esd静电放电的防护方法与作业规范

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1、ESD 教育訓練教材,訓練課程大綱 壹.ESD（靜電放電）介紹 貳.ESD防制之目的 參.ESD基本知識介紹 肆.ESD基本防護方法及傷害類別 伍.ESD防制之設備儀器介紹與使用 陸.ESD防制基本作業規範 柒.ESD靜電防護注意事項及稽核問題點總匯,Definition 定義,ESD -Electrostatic Discharge 靜電放電 處于不同靜電勢的物體之間的靜電轉移該靜電勢是由于物體直接接觸或靜電場感應引起. EPA -ESD protected area ESD防護區 ESDS-Electrostatic Discharge Sensitive Device靜電敏感零件 可能在

2、日常操作,測試或轉移中被靜電場或靜電放電破壞的分離元件,集成電路或成品.如Pick up,IC等. EOS -Electrical Over Stress電壓過應力,壹.靜電放電(ESD)介紹 靜電 原因:摩擦、剝離、感應. 機制:物質因失去或得到電子而帶電 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,摩擦生電與靜電放電,人體與地毯摩擦產生靜電,放電後人體電荷平衡,人體經接地後放電,剝離生電,靜電放電模式,人體放電模式 (Human-Body Model，HBM) 機器放電模式 (Machine Model，MM) 元件充電模式 (Charged-Device Mod

3、el，CDM),人體放電模式(HBM)的ESD是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體上已累積了靜電，當此人去碰觸到IC時，人體上的靜電便經由IC的腳(pin)而進入IC內，再經由IC放電到地上去。此放電的過程會在短到幾百毫微秒(ns, nanosecond,10-9sec)的時間內產生數安培的瞬間放電電流，電流會把IC內的元件給燒毀。,機器放電模式(MM)的ESD是指機器(例如機器手臂)本身累積了靜電，當此機器去碰觸到IC時，該靜電便經由IC的pin放電。因為大多數機器都是用金屬製造的，其機器放電的等效電阻為0 ；由於機器放電模式的等效電阻為零，故其放電的過程更短，在幾毫微秒到幾十毫微秒之內

4、會有數安培的瞬間放電電流產生，因此對元件的破壞力更大。,此放電模式(CDM)是指IC先因磨擦或其他因素而在IC內部累積了靜電，但在靜電累積的過程中IC並未受傷。此帶有靜電的IC在處理過程中，當其pin去碰觸到接地面時，IC內部的靜電便會經由pin自IC內部流出來，而造成了放電的現象。此種模式的放電時間更短，僅約幾毫微秒之內，而且此放電現象更難以真實的被模擬。,貳.ESD防制之目的,改善產品品質並減少及防制ESD對電子產品的損害。 藉由教育訓練的實行，降低產品不良的發生與耗損。 改善客戶產品損害，增加產品可靠度。 降低客戶抱怨，提昇信譽。,參.ESD基本知識介紹 影響靜電荷產生量的因素 相對溼度

5、 物質材料(摩擦電序列) 接觸的面積 摩擦頻率,ESD靜電防護區,ESD管制區域環境溫度必須控制在15-27C 濕度必須控制在: 30%-75%R.H之間 相對濕度需保持在20%以上增加現場相對濕度可以增大電荷流動性減少靜電放電可能造成的危害但過高的濕度可能引起諸如腐蝕設備內潮濕等問題. ESD靜電防護區必須張貼“ESD防護區”的標志標志的尺寸必須大于300mm x 150mm。,典型的ESD電壓 認識靜電放電,溫度 : 21,材料的影響 認識靜電放電,所有材料皆可摩擦生電 正(Positive) 鋼 (Steel) 空氣 (Air) 木 (Wood) 人手 (Hands) 橡膠 (Rubbe

6、r) 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(Negative),導電材質 認識靜電放電防制,105/square 1012/square 導電材質(Conductive Materials) 電流可輕易

7、穿過或流過的材質 兩個導體接觸時,電荷會快速移轉 可使用接地的方式來中和靜電荷 表面電阻率小於1105/square或其體積電阻率小於 1104-cm的材料(EIA-625,MIL-263B,ESD ADV 1.0) 帶電時電荷會分布於表面 受材料形狀 、附近的接地或帶電物體影響 需特別注意因感應而產生靜電的情況 可使用Field meter量測材料上的靜電壓,靜電消散材質/靜電屏蔽材質 認識靜電放電防制,105/square 1012/square 靜電消散材質(Static Dissipative Materials) 穿過或流過材料的電流量由材料的表面電阻率或 表面電阻來決定 表面電阻率

8、至少為1105/square且小於11012/square , 或 其體 積電阻率至少為1104-cm且小於11011-cm (ESD ADV 1.0 , EIA-625-1994 , MIL-263B) 與另兩種材料以電阻值的範圍作為區別 靜電屏蔽材質(Static Shielding Material) 可防止元件遭受外界靜電場破壞的一種保護屏障 (EIA-625),絕緣材質 認識靜電放電防制,105/square 1012/square 絕緣材質(Insulative Materials) 可防止或限制電流穿過或流過的材料 最主要的靜電源 表面電阻率大於11012/square或其體積電

9、阻率大於 11011-cm的材料(EIA-625-1994;ESDA ADV 1.0-1994) 電阻非常大,很少電子可以流經表面或穿過材料 可能同時在表面的不同位置上出現正負電荷 以Field meter量測的結果僅能當作參考 在EPA中應儘量避免使用,人體對ESD的感覺,At 3000Volts , You Can Feel. At 5000Volts , You Can Hear. At 10000Volts , You Can See.,日常生活中的靜電量,人體走動 3.5kv 人體離開座位 10kv 人脫夾克 15kv 投影機滑動 10kv 以上會因濕度不同而有變化,肆.ESD基本防

10、護,.接地 Grounding B.中和 Neutralization C.屏蔽 Shielding,接地系統,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。(ESD S6.1) 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(靜電環)。,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

11、地(Earth)連接的導電接點 ，和大地間具零電位差。 接地線用導體 接地用導體需要有足夠的機械強度、耐腐蝕且不會發生 斷線之電線或金屬導體。,ESD傷害類別,Catastrophic Failure: 致命傷害 .元件死亡 .廠內可驗出 . 只占ESD傷害的10% Latent/Walking Wounded 潛伏傷害 .元件仍可用,但不知何時出問題,可能事后被退貨. .最花錢的ESD損害. .占ESD傷害的90%.,伍.ESD防制之設備儀器介紹與使用 表面阻抗測試器 靜電壓測試器 離子風扇 靜電環測試器 靜電環,表面阻抗測試器,功能:檢測工作表面靜電消散功能是否符合規範，以減少敏感元件受到

12、ESD破壞 校驗頻率: 1次/年 操作步驟: 1. 將測試設備置於欲量測之位置 2. 施以適當之壓力 3. 按下綠色鈕 4. 進行表面阻抗檢測並記錄讀值,靜電壓測試器,功能:檢測環境&工作區域之靜電壓值 是否低於敏感材料規範 校驗頻率: 1次/年,靜電環測試器,功能:檢測作業員所戴之靜電環功能是否正常(可接受的範圍800k歐姆至9M歐姆) 校驗頻率: 1次/季 操作步驟: 1.檢查測試器接地線是否確實接地 2.將靜電環依正常操作程序配戴 3.按下測試鈕 4.,靜電環測試器,自主檢測方式: 在不接地情況下，做自主檢測 此三項測試均 PASS，即測試器 “ OK “,靜電環 型式：粘帶式、金屬、紡

13、織品、鬆緊帶式 安全性：必須要有限流電阻(通常為1M ,1/4W) 來保護人體安全.,陸.ESD防制基本作業規範,教育訓練及認證,各單位須有一固定之ESD負責人，並經過公司安排之教育訓練及認證，負責安排每日的測試工作與記錄，並作每月之自主檢查。 各單位視各自情況安排內部教育訓練並應附有檢定之記錄。 所有於靜電安全工作區域作業之人員，均需通過教育訓練及檢定。,ESD管制標誌及標籤,EPA:Electro Static Protected Area,說明：表一（部份）,說明：表一（部份）,靜電手環/腳環 Wrist strap/heel strap 1M 20% through strap 靜電消

14、散桌墊/地板 靜電消散型工作表面對地電阻值 between 105 and 109 /sq 導電型工作表面對地電阻值 between 103 and 105 /sq 導電地板其接地之電阻值 between 2.5104 and 5106 /sq,靜電消散紡織物品 靜電防護衣、帽 - surface resistivity 105 1011 /sq 靜電鞋 - 900k /sq35M /sq,靜電鞋測試儀,靜電鞋測試儀,靜電鞋測試儀,接地電阻測試儀,接地電阻測試儀,接地銅柱,接地銅柱共有三個 成三角形分布,接地線分布圖,三角形地樁,工廠接地線與三角形地樁接合點,柒、靜電防護注意事項及稽核問題點總

15、匯,1.對于每一個戴靜電環的人都應提供一個接地點接地連接點的導點部件應由絕緣材質包裹. 2.配戴靜電手環時應注意腕帶須系緊,保証腕帶與皮膚充分接觸. 3.配戴靜電腳環時應注意腳腕帶須系緊,保証腳腕帶與皮膚充分接觸 4.靜電帽須全部包住頭發. 5.靜電服裝的穿戴應可以直接或間接與皮膚接觸.,工作台的接地線沒有作標識,正确的接地點和標 識標簽,未接接地線,ESD共同接地點標簽,工作人員作業時卷起靜電衣袖使毛衣外露。,COB推車沒有安裝接地裝置無法消散靜電,塑料棧板阻抗過大COB棧板不再使用塑料棧板。,COB人員必須穿靜電鞋不可以穿防塵鞋。,靜電鞋必須與地面接觸。,所使用的泡膜阻抗不可大于1012歐姆。,停放的PCBA必須加蓋以屏蔽靜電。,靜電環檢測操作手