静电防治培训课程

,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,Rogher.Shen,Roger Shen,*,靜電防治訓練課程經驗分享,業務部,Roger 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,10,12,Tera T,10,9,Giga G,10,6,Mega M,10,3,Kilo K,10,-3,Milli M,10,-6,Micro ,10,-9,Nano N,10,-12,Pico P,Rogher.Shen,典型的,ESD,電壓,靜電之產生,境電壓(,KV),相對溼度20%,相對溼度80%,走動於乙烯材質的地板,12,0.25,走動於人造地毯,35,1.5,坐離發泡椅墊,18,1.5,拿起聚乙烯塑膠袋,20,0.6,在地上滑動苯乙烯材質箱子,18,1.5,移除,PC,板上的,MYLAR,膠帶,12,1.5,PC,板上的收縮膜,16,3,動作真空吸錫器,8,1,噴電路冷凝噴霧劑,15,5,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,(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=I,ESD,V,operating,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,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),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(,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1,x 10,5,/,square,或其體積電阻率小於1,x 10,4,-CM,(ESD ADV 1.0,EIA-628-1994,MIL-263B),Static Dissipative Material,靜電消散材料,表面電阻率至少為1,x 10,5,/,square,且小於1,x 10,12,/,square,或其體積電阻率至少1,x 10,4,-CM,為且小於1,x 10,11,-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200,V,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,表面電阻率大於1,x10,12,或其體電阻率大於1,x10,11,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50,V,以靜電壓表確認工作區內的非導電物體所帶電壓不超過300,V(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,-+8000,V d-1m,-以靜電壓表確認,距離皮膚表面5,cm,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 4046),-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(.25,mil 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,的條件.,無線靜電環(,Cordless Wrist Strap),-原理:,Cormna discharge.,-以靜電壓表實際量測人體帶電量-2,KV(,超過2,kv,既沒有用,),Rogher.Shen,ESD,問題的對策,導電地墊,-可使用於無導電地板的工作區,並搭配導電鞋,-清潔用品之挑選,靜電接地(工作檯面及作業人員),-目的:使作業人員在同一電位上,地樁,建物的金屬結構,金屬水管,-建議:與市電地線間電位差不超過5,V(rms),;,或阻抗不超過25歐姆.,Rogher.Shen,ESDA,測試標準及介紹,靜電放電相關測試程序和標準,/Department of Defense,美軍規範,ASTM,American Society for Testing and Materials,NFPA National Fire Protection Association,JEDEC Joint Electron Device Engineering Council,IEC International Electrotechnical Commission,ESDA,ESD Association,Rogher.Shen,靜電環測試,功能,: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1,M,250V,1/4W),來保護人體安全,接地線與靜電環分離的拉力為1-5,ib,.,DC75mA,AC 15mA,若無限流電阻則必須以紅色標示(,MIL-STD-202,Method 2.5&Method 101),ESDA ESD S1.1,測試方法,接地阻抗 -必須小於1.25,M30V,環帶阻抗 -1,M 20%,Rogher.Shen,一般簡易測試方法,一般定期檢查(750,K,-10M,),靜電環配戴檢查,新品進料檢查(1,M,20,%),靜電環及接地線連接檢查,Rogher.Shen,接地系統,ESD S6.1,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,ESDS,元件受到破壞.,其他相關標準,70-1990-ANSI/NFPA,-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,Rogher.Shen,接地系統,ESD Ground(Soft Ground),靜電放電接地,能夠使靜電產生源(人或物)藉由路徑到接地的端點,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.,Rogher.Shen,一般工作接地系統,ESD,接地點的量測,DC,歐姆計:量測範圍0.1,-1,M,+/-10%.,開路電壓必須大於1.5,V,ESD Common Point Ground(,共地點)到,Equipment Ground,必須小於1,ESD Common Point Ground