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1、ESD ESD 培訓教材培訓教材4目錄41.靜電的產生原理42.靜電的危害43.靜電放電的形式44.靜電的防護措施45.工廠靜電防護系統的建立靜電產生原理4ESDElectro Static Discharge(靜電防護)4產生原理:4一.摩擦4二.感應4三.傳導4一.摩擦產生靜電-如下圖所示靜電產生原理e-7P+7P+7P+7P+e-e-e-e-e-e-e-平衡原子平衡原子 1e-平衡原子平衡原子 2帶負電原子帶負電原子 帶正電原子帶正電原子e-e-e-e-e-e-e-摩摩擦擦e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-4二.感應產生靜電4三.傳導產生靜電靜電產生原理e-+-+靜電的危害
2、4一.元件的損壞 ESD破壞之原因：1.功率產生：如熱崩潰、金屬被熔融2.電壓產生：如介電質崩潰、表面崩潰3.潛在性故障：如功能劣化、降級4二.塵粒污染4將微塵吸附到半導體元件表面.降低品質,影響功能靜電的危害4一.元件的損壞 ESD破壞之型態1.接面崩熔（Junction Burnout）過大的電流通過接面時，產生極大的熱量，使得接面崩熔。此種破壞是屬於接面短路，2.氧化層貫穿針引線（Oxide Punch Through）通常在金屬氧化層半導體（MOS）上可以發現此類型之破壞，這是由於外加的靜電壓超過了氧化層的崩潰電壓所致。其現象亦是短路。EBCEBC靜電的危害43.金屬層崩熔（Metal
3、ization Burnout）由於過大的電流流經金屬層，並在較脆弱的地方產生，由於此種破經常是伴隨著接面短路或是氧化層短路之後發生故屬於所謂的二次崩潰（Secondary Breakdown）。而其現象為斷路。靜電的累積破壞 負傷而行 負傷而行（Walking Wounded）許多實驗證實靜電能使半導體負傷，但不玫立即完全破壞其功能，而且有多數這些負傷而行的元件都能通過測試直到這些元件送到客戶之後，隨時會從負傷而行變成完全失效。靜電的危害接合窗放大10,000之後可見貫穿現象金屬接合窗橫 切 面 放 大(2,000)橫 切 面 放 大(10,000)靜電放電形式41.HBM(Human Bo
4、dy Model)人體充放電42.CDM(Changed Device Model)充電元件摸式4電子元件摩擦充電后碰觸到手金屬等導電材料上產生放電43.FIM(Field Induced Model)電場感應模式4電子元件感應充電放電人 體元 件靜電防護措施4一.電路設計4本方法乃是靜電防護最好的辦法，但在設計半導體的抗靜電電路時，必須考慮到電路產生熱的影響、反應時間、最大電壓、能量傳導、寄生電容等等因子，故並非隨心所欲可以辦到。因此靜電防護仍必須靠一些治標的方法。4二靜電的防護的基本原則1.避免靜電產生 2.疏導或中和所產生之靜電 3.摒蔽靜電場靜電防護措施41.避免靜電產生(A)潮溼法(
5、Moisturizing)水氣本身會有導電現象，故可降低絕綠體表面電阻,達到靜電防護目的,如人走過地毯,相對濕度10%,可產生35000V靜電,55%時,可產生5000V靜電,80%時,可產生1500V靜電 (B)抗靜電塗佈法(Anti-Static Coating)有部份溶液可噴灑於絕緣體表面降低物體表面電阻，達到靜電防護的目的。但此種塗層，日久會脫落而漸漸失去其效果，故必須考慮其有效期。(C)內部靜電劑法(Imbedded Anti-Static Agent)這是在材料中加入具有導電性或吸溼性的物質，使其外層具有輕微導電性。大部分放靜電材料階采用此法,如零件盒,周轉箱.42.疏導或中和靜電
6、法 (A)疏導法(Bleed-Off)典型的疏導法就是配帶靜電環(Wrist Strap)，是將人體產生之靜電電荷，藉由導線將所產生之電荷傳導出去。另外如工/治具的接地也是疏導法靜電防護措施B)中和法(Neutralization)利用靜電消除器(Ionizer)來釋出正、負離子以中和消除靜電效應。目前常用的靜電消除器有下列幾種：a.放射性靜電消除器 使用放射性物質如釙元素之輻射能來撞擊空氣使之分裂成等量的正、負離子。使用此Ionizer必須加防護結構。其優點是不需電源容易裝置，具有防炸功能；缺點是使用壽命短(每年更換)，必須隔離使用遇火警時極危險。b.高壓放電效應消除器 利用針點高壓(5KV
7、左右)尖端放電來電離空氣分子。此種裝置具有高效率及高安全性之特點，典型的如離子風扇。c.感應靜電效應消除器 這是利用帶電物質之高電壓(對接地點)來電離空氣離子 靜電防護措施43.摒蔽靜電場（Static Field Shielding）此種方法乃利用Faraday Cage 之原理使靜電場被摒蔽在容器之外圍。左圖是5KV電場下各種容器內測得的靜電場，右圖是一摒蔽電場之模型.防靜電包裝袋乃是運用此原理.電場無法貫穿僅分佈表面電 壓 (kv)時間 (秒)01.02.03.01.02.03.0導電袋防靜電袋一般PE袋金金 屬屬 容容 器器電子工廠電子工廠ESDESD防護系統的建立防護系統的建立4一一
8、.確定防護等級確定防護等級.4根据工廠的實際情況選擇防護等級在同一工廠的不同區域也可采用不同的等級4二建立系統二建立系統41.考量面4 A.人員:訓練,服裝,靜電環4 B.接地系統;區分設備接地與靜電接地4 C.工具/治具:接地4 D.設備:接地4 E.包裝:防靜電材料4 F.工作台:防靜電材料,接地4 G.存放.搬運;放靜電零件盒,周轉箱,台車4 H.環境:相對濕度,屏蔽,離子風機電子工廠電子工廠ESDESD防護系統的建立防護系統的建立41.考量面4 A.人員:訓練,服裝,靜電環職前需經教育訓練及考試正确佩戴靜電環,靜電環電阻:1Mega 10%根据需要确定人員是否靜電服裝4 B.接地系統;
9、區分設備接地與靜電接地設備接地與靜電接地不可短路,接地系統可安裝監控器主地線對地阻抗3 OHM4 C.工具/治具:接地工具/治具須采用防靜電材料制作,且須接地處理敏感材料的治具接地須串10k1M 的保護電阻,延長靜電消散時間4 D.設備:接地所有設備都須接地設備對公共接地點阻抗須1 OHM4 E.包裝:防靜電材料使用防靜電IC管.包裝箱.晶體盒.包裝袋包裝盒/袋內表面阻抗105 R 1012,外表面阻抗 1012電子工廠電子工廠ESDESD防護系統的建立防護系統的建立4F.工作台:防靜電材料,接地工作台表面，需鋪上靜電墊，其表面阻值為105 109/SQUARE，人員、儀器皆需確實接地工作表面
10、對地阻抗1061010 1.人體2.靜電環3.防靜電桌面4.儀器5.靜電鞋6.導電地板電子工廠電子工廠ESDESD防護系統的建立防護系統的建立4F.存放.搬運;防靜電消散零件盒,周轉箱,台車使用防靜電消散零件盒,周轉箱內層電阻 1012外層電阻 109隔板表面阻抗 109台車表面到輪子的電阻1041094H.環境:相對濕度,屏蔽,離子風機4 電子工廠電子工廠ESDESD防護系統的建立防護系統的建立41.考量面4 A.人員:訓練,服裝,靜電環4 B.工具/治具:接地4 C.設備:接地4 D.包裝:防靜電材料4 E.工作站:防靜電材料,接地4 F.存放.搬運;放靜電零件盒,周轉箱,台車4 F.環境:相對濕度,屏蔽,離子風機42.稽核