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1、Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission !QA Rio Chiang Mar. 22, 2002E-Mail : rio_.twMedia Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission !製程製程製程製程ESD / EOS ESD / EOS 防護技術防護技術防護技術防護技術 1. EOS : 電壓過應力電壓過應力 (E
2、lectrical Over Stress) ESD : 靜電放電靜電放電 (Electrostatic Discharge) 2. EOS / ESD 簡介：簡介： 2-1.電壓過應力電壓過應力(EOS)和靜電放電和靜電放電(ESD)是造成金屬氧是造成金屬氧 化化 物半導體物半導體(CMOS)最普通的故障模式。最普通的故障模式。 2-2.根據根據 VIA 2000年年RMA 分析，所有電子系統故障分析，所有電子系統故障 的的 9% 是因是因EOS和和ESD引起。引起。 2-3.廠內及市場不良分析報告顯示廠內及市場不良分析報告顯示EOS和和ESD所導致所導致 的的 不良佔前三位不良佔前三位 (
3、 IC Product)。 2-4.由於由於IC外形，線寬等設計越來越薄，細，使外形，線寬等設計越來越薄，細，使IC 更易受更易受EOS及及ESD的破壞。的破壞。 2-5. ESD會引起潛在的不良會引起潛在的不良(如短路造成漏電流如短路造成漏電流 100A ) 而無法在工廠製程上發現，但在市場而無法在工廠製程上發現，但在市場 上卻出現毀滅上卻出現毀滅 性的不良。性的不良。 Distribution of failure modes in siliconESD2%Good Devices56%Design & Testprogram Issue2%EOS7%Popcorn Failure9%Cu
4、stomersApplicationRelated Failure24%Source : VIA RMA Analysis , 2000Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission ! 3. EOS的起因的起因： 3-1. 不正確的工作程序不正確的工作程序 a. 無標準工作程序無標準工作程序 ( SOP)。 b. 零件方向錯誤。零件方向錯誤。 c. 開機時，裝置移開機時，裝置移 離零件。離零件。 d. 基板裝配品基板裝配品，系統未完全連結就供電系統未完全
5、連結就供電。 3-2. 無無EOS管制設備，特別是在雜訊生產環境管制設備，特別是在雜訊生產環境 : 故應具備故應具備 a. 電源穩壓器電源穩壓器 & b. 電源濾波器電源濾波器 在多台高電力設備同時運作下，交流電源線最易產生暫態火花。在多台高電力設備同時運作下，交流電源線最易產生暫態火花。 3-3. 不適當地測試零件或基板不適當地測試零件或基板 a. 快速切換開關。快速切換開關。 b. 不正確的測試程序不正確的測試程序，如，如IC未加電壓之前便輸入信號。未加電壓之前便輸入信號。 c. 電壓力測試設計不當電壓力測試設計不當，致預燒，致預燒(Burn-In)對敏感零件產生過應力。對敏感零件產生過應
6、力。 3-4.使用不好的電源供應器使用不好的電源供應器 a. 特別是轉換式電源供應器，如設計不當會成為特別是轉換式電源供應器，如設計不當會成為雜訊產生源。雜訊產生源。 b. 無過電壓無過電壓(over voltage)保護線路。保護線路。 c. 電源濾波不足。電源濾波不足。 d. 暫態抑制不足。暫態抑制不足。 e. 保險絲選擇不當，未能提供適當的保護。保險絲選擇不當，未能提供適當的保護。 3-5. 無適當的設備保養和電源監測無適當的設備保養和電源監測 a. 設備未接地設備未接地 (注意注意:如如 SMT/CLEANING/ICT設備設備. )。 b. 接點鬆動引起斷續事故。接點鬆動引起斷續事故
7、。 c. 電源線管理不當或未注意防止線材絕緣不良電源線管理不當或未注意防止線材絕緣不良,造成漏電。造成漏電。 d. 未監測交流電源的暫態電壓或雜訊。未監測交流電源的暫態電壓或雜訊。Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission ! 3-6. EOS 不良品分析圖片：不良品分析圖片：Serious Burn out area by EOSa. EOS 嚴重燒毀之外觀不良嚴重燒毀之外觀不良 IC 圖片：圖片：VDD-5VSTB core (Metal 2) o
8、f VT82C586B was serious burned out Burn-out spotGND core (Metal 3) of VT82C586B was burned out b. EOS 嚴重燒毀之嚴重燒毀之Chip F.A. 圖片圖片(1)：c. EOS 嚴重燒毀之嚴重燒毀之Chip F.A. 圖片圖片(2)GND and VCC 3.3V of VT82C598MVP were serious burned out.Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with o
9、ut permission ! 4. EOS的預防的預防 4-1. 建立和裝置適當的工作程序。建立和裝置適當的工作程序。 4-2. 定期地執行交流電源的監測，必要時裝置定期地執行交流電源的監測，必要時裝置EOS管管 制設備制設備(如濾波線路，暫態抑制線路如濾波線路，暫態抑制線路)，及電源設，及電源設 備校驗。備校驗。 4-3. 確保適當地測試確保適當地測試IC、基板基板等。等。 a. 審查測試計劃，是否有快速切換開關，不正確的測審查測試計劃，是否有快速切換開關，不正確的測 試程序。試程序。 b. 從零件供應商取得最安全的定額率，以確保它們完從零件供應商取得最安全的定額率，以確保它們完 全不會被
10、過度驅動。全不會被過度驅動。 c. 確保適當地設計可靠度應力測試，特別是確保適當地設計可靠度應力測試，特別是 Burn-In。 d. 確認排除確認排除/降低大於降低大於200 mv的雜訊。的雜訊。 e. 用突波吸收器用突波吸收器(surge absorber)來箝制電壓火花。來箝制電壓火花。 4-4. 用好的電源供應器用好的電源供應器(SPS) a. 過電壓防護過電壓防護 (注意注意+5V輸出：應在輸出：應在5.76.7V保護保護)。 b. 適適當的散熱能力。當的散熱能力。 c. 在在重要位置要使用保險絲。重要位置要使用保險絲。 4-5. 工廠須維持嚴密的設備工廠須維持嚴密的設備/治具治具/轉
11、接卡轉接卡(金手指金手指) 保養制度，並定期點檢保養制度，並定期點檢 : a. 設備各部份皆適當地設備各部份皆適當地接地。接地。 b. 無鬆動連接。無鬆動連接。 c. 輸出功能正常。輸出功能正常。 d. 設備漏電檢查設備漏電檢查 (注意注意:高電力設備高電力設備如錫爐如錫爐,清洗機清洗機, 電烙鐵電烙鐵. )。 e. 轉接卡接觸點轉接卡接觸點(金手指金手指)之檢查。之檢查。Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission ! 5. ESD 的起因的起因： 5
12、-1. 不適當描述零件對不適當描述零件對ESD的敏感度。的敏感度。 產生源產生源濕度濕度10 -20% RH濕度濕度 65-92% RH走過地毯35,000 V1,500 V走過粗帆布12,000 V250 V在工作檯工作6,000 V100 V塑膠套中的紙張7,000 V600 V拿起一只塑膠套20,000 V1,200 V 布套椅子18,000V15,00V* 本表節錄自美國國防部，軍規手冊(MIL-STD) 263.1980，表2 及 表3。 靜電可能產生的電位靜電可能產生的電位Charged Device Model C approx. 3 pF R approx. 25 ohms (
13、) L approx. 10nHHuman Body Model C = 100 pF R = 1500 ohms ()Machine ModelC = 200 pF L = 0.75 HESD Model (1) The Human Body Model (HBM) is the ESD testing standard, and is defined in the MIL-STD-883C method 3015.7. It represents a charged person touching a grounded device. It is the original model us
14、ed to simulate ESD damage by a human, and is the most well known. EOS/ESD Association Standard S5.1 1993 describes use of the HBM for device classification . (2) The Machine Model (MM) represents a worst case HBM. It provide more realistic simulation of actual damage normally obtained from a person
15、holding a tool. EOS/ESD Association Draft Standard DS5.2 1993 describes use of the HBM for device classification and has been released for comment. (3) The Charged Device Model (CDM) simulates the damage resulting from a charged device contacting a metal grounded surface. This failure mode is very d
16、amaging and is associated with automated handling equipment and use of dip tubes. EOS/ESD Association Draft Standard DS5.3 1993 describes use of the CDM for device classification and has been released for comment.Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out perm
17、ission ! 5-2. ESD保護線路不適當保護線路不適當。 5-3. ESD管制不足。管制不足。 a. 作業員未戴作業員未戴靜電環靜電環(接地帶接地帶)接觸接觸IC。 b. 缺缺乏對所用材料的管制。乏對所用材料的管制。 c. 工作站未工作站未接地。接地。 d. 自動化系統的設計不當，致引起充電裝置模式失效，自動化系統的設計不當，致引起充電裝置模式失效， Ex : ICT, ATE, SMT Chip Set 不良高。不良高。 e. 濕度低濕度低 (30% RH, 如在寒冷乾燥環境如在寒冷乾燥環境)。 5-4. 缺乏缺乏ESD警覺意識和訓練。警覺意識和訓練。SEM photo of dra
18、in/gate diffusion edge damageSEM photo of silicon melting due to current filamentation in a nMOS output transistorSEM photo showing holes at the silicon to field oxide interface in the drain diffusion of an FOD protection deviceSEM photo of an nMOS transistor in an output buffer showing damage at th
19、e drain/gate diffusion edge. 5-5. ESD 不良品分析圖片：不良品分析圖片：Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission !The SEM photograph of the contact burn out at ESD protection circuit of pad 60 (Lvref) forVT3091A devicePad60(Lvref)Poly gatePoly gatea. VT3091A ESD_HB
20、M pad60(Lvref) failb. VT3091A ESD_HBM pad63(VCC2) failThe OM and SEM photograph of the poly burn out at pad63 (VCC2) for VT3091A devicePad63(VCC2)Pad63(VCC2)Poly layerSEM photo of damage due to a polycrystalline filament in a trick oxide device.SEM photo of a contact hole in the drain diffusion of a
21、n output transistor showing contact spiking.Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission ! 7. 執行持久性的訓練和改善執行持久性的訓練和改善 7-1. 確保工作人員的警覺意識和訓練。確保工作人員的警覺意識和訓練。 7-2. 確保有效地執行確保有效地執行ESD防護及防護及每日點檢每日點檢(周周/月月/季季 /年年) 7-3. 不斷地改善不斷地改善ESD管理和易受管理和易受ESD影響的零件。影響的零件。 項項
22、目目 電電 阻阻 值值 -1 腕帶到插頭腕帶到插頭 / 夾子夾子 1M 250 K -2 工作桌面接地線到接地工作桌面接地線到接地 1M 250 K -3 地氈接地線到接地地氈接地線到接地 1M 250 K -4 設備外殼到接地設備外殼到接地 20 -5 接地方塊到接地接地方塊到接地 20 -6 工作桌面的按扣到按扣工作桌面的按扣到按扣 20 -7 銲接頭到接地銲接頭到接地 20 銲錫和去錫設備銲錫和去錫設備 用三用電錶量其尖部到電源線上接地插頭之間的電阻值，此值用三用電錶量其尖部到電源線上接地插頭之間的電阻值，此值 應小於應小於20 20 彙整靜電放電保護設備的規格彙整靜電放電保護設備的規格
23、 6. 降低靜電電壓降低靜電電壓的來源的來源 6-1. 人人 (注意：人體感染靜電可能超過注意：人體感染靜電可能超過 3000V)。 a. 戴靜電環戴靜電環(接地帶接地帶) (註：靜電放電時，約在註：靜電放電時，約在1s 1ns 時間內電荷消失時間內電荷消失)。 b. 穿穿導電衣。導電衣。 6-2. 廣泛使用抗靜電或導電的直接材料和間接材料。廣泛使用抗靜電或導電的直接材料和間接材料。 6-3. 建立靜電安全工作站、區。建立靜電安全工作站、區。 6-4. 確保設備不會產生確保設備不會產生200V以上的靜電電壓。以上的靜電電壓。 6-5. 工廠環境維持濕度在工廠環境維持濕度在40%RH 60% RH。Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission ! 7-4. 理想之無靜電工作區配備：理想之無靜電工作區配備：Media Tek Inc.Created by MF-QA Rio ChiangMediaTeks copyright. DO NOT COPY with out permission ! 7-5. ESD 防護定期檢查事項防護定期檢查事項(根據根據 EIA-625) 。
