ESD防静电介绍课件

按一下以编辑母片标题样式,按一下以编辑母片文字样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,ESD,防静电知识讲解,ESD,防静电知识讲解,什么是静电放电,(ESD),静电如何形成,半导体产品抗静电能力,ESD,的影响质量方式,组件被,ESD,破坏之原因及型态,ESD,破坏分析,静电防护,各类常用静电防护材料,各种静电标示警告,制程对,ESD,之要求,什么是静电放电,(ESD),严寒的冬天，当您脱下暖和的毛衣，您会听到哔哔啪啪声,干燥的冷天，当伸手去开车门或窗户，会感到触电的感觉,用手去抚摸家里的猫，您会发现猫竟然怒发冲冠,这些就是静电瞬间泄放,(ESD),所主导产生的现象,ESD-Electro Static Discharge,其实静电并不仅由 人为 才会产生，例如,空中对流的云层,沙漠中随风飘起的砂,1,ESD,防静电知识讲解,静电如何形成,静电是史载最早发现的一种,电,静电其实是自从有人类以来，就影响着人类的生活,公元前 640年，希腊哲学家 THACES,（撒奇,)把琥珀(Amber),摩擦后发现可以吸附毛发，而开始知道静电的存在,静电的形成,导 体 具有可移动的电子或价电子(Valence Electrons)在原子,结构的最外层，其受原子核,(Nuclei),的束缚最小，当受到外 来电场的吸引而移动,(,产生电流,),，此类物质称为导体,绝缘体 ,缺乏上述,之可移动的电子或价电子的物质,，称为绝缘体,2,ESD,防静电知识讲解,以物体抗静电性来区分材质,导电性(Conductive)材质:表面电阻系数在 105/square 以下,静电衰减性(Static Dissipative)材质:表面电阻系数介于105 1012/square,抗静电性(Anti-Static)材质:表面电阻系数介于109 1012 /square,绝缘体(Insulator)材质:表面电阻系数介于 1012 /square以上,摩擦生电,3,7P,+,7P,+,7P,+,7P,+,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,平衡原子 1,e,-,平衡原子 2,帶負電原子,帶正電原子,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,摩,擦,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,ESD,防静电知识讲解,物质产生静电大小排列如下表，其中愈正性与愈负性物质互相摩,擦产生之静电愈大,Air 空气 Amber 琥珀,Asbestos石棉Acetate Rayon 人造丝,Aluminum 铝 Brass,Silver 黄铜,银,Cotton 棉 Gold,Platinum金,白金,Fur 皮革 Hard Rubber 橡胶,Glass 玻璃 Orlon 奥龙,Hands 手 Polyester,多元脂,Human Hair 头发 Poly urethane PU聚亚氨脂,Lead Hand 石墨 Polyvinyl PVC聚氯乙烯,Mica 云母石 Polyethylene PE聚乙烯,Nylon 尼龙 PolypropylenePE聚丙烯,Paper 纸 Sealing Wax 蜡,Rabbit Fur 兔毛 Silicon 硅,Silk 丝 Sulfur 硫磺,Steel 钢丝 Teflon 铁弗龙,Wool 羊毛 Nickel,Copper镍,铜,Wood 木材,4,Negative,负 性(-),Positive,正 性(+),ESD,防静电知识讲解,静电就在您的周围,人在走路或跑步就可以产生可观的静,电，下面是一个量测人体静电的实验,静电压量表 不锈钢板 人,(,不带静电环,),(Static Locator)(12x 12),绝缘架,量测时温度为,24.5,，相对湿度,RH,为,55%,一般地面,5,鞋子(皮鞋或球鞋),导 线,ESD,防静电知识讲解,7,工作场所中常见的静电产生物质或活动：,工作桌面 一般的塑料、上腊、上漆。,地 板 水泥地板、一般塑料地板。,衣 服,人造纤维衣服、一般非导电鞋、抹布。,椅 子 木材椅、塑料椅、玻璃纤维椅。,包装及运送,塑料袋、泡棉、保丽龙、塑料盒。,组装、加工、测试、修理,喷雾清洁剂、吸锡器、铬铁、刷子,、塑料带、热气、烤箱、复写纸。,ESD,防静电知识讲解,半导体产品抗静电能力,抗静电能力之量测(Human Body Model),依 MIL-STD-883，Method 3015，测试线路图：,1.Input(A),Common(B)2.Output(B),Common(A),3.Input(A),Output(B)4.V,+,(A),Common(B),5.V,+,(B),Common(A),8,ESD,防静电知识讲解,抗静电能力之分类,依上述量测方法得到的结果，可将材料之抗静电能力区分为,Category A,与,Category B(,早期,MIL,分法,),类别 耐电压(Min.Volts)材料防静电包装保护需求,A 20 2000,防静电管及导电袋,B 2000,防静电管及防静电袋,由上可知，大体而言只要,100V,以上的静电压就可以对半导体产,生伤害，故,ESD,之防护工作，我们不可不慎。,而基本上，不同Category 之半导体可以不同的等级来做ESD防护，但为方便于处理，通常都以处理较严密的Category A,来做防护措施。,10,ESD,防静电知识讲解,11,ESD,对人体会造成伤害吗？,家中的,110V,、,220V,常常因为使用不慎造成伤亡，那,ESD,是否会,对人体造成伤害呢？,造成肌肉或心脏麻痹主要的是,电流，尤其是交流电流。,电流对人体伤害分析表(MIL-STD-454)。,电 流 大,(,毫安、,mA),AC (60Hz),DC,结 果,0-1 0-1,有知觉,1-4 4-15,感到惊讶,4-21 15-80,有反射动作,21-40 80-160 肌肉麻痹,40-100 160-300 休克,100 以上 300 以上 立即死亡,ESD,防静电知识讲解,什么是静电放电,(ESD),静电如何形成,半导体产品抗静电能力,ESD,的影响质量方式,组件被,ESD,破坏之原因及型态,ESD,破坏分析,静电防护,各类常用静电防护材料,各种静电标示警告,制程对,ESD,之要求,ESD,防静电知识讲解,12,ESD,的影响质量方式,1.人体放电模式(Human Body Mode,HBM),顾名思义知道此为借由人体于走动摩擦产生静电，而影,响到组件的模式；,人 体,元 件,(HBM),-,-,ESD,防静电知识讲解,C.N.Tsai,99/01/11,13,2.电场感应模式(Field Induced Mode,FIM),指由于外来电场感应产生电荷，巧遇机缘而将电荷引,导接地引起的模式,3.充电组件模式(Charged Device Mode,CDM),上述,FIM,模式中当组件被移离开电场或接地时，就变,成,CDM,模式,元 件,外在電場感應電荷,接地造成ESD放電 (FIM),(Field),E,(Grounded),元 件,接地消失,移離電場,(CDM),(Field),ESD,防静电知识讲解,14,组件被,ESD,破坏之原因及型态,静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会,产,生放电电流。这三种特性能对电子组件的三种影响：,1.,静电吸附灰尘，降低组件绝缘电阻（缩短寿命）。,2.,静电放电破坏，使组件受损不能工作,(,完全破坏,),。,3.,静电放电电场或电流产生的热，使组件受伤（潜在损伤）。,ESD破坏之原因：,1.,功率产生：如热崩溃、金属被熔融,2.,电压产生：如介电质崩溃、表面崩溃,3.,潜在性故障：如功能劣化、降级,ESD,防静电知识讲解,15,ESD,破坏之型态,1.,接面崩熔,（Junction Burnout）,过大的电流通过接面时，产生极大的热量，使得接面崩熔。此种 破坏是属于接面短路，并有二个特性,A.,即使ESD的能量未能打穿接面（Junction Burnout），也能造成元,件的失效,B.,正向偏压的,ESD,破坏能量是负向偏压的,515,倍,2.,氧化层贯穿,（Oxide Punch Through）,通常在金属氧化层半导体（,MOS,）上可以发现此类型之破坏，这是由于外加的静电压超过了氧化层的崩溃电压所致。其现象亦 是短路。,E,B,C,E,B,C,ESD,防静电知识讲解,17,静电的累积破坏,负伤而行,接面崩熔（,Walking Wounded,）,许多实验证实静电能使半导体负伤，但不玫立即完全破坏其功能，而且有多数这些,负伤而行,的组件都能通过测试直到这些组件送到客户之后，随时会从,负伤而行,变成完全失效。,下面是一,ESD,累积破坏的试验：,应用前述,HBM,接线方式（仅略去人体的电阻,R2=1.5K,）来,量测54S163IC,试验条件：试验结果：,材料：54s163测试前I=2.883APASS,人体电容：100pf第一次I=2.883A PASS,每次放电：50V第二次I=2.890A PASS,放电次数：5次第三次I=2.890A PASS,测试点：Vin=Pin2(A)第四次I=1.872mA FAIL GND=Pin8(B)第五次I=2.147mA FAIL,ESD,防静电知识讲解,1,8,ESD,破坏,LCM,面板的微观图片,ESD,防静电知识讲解,1,9,ESD破坏分析,找出,LCM,上之故障组件,对故障组件进行基本电性量测,功能测试,参数测试,X-ray,做表层分析,逐层分析，检视内部,几种遭,ESD,破坏案例参考,ESD,防静电知识讲解,20,去 铝 层 之 后 的 接 合 窗,接合窗放大,10,000,之后可见贯穿现象,A,金属接合窗,横 切 面 放 大,(2,000),横 切 面 放 大,(10,000),ESD,防静电知识讲解,什么是静电放电,(ESD),静电如何形成,半导体产品抗静电能力,ESD,的影响质量方式,组件被,ESD,破坏之原因及型态,ESD,破坏分析,静电防护,各类常用静电防护材料,各种静电标示警告,制程对,ESD,之要求,ESD,防静电知识讲解,2,2,1.,避免静电产生,(A),潮湿法,(Moisturing),水气本身会有导电现象，故可降低绝绿体表面电阻，达到静电防护目的,(B),抗静电涂布法,(Anti-Static Coating),有部份溶液可喷洒于绿体表面降低物体表面电阻，达到静电防护的目的。但此种涂层，日久会脱落而渐渐失去其效果，故必须考虑其有效期。,(C),内部静电剂法,(Imbeded Anfi-Static Agent),这是在材料中加入具有导电性或吸湿性的物质，使其外层具有轻微导电性。此方法可以不必考虑有效期，但成本较高。,2.,疏导或中和静电法,(A)疏导法(Bleed-Off),典型的疏导法就是配带静电环,(Wrist Strap),，是将人体产生之静电电荷，藉由导线将所产生之电荷传导出去。通常静电环中会接一,1M,之接地电阻，以保护人员工作之安全。,ESD,防静电知识讲解,2,3,(B)中和法(Neutralization),利用静电消除器,(Ionizer),来释出正、负离子以中和消除静电效应。目前,常用的静电消除器有下列几种：,a.,放射性静电消除器,使用放射性物质钋或元素之辐射能来撞击空气使之分裂成等量的正、负离子。使用此,Ionizer,必须加防护结构。其优点是不需电源容易装置，具有防炸功能；缺点是使用寿命短,(,每年更换,),，必须离使用遇火警时极危险。,b.,高压静电效应消除器,利用针点高压,(5KV,左右,),尖端放电来电离空气分子。此种装置具有高效率及高安全性之特点，所产生之电流仅几微安培,(A),，不会产生电击。,c.,感应静电效应消除器,这是利用带电物质之高电压,(,对接地点,),来电离空气离子,ESD,防静电知识讲解,2,4,3.摒