1、ESD靜電放電Electro Static DischargeESD規范：ANSI /ESD S20.20 American national standard institue1. ESD 引見 原理2. ESD 構成方式及其危害3. ESD 幾種模型4. ESD 識別和控制5. ESD 控制6. ESD 推行 Electrical Over Stress(EOS)-The exposure of an item to a current or voltage beyond its maximum ratings. EOS - 指一個IC資料遭到超過其所能負荷的電壓,電流而遭遭到破壞 的狀態

2、Definitions定義 Electrostatic Discharge (ESD)-The transfer of electrostatic charge between bodies or surfaces at different electrostatic potential.ESD is a subset of EOS. ESD - 即靜電放電之意.指不同電位的二個物體之間產生的電荷急驟流 動的現象.4ESD即ElectroStatic Discharge是 靜電放電的意思。“兩個具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場的感應引起兩個物體間靜電荷的轉移。靜電場的能量到達一定程

3、度下，擊穿期間介質而進展放電的景象就是靜電放電。靜電產生的根源4靜電產生的根源當原子的平衡被破壞時，即核外的電子脫離原來的原子子核時，或添加了核外電子的時候，原子就帶電荷了。被挖墻角的就帶了正電，挖了他人墻角的就帶了負電。物體是由原子組成的，當某一個物體整體情勢都帶負電或正電時候，靜電荷就產生了。物體是有千萬個原子構成，其內部也有電荷，但沒有成趨勢，普通不會呵斥損傷，這里不討論，我們關注的是物體之間。但有一種物體除外，就是IC，在靜電方式CDM環節提到。靜電產生的幾種方式在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸后再分別，即可產生靜電。針對導電資料而言，因電子能在它的外表自在流動，如將其置于一電

4、場中，由于同性相斥，異性相吸，正負離子就會轉移。針對導電資料而言，同電子能在它的外表自在挪動，如與帶電物體接觸，將發生電荷轉移。見圖摩 擦感 應：接觸充電：電離極化：靜電產生的幾種方式 美國Ti公司對某一年對客戶失效器件緣由進行分析統計的結果見下表 ，從中可以看到由EOS/ESD引起的失效占總數的47%。 靜電對電子工業的危害 當代隨著電路的密度越來越大加上産生和積累靜電的資料如塑膠橡膠等大量運用使得靜電越來越普遍存在僅美國電子工業每年因靜電呵斥的損失達幾百億美圓因此靜電防護已成爲電子工業的隱形殺手 。 靜電對電子產品會產生哪些影響：靜電的根本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會產生放電

5、電流。這三種特性能對電子元件的種影響：降低元件絕緣電阻縮短壽命 INT 元件受損不能任務(完全破壞) 元件受傷潛在損傷對電子產品呵斥干擾甚至損壞電磁干擾 靜電吸附灰塵 靜電放電破壞 靜電放電電場或電流產生的熱 靜電放電產生的電磁場幅度很大、頻譜極寬 靜電對日常生活哪些影響：火災油罐車著火加油站起火油氣消費加工過程失火頭發難梳理穿脫衣物產生電火花 門把手，電梯扶手“麻手維護膜，手袋難扯開某些小物件難分別ESD 損傷的特點絕大部分看不可見，絕大部分覺得不到，聞不到有些元件受損，但性能無明顯下降靜電的產生具有隨機性靜電呵斥的損失很難辨識除帶來經濟損失外，還會對各層次的制造商聲譽帶來很大影響 隱蔽性

6、潛在性隨機性復雜性 嚴重性 ESD的幾種方式：HBM模型human body model)ESD的幾種方式：HBM模型human body model)ESD的幾種方式：HBM模型human body model)ESD的幾種方式：HBM模型human body model)ESD的幾種方式：MM模型machine model)ESD的幾種方式：MM模型machine model)ESD的幾種方式：CDM模型charged device model)靜電放電除了有人體放電方式與機器放電方式之外 ，另有元件充電方式之靜電放電現象。元件充電方式之靜電電荷是先儲存在浮接的(floating) 積體電

7、路基體(substrate)之中，然後再經由忽然接地的腳位 而放電出來，亦即靜電放電電流的產生不是來自IC外界的 靜電，卻反而是來自IC內部的基體。由於積體電路是處於浮接狀態，累積其中的靜電電荷因同性相斥之物理現象而均勻分佈在積體電路之中。然而積體電路的元件都只製作於晶片外表約幾微米的厚度而已，例如在一0.6微米的CMOS製程技術中，其N-well的深度僅約2微米，N+或P+擴散層(diffusion)的深度僅約0.2微米，但一 晶片的厚度約有500600微米，因此大部份的靜電電荷是儲存在積體電路的基體(substrate)之中。當一具有元件充電模 式靜電電荷之積體電路的某一腳位忽然接觸到地時

8、，累積在該積體電路內的一切靜電電荷便集中向這一接地的某一 腳位而產生放電電流，此種靜電放電電流是由積體電路的內部經由接地的腳位而流出積體電路之外.這就是設計者要思索到又難抑制的技術要素人們對靜電的感知See8000VHear6000VTouch3000VComponentDamage15-30VESD的控制有效的靜電控制把靜電維護設計到元件和產品內消除產生靜電的資料與過程驅散或中和靜電放電提供對靜電放電的物理維護檢測過程與環境防靜電鞋的測試- 鞋底電阻105108()。- 把開關打到測試鞋的位置。防靜電手環測試儀 留意要緊貼皮膚。防靜電手套識別 離子吹風機1-作用間隔:1m, 其中0.30.8

9、m范圍內的消電效率優于98%靜電敏感元件-一切含CPUIC敏感晶體的電路板和單體CPUIC敏感晶體都屬於靜電敏感資料需ESD防護(不在靜電平安任務站時應放在完全封閉的靜電防護容器內)。 PCCL定義靜電敏感資料1. IC 類(積體電路); 2. 三極管(CMOS 管,電晶體等); 3. Sensor 類(CMOS,CCD,等); 4. 二極體.5.PCB 元件;6.其它半導體元件. 靜電防護等級- A級要求最嚴格，並依B、C、D逐級降低。A級區域內靜電電壓小於50V。B級區域內靜電電壓小於100V。C級區域內靜電電壓小於200V。適用范圍: 一切接觸到靜電敏感零件,組件,半廢品的地方,包括生產

10、車間,車間物料區域,工程辦公室,SQA 辦公室,倉庫等防護區域.D級區域內靜電電壓小於4000V。適用范圍: 生產車間靜電防護區域內相關廢品站.-A&B類適用范圍: 特殊靜電元件,組件防護區域.-此類由工程專案按機種於作業書定義.機修工位統一運用B級防護.Caution Sign 提示看板SD caution signs shall be posted at each ESD protected workstation and/or at the entrances of defined ESD protected areas.靜電警告標誌必須置於每一個無靜電任務桌,且或在每個靜電防護區域的入

11、口處.警告標誌可如下或類似者 :Caution 留意Static Can Damage Components靜電會破壞資料Handle Items only in Accordance with ESD specification 處理資料必須按照靜電規格行之ESD防護的根本技術手段1.等電位2.接地3.中和4.阻值控制5.靜電場屏蔽6.濕度控制7.資料選擇和工藝控制防止產生靜電8.敏感器件的標注9.維護電路和構造設計提高抗靜電才干靜電防護的根本方法靜電的防護措施走漏中和屏蔽提供走漏通道流掉靜電荷提供相反符號的帶電粒子中和掉靜電荷提供具有屏蔽功能的環境屏蔽靜電走漏1、采器具有耗散性的資料。如：

12、防靜電臺墊、防靜電任務服帽、防靜電椅、防靜電物料盒、防靜電袋、防靜電周轉箱盤等。2、接地。設備、工裝、工具接地、臺墊、人體運用手腕帶接地。靜電的防護措施中和利用離子風機吹出離子化空氣流中和積累在絕緣體外表產生的靜電荷。靜電的防護措施絕緣體外表絕緣體外表屏蔽防止器件受靜電感應而帶靜電,如采用防靜電屏蔽袋包裝元器件。靜電的防護措施 +_+建立防靜電任務區EPA)EPAelectrostatic discharge protected area 的含義就是靜電放電維護任務區EPA就是可以提供器件維護條件的任務區域ESDS器件警示標志ESDS維護標志 共同接地點標志 ESD防護資料界定 Conductive Materials導電資料：外表電阻率小于1x 105 /square,或其體積電阻