由參加課程開始 運用多媒體效果達到較不枯燥的方式,讓同仁 體驗ESD對於自已和公司的影響 善用佈告欄及業務通告 播放錄影帶及光碟 使用電腦輔助軟體 技術論文、研究成果、相關標準、規格 設備文件及其他相關ESD防制教材 實施人員教育訓練ESD行政配套措施 新進人員與週期性訓練90如何有效的進行訓練課程如何有效的進行訓練課程ESD行政配套措施 所有相關員工皆須接受訓練 內容包含ESD簡介、公司的ESD防制計劃、各員工在計劃中所扮演的角色 實例的介紹,配合各類改善活動進行 在不同組織、工廠、國家所舉辦的課程,內容也應具有一致性 考慮以測驗或檢定的方式瞭解學習結果 透過工廠回報管道及稽核結果瞭解實際實施狀況如何有效的進行訓練課程ESD行政配套措施 所有相關員工皆91人員訓練課程人員訓練課程Developing training plan;Ref:ESD TR20.20 選擇適任的講師 需對公司的ESD計劃、工作程序及相關規定有相當程度 的瞭解 人員具不同文化背景時 注意其風俗習慣與宗教信仰 注意教育背景、經驗及年齡的差異 在安全而輕鬆的環境下進行 可針對個別需求提供不同的單元 進階課程中應強調不同業務需求下的考量 強調的重點應針對不同群體而進行增刪 管理階層、工程師、線上人員、客服人員人員訓練課程Developing training pla92查核現場查核現場ESD防護作業防護作業Auditing;Ref:ESD Association Web Site 完整的標準與清楚定義之作業程序 量測電阻及廠區中電場的分布概況 靜電壓表、寬域電阻計、接地測試器 所有執行ESDC以保護ESDS ltems的區域皆進行查 核工作 進料檢驗、倉庫、組裝、測試分析、研究發展、包裝、客服檢修、辦公區及實驗室、無塵室 所有人員、設備、靜電環、地板、衣物、工作表面、訓練紀錄、接地 定期查核防護設施是否正常工作 人員是否依相關規定執行查核現場ESD防護作業Auditing;Ref:ESD93查核現場查核現場ESD防護作業防護作業Auditing;Ref:ESD Association Web Site 時常且週期性的進行查核 可對每個部門以抽樣的方式決定受查核的工作區 詳實的紀錄及完成查核報告 品質目標達程度、矯正措施、符合ISO-9000系統要求 稽核時若發現缺點則需提出有效的矯正措施 對人員在訓練、更改標準文件或作業程序要求、改進 現有的設備查核現場ESD防護作業Auditing;Ref:ESD94查核現場查核現場ESD防護作業防護作業Auditing;Ref:ESD Association Web Site1.是否有曾分析公司現有產品的是否有曾分析公司現有產品的ESD敏感程度並作敏感程度並作 分級分級?若有分級若有分級,生產過程是否有標示生產過程是否有標示?對於對於ESD 較敏感的元件是否有作特殊分類的處理較敏感的元件是否有作特殊分類的處理?2.在工作區域中是否有在工作區域中是否有ESD防護的說明及文件防護的說明及文件?3.有沒有定期針對靜電防製作內部訓練有沒有定期針對靜電防製作內部訓練?在訓練課在訓練課 程中是否涵蓋了公司靜電防制稽核的缺點說明程中是否涵蓋了公司靜電防制稽核的缺點說明?4.工廠是否有工廠是否有ESD回報的管道回報的管道?多久定期檢查設備多久定期檢查設備?查核現場ESD防護作業Auditing;Ref:ESD95查核現場查核現場ESD防護作業防護作業Auditing;Ref:ESD Association Web Site5.包裝材料有異變時如何去查驗?查驗的方法?6.分包商的ESD防制計劃是否有 確實執行?多久稽核一次?7.工廠內除了生產線以外的其他 區域,如維修部、工程部、進料 檢驗區、庫房等,是否也具同 樣的模式管理?8.工作環境的靜電是否高於標準?何為標準?查核現場ESD防護作業Auditing;Ref:ESD96靜電放電對產品的影響靜電放電對產品的影響靜電放電實務 電子產品在製造作業中之靜電防制措施 Basic Principles 接地系統 EPA中需注意之措施 電子產品之包裝與運送靜電放電對產品的影響靜電放電實務 電子產品在製造作業中之97Voltage Suppression電子產品在製造作業中之靜電防制措施 電壓抑制 帶電物體之電場強度分布,會因其附近的 接地導體而快速減弱 使用靜壓表量測時的注意事項 在靜電放電防制上的應用Voltage Suppression電子產品在製造作業中98靜電問題的對策靜電問題的對策電子產品在製造作業中之靜電防制措施 作業人員的頭髮作業人員的頭髮 +8,000 Vd=31cm?以靜電壓表確認,距離皮膚表面5cm以內,因 電壓抑制的效果,靜電壓可降至+300 V以下 作業人員的衣著作業人員的衣著 需要抗靜電衣嗎?(整齊洗衣與量測之成本)靜電問題的對策電子產品在製造作業中之靜電防制措施 作業人99靜電問題的對策靜電問題的對策電子產品在製造作業中之靜電防制措施 識別識別 摩擦-2.000V 31cm?以靜電壓表確認,識別證佩帶於人員身上後,電壓 即下降至500V以下 紙張、紙製標籤紙張、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)靜電問題的對策電子產品在製造作業中之靜電防制措施 識別100Basic PrinciplesRef:ESD Association Web Site 於設計產品時將於設計產品時將ESD敏感程度加入考量敏感程度加入考量 盡量避免使用靜電敏感元件 在元件、電路板、裝配品或設備內部提供保護措施 訂定工作環境中的靜電防制等級訂定工作環境中的靜電防制等級 瞭解所使用零組件的敏感程度 瞭解你所製造或運送的產品之敏感程度 確立靜電放電防護區域確立靜電放電防護區域(EPA)的範圍的範圍 明確將所有的導電及靜電消散材料接地Basic PrinciplesRef:ESD Asso101Basic PrinciplesRef:ESD Association Web Site 消除或減少電荷產生的機會消除或減少電荷產生的機會 儘可能淘汰掉容易產生電荷的製程或材料 其餘的製程或材料亦須接到同一電位上 消散與中和已產生的靜電荷消散與中和已產生的靜電荷 使用導電或靜電消散材料並適當的接地。且儘可能使用靜 電消散材料以控制放電速率 絕緣材料上的靜電荷無法利用接地的方式消除,應使用離子 產生器中和其上的電荷 保護產品保護產品 適當地將零組件及半成品接地 使用適當的材料來包裝及運送敏感性產品Basic PrinciplesRef:ESD Asso102接地系統接地系統電子產品在製造作業中之靜電防制措施 ESD 6.1 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ESD 元件受到破壞。其他相關標準 ANSI/NFPA 70-1990 ANSI/IEEE Std 142-1982 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 地系統必須要有限流電阻。接地系統電子產品在製造作業中之靜電防制措施 ESD 6.103接地系統接地系統電子產品在製造作業中之靜電防制措施 ESD 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)Ground(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(Earth)間具零電位差接地系統電子產品在製造作業中之靜電防制措施 ESD Gr104一般工作接地系統一般工作接地系統電子產品在製造作業中之靜電防制措施ESD接地點的量測 DC歐姆計:量測範圍0.11M10%,開路電壓必須 大於1.5V ESD Common Point Ground(共地點)到Equipment Ground 必須小於1 ESD Common Point Ground到ESD Protective Materials and Devices(ESD防護材料或設備)必須小於1(如果有保護 電阻則必須加上其值)一般工作接地系統電子產品在製造作業中之靜電防制措施ESD接105接地問題的對策接地問題的對策電子產品在製造作業中之靜電防制措施 輔助接地輔助接地(Auxiliary Grounds)若設備接地也同時存在,則須與其連接 常見的輔助接地 地樁 建物的金屬結構 金屬水管接地問題的對策電子產品在製造作業中之靜電防制措施 輔助接106靜電環靜電環(Wrist Strap)功能功能:主要為防止HBM對於ESDS元件的破壞 型式型式:金屬、紡織品;錶帶式、鬆緊帶式、黏帶式 安全性安全性:必須要有限流電阻(通常約為1M,250V,1/4W)來 保護人體安全,接地線與靜電環分離的拉力為1-5l 須限流至0.5mA以下(240 VAC至少需800k 若無限流電阻則必須以紅色標示(MIL-STD-202 Method 2.5&Method101)靜電環(Wrist Strap)功能:主要為防止H107靜電環問題的對策靜電環問題的對策 無線靜電環無線靜電環(Cordless Writs Strap)原理:Corona discharge 以靜電壓表實際量測人體帶電量2kV 手套的使用手套的使用 潔淨室內的一般要求 靜電消散時間(Static-decay time)2 sec?(FED-STD-101,Method 4046)量測其表面電阻率Static Dissipative?戴上手套後是否需要再帶靜電環?靜電環問題的對策 無線靜電環(Cordless Writs108工作表面的量測工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 ESD 4.1-1997 主要目的主要目的:使用標準的量測設備,量測靜電放電防護工 作表面之表面電阻值以評估其特性 其他相關標準其他相關標準 ASTM F150 NFPA 99 測試設備測試設備 可提供100V和10V測試電壓,誤差在10%以內的高 電阻計,量測範圍由10k100G 兩只5 lb.直徑2.5 inch的測試電極工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 ESD109工作表面的量測工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 測試時機 1.環境和材料評估測試 2.新配置的設備驗收 3.定期的測試 環境和材料評估測試-低溼度測試 溼度12%3%R.H;溫度231;預先放置時間4872小時 測試電壓為10 V/100 V 表面必須用70%的IPA清洗 測試結果必須紀錄最大、最小值 測試樣品大小:10”24”6個,樣品本身必須有二個接地點 測試點:Resistance to ground and resistance top-to-top工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 測試時110工作表面的量測工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 環境和材料評估測試-高溼度測試 溼度50%5%R.H.;溫度23 1;預先放置時間4772小時 測試電壓為100V 表面必須用70%的IPA清洗 測試結果必須紀錄最大最小值 測試樣品大小:10”24”6個 樣品本身必須有兩個接地點 測試點:Resistance to ground and resistance top-to-top 工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 環境和111工作表面的量測工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 先將工作表面以70%的IPA清洗並風乾15分鐘後,方始進行量測 Resistance to Groundable Point(s)測試電壓為100V,測試結果必須紀錄最大最小值 測試點分別為A,B,C,D,E五點 A:距離Groundable point(s)3”位置 B.C.D:距離每個角落2”位置 E:中心點 Resistance Point-to-Point 測試電壓為100V 測試點如下 A:水平距離10”位置 B:垂直距離10”位置 C:左斜對角線各角落距離為2”D:右斜對角線各角落距離為2”工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施 先將工112工作表面的量測工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施定期檢查定期檢查 不要清洗工作表面,且移開所有ESD元件 以新配置驗收方法來量測Resistance to Groundable Point(s)以及Resistance Point-to-Point 若測試不合格時,清洗後再重新測試 建議允收標準 Resistance to Groundable Point(s):between 1 106and 1 109 Resistance Point-to-Point1 M工作表面的量測電子產品在製造作業中之靜電防制措施定期檢查113地面材料電阻特性測試地面材料電阻特性測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施ANSI ESD S7.1-1994 測試目的:量測地面材料的電阻特性(其量測結果為 電阻值,而非電阻率)相關測試標準 NFPA-99;ASTM-F150 測試種類 環境和材料評估測試 新鋪設完成的驗收地面材料電阻特性測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施AN114地面材料評估測試地面材料評估測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施 測試條件 樣品數:12”24”5片,放置時間至少72小時 清洗表面:使用70%IPA 清洗待測表面 測試電壓為:100V 溼度:12%(3%)和50%(5%)R.H.溫度:23 1 測試設備 可提供100V和10V誤差在10%以內的高電阻計,量測範圍可由 10k100G及兩只重量5lb.直徑2.5inch的電極。電極表面為導電橡膠,其在金屬表面上的電阻必須小於1k (at 10V DC)。測試結果必須紀錄最大、最小值。地面材料評估測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施 測試115地面材料評估測試地面材料評估測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施量測方式 Resistance to Groundable Point(s)Resistance Point-to-Point地面材料評估測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施量測方116鋪設配置完成的驗收鋪設配置完成的驗收電子產品在製程作業中之靜電防制措式 測試前使用70%IPA清洗電極並風乾 Resistance to Groundable Point 每5000 Sq.ft (464.5 m2)必須測試五點 Resistance Point-to-Point 每5000 Sp.Ft 必須測試 五區,每區測試點間的距 離應至少為36”鋪設配置完成的驗收電子產品在製程作業中之靜電防制措式 測117地面材料電阻特性測試地面材料電阻特性測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施地板定期簡易測試地面材料電阻特性測試電子產品在製造作業中之靜電防制措施118地板問題的對策地板問題的對策 靜電防護地板需配合靜電 防護鞋、鞋環、輪子及裝 載器具使用 於鋪設導電地板的區域使 用華輪椅?導電地墊 可使用於無導電地板的工 作區,並搭配靜電鞋地板問題的對策 靜電防護地板需配合靜電119地板的清潔問題地板的清潔問題 地板清潔液之挑選 黏塵地顫的使用地板的清潔問題 地板清潔液之挑選120搬運台車的接地搬運台車的接地 絕緣輪胎車移動時易與地面摩擦而累積靜電 拖鐵鍊 更換為導電輪 搬運台車的接地 絕緣輪胎車移動時易與地面摩擦而累積靜電121包裝袋的種類包裝袋的種類電子產品在製造作業中之靜電防制措施 成品成品/半成品工廠內的運送半成品工廠內的運送 使用普通透明塑膠袋、半透明metalized塑膠 袋、導電袋、或是鋁箔袋(0.25 mil as a Faraday cage)?包裝袋的種類電子產品在製造作業中之靜電防制措施 成品/半122靜電安全包裝靜電安全包裝電子產品在製造作業中之靜電防制措施 作放電測試(discharge test)以滿足自己的需求為原則 靜電安全包裝(SSP)並不一定必須滿足 Faraday cage的條件靜電安全包裝電子產品在製造作業中之靜電防制措施 作放電測123ESD防護的標示防護的標示電子產品在製造作業中之靜電防
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