SMT ESDESD知識培訓教程ESD教材大綱p什麼是ESDp靜電產生危害p相關名詞以及模式p靜電與ICp靜電防護p接地相關知識Whats ESD？pESD(Electro-Static Discharge,即静电释放即静电释放)pEMP( 靜電放電所產生的電磁脈衝，頻譜寬度可達 MHZ GHZ)p怎样能产生静电？p1. 摩擦电p2. 静电感应p3. 电容改变p在日常生活中，可以从以下多方面感觉到静电p 闪电p 冬天在地垫上行走以及接触把手时的触电感p 在冬天穿衣时所产生的噼啪声p这些似乎对我们没有影响，但它对电子元件及电子线路板却有很大的冲击。電子工廠中常見的靜電產生源n人員: 未接地n地板: 塑膠地板或環氧樹脂地板n椅子: 木質、塑膠、或纖維質n衣服: 尼龍、一般布料n工作檯面: 磨光、油漆、及上臘n包裝材料: 一般塑膠材料n其他: 塑膠墊子、文件夾等任何可能產生 摩擦的絕緣材料或未接地的導體 靜電危害產生過程 電荷分離 電荷累積在設備上電荷累積在產品上電荷消散靜電放電靜電放電易爆性環境 引燃您為何必須做靜電防護？p半導體逐漸朝向體積更小、運算更快、容量更大發展，因此靜電放電可能對產品造成的損壞也漸行提高。除了ESD (Electrostatic Discharge)導致的靜電傷害外，靜電還會導致ESA (Electrostatic Attraction) 、EMI (Electromagnetic Interference)致命現象。Clean Room最怕的是ESA 導致的表面污染物(Contamination)，一個4英吋晶圓負載1000V電荷時，1 micron的微粒撞擊可產生撞擊力達830,000 磅平方英吋 或 148 公噸平方公分，遠超過使晶圓受損的程度。靜電對IC造成的傷害电子元件的损坏形式有两种p完全失去功能p 1.器件不能操作p 2. 约占受静电破坏元件的百分之十p间歇性失去功能p 1. 器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加p 2. 约占受静电破坏元件的百分之九十ESDESD相關專有名詞及定義相關專有名詞及定義p Conductive導電材料: 1012 /單位面積p C.G.P.：Common Ground Point 共同接地點p E.P.A.：ESD Protected Area 靜電防護區p CECC 00 015-1：歐洲靜電防護規格p ANSI/ESD-S20.20-1999 美國靜電協會修訂版p IEC: 國際電工委員會 ESD的三種模式 1) HBM: Human Body Model 2) MM: Machine Model 3) CDM: Charged Device Model 靜電與靜電與ICIC (1) 靜電像細菌一樣，看不見、摸不著、又無所不在。 (2) 靜電放電是IC元件的隱形殺手。 (3) 靜電放電最大的傷害不是立即將產品打壞，而是將產品 變成“危險良品”。使得產品在客戶手中產生嚴重的可靠性問題，或“突然故障”的巨大災難！ 溼度與靜電的關係 電子元件對靜電壓敏感度 元件名稱 耐靜電壓範圍 RF-FETS (MICROWAVE)1-5VMR-HEADS5VPENTIUM5VV.MOS30V1800VMOSFET100V200VEPROM100V J.FET140V 7000V SAW150V500V OP AMP190V2500VCMOS250V 3000V Gaa SFET 100V300V在电子生产上进行静电防护，可免：p 1. 增加成本 p 2. 减低质量p 3. 引致客户不满而影响公司信誉遭受静电破坏p从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁。这一过程包括：p 元件制造：包含制造、切割、接线、检验到交货。p 印刷电路板：收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。p 设备制造：电路板验收、储存、装配、品管、出货。p 设备使用：收货、安装、试验、使用及保养。 p 其中最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。靜電控制的五大基本方向n訓練n靜電安全區與包裝n離子化n接地n稽核 (Audits)與自我檢驗( Self Checks)五種靜電基本消除法p接地p增加濕度p使用抗靜電材料p使用靜電消除器p降低摩擦速度生產線ESD相關設備使用方法p手環、腳環測試器p離子風扇p防靜電液p表面阻抗測試器p環境靜電壓測試器p接地系統監視器手 環 與 腳 環n手環的標準使用法n手環的檢測n有線式與無線式手環的比較n腳環生產線流程的標準防護法p進料: 電子元件需以防靜電材質之容器裝運，並儲 放於導電箱或舖上防靜電桌墊之倉庫中， 以確保材料在裝配前未受到靜電破壞。p設備: 機器接地。p生產過程: 1) 消除人體產生之靜電: 手環、腳環、p 防靜電衣、導電地板、接地樁。 2) 消除絕緣材料之靜電 : 離子風扇。p包裝材料: 合乎規範的表面阻抗值。p管理: 全程的靜電防護。如 何 進 行 靜 電 防 護p實用守則：n未帶防靜電手環，絕不可觸摸 PCB.。n靜電必須全面防護，並有明確的SOP。n在移動的工作環境中，使用導電地板、導電鞋、防靜電衣。n在靜止有接地的工作環境中，使用手環、靜電衣、桌墊等全套 E.P.A.配備。n廠房靜電接地系統要確實，且隨時自動監測。n相關人員定期接受適當的靜電防護訓練。 ESD 防護控制措施p依據國際規範,製訂明確可行的政策與準則p依實際需求,規劃具前瞻性與整體性的控制計劃p購置足夠的防護產品與配備p充份的人員訓練p有效的執行與內部控管静电防护要领p 静电防护守则：p 原则一：在静电安全区域使用或安装静电敏感元件p 原则二：用静电屏蔽容器运送及存放静电敏感元件或电路板p 原则三：定期检测所安装的静电防护系统是否操作正常p 原则四：确保供应商明白及遵从以上三大原则静电防护步骤p1.避免静电敏感元件及电路板跟塑胶制成品或工具（如计算机，电脑及p电脑终端机）放在一起。p2.把所有工具及机器接上地线。p3.用静电防护桌垫。p4.时常遵从公司的电气安全规定及静电防护规定。p5.禁止没有系上手环的员工及客人接近静电防护工作站。p6.立刻报告有关引致静电破坏的可能。 接地實務篇 為什麼要接地 1). 防止電擊 2). 啟動保護設備、 防止火災及爆炸 3). 防雷擊 4). 防靜電 5). 防雜訊干擾 何 謂 接 地？ 接地術語 地理地、電氣地、地電位、邏輯地、流散區、 接地、對地電阻、接地阻抗、接地系統。 地電位 20m 流散區+ 接地電位之分布？ 20M20M接地電流 分佈曲線流散區零電位零電位零電位球表面積: 4r2 ，半球表面積: 2 r2 半徑20m，其半球型表面積已達2,500m2 。土壤電阻已小到可以忽略不計。R= L/A土壤電阻率的求法 土壤電極電極電源R=V/I R=L/S =RS/L:土壤電阻率 S:標準電極的表 面積，m 2 L:電極之間的距離，m A V接地棒的接地電阻計算方式(一)p由地面下打入接地棒p R:接地電阻( ) p :大地電阻係數( /m)p:接地棒長度 ( m) p d:接地棒直徑(m)p:接地棒埋設深度(m)接地棒的接地電阻計算方式(二)p第一層第一層 h (m) ， 打入深度打入深度 (m) ，反射率，反射率 () 1 2地面dh 第一層第二層 接地電阻之推算 R = L/A A=2r2 L=1M A=6.28M2 R= 200x1/6.28=31.84。 L=2M A=25.12M2 R= 200x2/25.12=15.92。 L=5M A=157M2 R= 200x 5/157=6.36。 L=10M A=628M2 R= 200x10/628=3.18。 L=15M A=1413M2 R= 200x 15/1413= 2.12。 L=20M A=2512M2 R= 200x20/2512=1.59。 L=25M A=3952M2 R= 200x25/3952=1.26。 L=30M A=5652M2 R= 200x30/5652=1.06。 L=50M A=15700M2 R= 200x50/15700=0.63 L=100M A=62800M2 R= 200x100/62800=0.31。 L=200M A=251200M2 R= 200x200/251200=0.15。 L=500M A=1570000M2 R= 200x500/1570000=0.06。 ESD接地應有的正確觀念 ESD接地應有的正確觀念pESD接地與AC電源接地不可共接! p四種接地要分開pESD接地必須24小時監測 !p中性線(N)與火線(H，L)不可反接！ 1) 生產線及接地棒的阻抗 2) 接地棒與土壤接觸阻抗 3) 半徑20M內的土壤阻抗 接地阻抗應包含那些部份分？接地棒標準施工法 標準廠房接地棒安裝法接地棒埋入地面深約60150cm接地棒直徑2cm,長2.5M以上用60mm2以上的電線接出至地面上的分線盤接地棒與接地線的接點必須用高溫熔接 分線盤用5.5mm2以上綠色接地線接至工廠生產線如果要舖裝接地網,應至少每隔5m裝一支接地棒(接地棒流散區半徑20m)傳統接地三點測量法之實例20 m 20 mEarth待測接地棒輔助接地棒 電機工程接地與靜電接地比較表 電機工程 靜電 電阻 低 (11k)很高( 108) 電壓 低 ( 1v 500 V )高 ( 100 V 100 kV ) 電流 較高 ( 1mA 10mA)很低 ( 1 pA 1mA ) 電源 電壓源電流源 接地電阻值 低 ( 100)高 ( 106 ) CECC 重點規範 (B) 表面阻抗 對地電阻 消散時間手套與指套 7.5 X 105 1 X 109 手環本體 7.5 X 105 9 X 106 9 X 105 3.5 X 107 鞋子 1 x 104/sq 7.5 x 105 1 x 104/sq 7.5 x 105 1 x 1012 1000v到50 v 1 x 104/sq 7.5 x 106 1 x 104/sq 7.5 x 105 1 x 1012 1000v到50 v 7.5 x 105/sq 1 x 1012/sq 1000v到50 v 2秒靜電接地 106 ANSI/ESD-S20.20-1999 ANSI/ESD-S20.20-1999 之一之一 R-Require O-Optional參考 名稱Mfg.field依據標準 範圍接地系統6.2.1ANSI EOS/ ESD S6.1 1，AC阻抗系統地 R OANSI EOS/ ESD S6.1 1，AC阻抗輔助地 O OANSI EOS/ ESD S6.1 1，AC阻抗EquipotentialBonding O OESD ADV 2.0 1 X10ESD 地 R O ANSI EOS/ ESD S6.1 1，AC阻抗 ANSI/ESD-S20.20-1999 之二 R- Require O-Optional參考 名稱Mfg.field依據標準 範圍個人接地6.2.2腕帶系統(座) R R ESD S1.1 35 X 106腕帶系統(站) O OESD S1.1 35 X 106地板-鞋子 O OESD STM 97.1 orESD STM 97.2 35 X 106Or 100 V ANSI/ESD-S20.20-1999(ANSI/ESD-S20.20-1999(三三) )參考 名稱Mfg.field依據標準 範圍E.P.A.6.2.3工作表面 O O ESD S4.1 1 X109 O OANSI EOS/ ESD S6.1Or ESD STM 4.2 1，AC阻抗 or 200V接地線 O OESD S1.18001.2M 鞋子 O OESD S9.1 1 X109 地板 O OANSI ESD S7.1 1 X109 衣服 O O ESD STM 2.1 1 X105 1X1011 椅子 O OESD STM 12.1 1 X109 ANSI/ESD-S20.20-1999 ANSI/ESD-S20.20-1999 之四之四 R-Require O-Optional參考 名稱Mfg.field依據標準 範圍ESD 包裝 6.2.4導體 O O EOS/ ESD S11.11 1X104消靜電 O OEOS/ ESD S11.11ESD DS 11.12 1x 104 1 x 1011 隔離 O OESD S11.31 50 nJ廠區串聯式靜電接地及監控裝設示意圖 銅 : = 0.0175長: 1m O.D: 1mm廠區並聯式靜電接地及監控裝設示意圖