防靜電培訓(xùn)教材ppt課件

.,集成電路封裝靜電防護(hù)培訓(xùn)教材,華天科技培訓(xùn)教材,XiaoweiGuoDEC,2002,1,.,一、電子產(chǎn)品的防靜電技術(shù),1、認(rèn)識(shí)ESD危害的重要性、迫切性（1）靜電放電（ESD）是一種通常看不見的、潛在性的、后果可能非常慘重的危害。a、可能導(dǎo)致紡織廠、面粉廠、醫(yī)院手術(shù)室（乙醚）、彈藥庫(kù)、石化、航天飛機(jī)（1986年挑戰(zhàn)號(hào)）等物毀人亡！b、對(duì)電子工業(yè)的危害嚴(yán)重。八十年代國(guó)外統(tǒng)計(jì)，ESD對(duì)電子工業(yè)造成的年損失在60多億美元。（2）對(duì)ESD的危害認(rèn)識(shí)不足，重視不夠。因?yàn)椋篴、3500V以下的靜電人們不感覺,.,b、ESD對(duì)元器件、電路的破壞90%是潛在性的c、誤認(rèn)為集成電路“有保護(hù)電路”、“損壞可恢復(fù)”等，無(wú)所謂。d、出了問題很茫然，不知問題從何而來(lái)，如何解決（3）微電子技術(shù)不斷發(fā)展，集成度和封裝密度越來(lái)越高，電源電壓越來(lái)越小，從15V、5V、3.3V、3.0V、降到1.5V，抗噪聲容限也隨之降低.由此單個(gè)器件或單塊PCB的成本越來(lái)越高，一旦損壞,損失巨大,器件抗ESD引起的噪聲電壓容限越來(lái)越小。（4）電子產(chǎn)品越來(lái)越多地進(jìn)入家庭、辦公室等靜電嚴(yán)重的地方,潛在的ESD危害增大。,.,2、靜電現(xiàn)象及靜電的產(chǎn)生（1）靜電：由物體在局部范圍內(nèi)正、負(fù)電荷不平衡而使物體表面產(chǎn)生過(guò)剩的靜止電荷。（2）靜電的產(chǎn)生方式：A、接觸、磨擦、碰撞、沖洗、電解、壓電、分離、溫差、感應(yīng)等可產(chǎn)生靜電。B、固體、液體、粉未流體都可起靜電。C、電子工業(yè)中主要是固體的接觸、磨擦、分離、感應(yīng)起電。（3）靜電的強(qiáng)度靜電強(qiáng)度與物體材料、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、壓力大小及環(huán)境的溫度、濕度都有密切有關(guān)，環(huán)境的相對(duì)濕度小于20%RH時(shí)，活動(dòng)時(shí)的人體可攜帶20KV-30KV的靜電電壓。,.,3、ESD對(duì)電子器件或系統(tǒng)的危害（1）ESD引起的電子器件或系統(tǒng)的失效類型A、感應(yīng)性、干擾性失效ESD-電火花-電磁脈沖-干擾信號(hào)-器件、電路或設(shè)備接收-形成錯(cuò)誤信息-造成可能的兩種結(jié)果：可恢復(fù)正常或基本無(wú)影響-干擾信號(hào)小致命性失效-接收過(guò)強(qiáng)的干擾信號(hào)B、ESD直接接觸放電電子器件或系統(tǒng)成為ESD的導(dǎo)電通路。,.,（2）電子器件和系統(tǒng)受ESD損傷的兩種失效模式A、硬失效又稱“突發(fā)必性完全失效”，或“一次性損壞”，器件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)突然劣化，失去規(guī)定的功能；表現(xiàn)為器件開路、短路或電參數(shù)嚴(yán)重漂移，多數(shù)為ESD直接接觸放電時(shí)的過(guò)電壓造成介質(zhì)擊穿，反向電流增大，鋁條損傷等，過(guò)功率造成鋁條熔斷，多晶條熔斷，SI片局部熔化等。B、軟失效又稱：“潛在性失效”，或“多次損傷積累后失效”，器件受ESD損傷后抗過(guò)應(yīng)力能力下降，各類參數(shù)當(dāng)時(shí)雖仍為合格，但其中部分器件在以后的使用過(guò)程中因各類過(guò)應(yīng)力的損傷積累將早期失效。,.,（3）ESD對(duì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠的影響生產(chǎn)成本提高，B、產(chǎn)品質(zhì)量降低，C、耗費(fèi)時(shí)間，D、產(chǎn)品、公司信譽(yù)受損-客戶、市場(chǎng)方面的損失。,.,4、靜電危害的控制（1）靜電控制中應(yīng)遵循的三條基本規(guī)則：A、應(yīng)將靜電的產(chǎn)生減少至最少。B、為導(dǎo)電物體提供一條受控的放電通路C、防止產(chǎn)生靜電的物體引起危害-屏蔽,.,（2）從五個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)嵭型暾撵o電控制A、建立合適的作業(yè)環(huán)境測(cè)試儀器、機(jī)器設(shè)備等需接地操作臺(tái)墊用接地的抗靜電導(dǎo)體用防靜電地板B、控制進(jìn)入作業(yè)區(qū)的人體所帶靜電過(guò)入靜電區(qū)時(shí)需消靜電和測(cè)靜電（手腕帶、靜電鞋）穿防靜電鞋穿防靜電服裝C、器材儲(chǔ)運(yùn)時(shí)的靜電控制配備合適的儲(chǔ)運(yùn)容器和工具采用摩擦不帶電的能導(dǎo)電的、能防止帶靜電的容器和包裝材料采用不受外部電場(chǎng)影響具有靜電屏蔽性能的容器和包裝材料采用導(dǎo)電箱、袋使器件輸送和包裝期間保持同電位。D、建立靜電的測(cè)量和監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)工作人員進(jìn)行抗靜電意識(shí)的教育和培訓(xùn)。,.,近年來(lái)，工程師們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)靜電能夠極大地破壞產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)額率，特別是對(duì)半導(dǎo)體而言，為解決ESD問題，他們每年要花費(fèi)幾百萬(wàn)美元以來(lái)保證產(chǎn)品品質(zhì)。,XiaoweiGuoDEC,2002,2,.,近幾年，鑒于電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)在半導(dǎo)體元件已從晶體管延伸到今天的超大規(guī)模集成電路，為減小靜電問題，外形包裝也相應(yīng)變小了許多，但依舊被靜電所破壞。因此，對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)而言，為保證產(chǎn)品可靠的品質(zhì)，當(dāng)前解決靜電問題已成為一項(xiàng)刻不容緩的課題,XiaoweiGuoDEC,2002,3,.,然而，半導(dǎo)體的靜電阻力的形式與結(jié)構(gòu)不同于其它靜電裝置，因此它在防靜電方面并無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可言。為此，一些有識(shí)之士便提出對(duì)其防靜電系統(tǒng)可進(jìn)行周期性監(jiān)測(cè)和估算。,XiaoweiGuoDEC,2002,4,.,靜電電荷的產(chǎn)生任何兩種不帶電的物質(zhì)接觸磨擦后分開，它們之間就產(chǎn)生了電壓，原因是它們?cè)诮佑|過(guò)程中物體表面產(chǎn)生了一些電子“丟”與“失”的變化，這樣就產(chǎn)生了靜電電荷。磨擦電荷數(shù)量的產(chǎn)生受物體磨擦后發(fā)離的速度、物體接觸面積、磨擦?xí)r周圍環(huán)境相對(duì)濕度和物體材料種類幾方面的影響,XiaoweiGuoDEC,2002,5,.,人體電荷對(duì)照表,XiaoweiGuoDEC,2002,6,.,靜電電荷的影響在物體放電時(shí)，靜電問題便產(chǎn)生了，目前放電形式主要是通過(guò)低電阻區(qū)域，其大小可通過(guò)下列公式獲得：I=q/tI：當(dāng)前放電量；q：靜電電荷量；t：放電時(shí)間一次放電能夠在1微秒內(nèi)被完成，因此，電荷轉(zhuǎn)移越多，放電能力越強(qiáng)，假如其足夠強(qiáng)大，它能夠影響PN熱擊穿接合點(diǎn)；氧化層擊穿,XiaoweiGuoDEC,2002,7,.,XiaoweiGuoDEC,2002,8,影響或破壞靜電靈敏裝置的兩個(gè)基本模式人體模式。電荷裝置模式。人體模式指的是人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中人體與衣服之間磨擦所產(chǎn)生的電荷，假如人們接觸了靜電靈敏裝置而沒有及時(shí)把電荷轉(zhuǎn)移到地面，磨擦電荷將會(huì)轉(zhuǎn)移到靜電靈敏裝置上導(dǎo)致其破壞。此種方式是導(dǎo)致靜電破壞的主要模式。電荷裝置模式主要指那些靜電靈敏裝置，特別是那些塑料制品；在自動(dòng)化過(guò)程中，它產(chǎn)生磨擦電荷，這些磨擦電荷穿過(guò)低電阻管腳到達(dá)高傳導(dǎo)性地表面，放射速度極快，導(dǎo)致破壞。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,9,常見半導(dǎo)體設(shè)產(chǎn)品靜電靈敏度：產(chǎn)品類型靜電放電靈敏度范圍（伏特）VMOS201800MOSFET100200GaAsFET100300EPROM100OPAMP1902500CMOS2503000SchottkyDiode3002500FilmResistors3003000Bipolartransistors3807000ECL5001500SCR6801000SchottkyTTL10002500JFET1407000,.,XiaoweiGuoDEC,2002,10,當(dāng)前，半導(dǎo)體工藝越來(lái)越先進(jìn)，它已從原先的31微米發(fā)展到今天的1微米以內(nèi)，因此，今天的半導(dǎo)體零件只會(huì)越來(lái)越靈敏，更易被ESD破壞。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,11,潛在的靜電破壞靜電是一個(gè)潛在的現(xiàn)象，它總是在以下情況下發(fā)生：產(chǎn)品（制造、裝配、測(cè)試）貯存銷售在以上過(guò)程中，人體雖不直接與半導(dǎo)體零件直接接觸，但靜電有時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生，它不太可能破壞整個(gè)零件，但它會(huì)減少某一部分的品質(zhì)。表面上，它只影響到產(chǎn)品用戶，但實(shí)際上，它將會(huì)給公司信譽(yù)帶來(lái)?yè)p失，且浪費(fèi)維修費(fèi)用。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,13,靜電電荷的排除完全排除電荷是不可能的，因此，如何抑制它就顯得更加重要，以下是一些常見排除電荷的方法：控制好合適的環(huán)境濕度。及時(shí)排除操作者身上累積的電荷。在工作區(qū)域內(nèi)不應(yīng)該使用塑料制品。必須提供一個(gè)不產(chǎn)生靜電電荷的工作區(qū)域。零件在包裝與運(yùn)輸過(guò)程中須采用抗靜電或傳導(dǎo)性物質(zhì)來(lái)保護(hù)它。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,12,+,靜電的排除傳導(dǎo)傳導(dǎo)性物質(zhì)能夠簡(jiǎn)單地將靜電電荷傳導(dǎo)到地面。,電子能夠從地面轉(zhuǎn)移到帶正電的導(dǎo)體上，達(dá)到中和,電子與地相接使物體達(dá)到中和,.,離子交換或替代法為了中和帶電導(dǎo)體和平衡電荷，可分別產(chǎn)生正負(fù)電荷。（例如靜電消除器、離子扇、離子槍）,XiaoweiGuoDEC,2002,14,.,XiaoweiGuoDEC,2002,15,實(shí)行防靜電程序A、控制環(huán)境濕度靜電電荷極易在高濕度下產(chǎn)生，然而自從線上許多精密儀器在高濕度下不能操作后，濕度控制就變得十分重要。一般而言，濕度應(yīng)保持在40%60%為宜。B、操作員必須戴上防靜電手鏈。（這種手鏈須與皮膚緊緊相連。）工作臺(tái)上必須鋪上防靜電臺(tái)毯。（工作臺(tái)要接地。）必須戴上防靜電手套或防靜電手指套。必須穿上防靜電鞋子（且須時(shí)刻與傳導(dǎo)性地板相連）,.,XiaoweiGuoDEC,2002,16,C、工作區(qū)域在工作區(qū)域放置的傳導(dǎo)性物質(zhì)或地板應(yīng)被1M的電阻器接地。位于工作區(qū)域的任何帶電設(shè)備必須與工作表面隔離。檢查靜電排除或電離劑是否放在工作區(qū)域的合適位置，并預(yù)先檢查它們的功能。D、存儲(chǔ)架與小推車必須被接上傳導(dǎo)性物質(zhì)且與1M的電阻器接地。E、電器設(shè)備、焊接槍、或鐵類傳導(dǎo)物質(zhì)應(yīng)直接被接地。F、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：除了接地以外，在屏幕前須裝一個(gè)防靜電過(guò)濾器。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,17,G、包裝材料,.,XiaoweiGuoDEC,2002,18,對(duì)設(shè)備的常規(guī)要求：在防靜電工作區(qū)域，操作者應(yīng)戴防靜電手指套，把靜電消除器安裝在合適的工作區(qū)域。在防靜電工作區(qū)域，任何物質(zhì)產(chǎn)生的靜電不能超過(guò)100V。在防靜電工作區(qū)域，必須不包裝與拿取產(chǎn)品。半導(dǎo)體零件不能靠近監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,19,靜電識(shí)別在靜電控制區(qū)域內(nèi)，須明確標(biāo)“靜電控制”標(biāo)識(shí)以作提醒。警示靜電會(huì)破壞零件不要沒戴防靜電手鏈和指套就去拿取敏感性產(chǎn)品；不要不穿防靜電衣服或塑料物質(zhì)接觸或靠近敏感性產(chǎn)品。警示標(biāo)識(shí)須寫在裝有半導(dǎo)體零件的集裝箱外顯眼的位置上。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,20,訓(xùn)練任何一個(gè)技術(shù)人員必須受過(guò)防靜電知識(shí)培訓(xùn)。一線工人每年至少接受防靜電培訓(xùn)一次。培訓(xùn)內(nèi)容包括：*防靜電手冊(cè)*考試（一線工人）,.,XiaoweiGuoDEC,2002,21,稽核每天操作員在工作前必須檢測(cè)防靜電手鏈。每星期管理人員應(yīng)檢查：防靜電消除器的位置排放點(diǎn)是否合適，能源是否充足。防靜電手鏈、鞋、衣服等穿戴是否正確。在工作區(qū)域，靜電產(chǎn)生不能超過(guò)100V。每月質(zhì)量工程師須檢查*在防靜電工作區(qū)域內(nèi)，傳導(dǎo)性物質(zhì)、地板須與1M10%電阻器接地。*檢查設(shè)備與儀器是否直接被接地。*檢查防靜電設(shè)備是否被定期校準(zhǔn)。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,22,目的為提高本公司半導(dǎo)體分立器件和集成電路封裝過(guò)程中的靜電防護(hù)能力，規(guī)范靜電防護(hù)作業(yè)規(guī)范要求，特制訂本規(guī)范。范圍本規(guī)范規(guī)定了靜電防護(hù)作業(yè)的操作要求及程序。本規(guī)范適用于集成電路總廠、分立器件總廠和測(cè)試總廠生產(chǎn)線各工序作業(yè)人員、生產(chǎn)場(chǎng)地及設(shè)備。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,23,工具與材料3.1串聯(lián)1M電阻的靜電環(huán)。3.2靜電環(huán)/導(dǎo)電鞋測(cè)試器。3.3防靜電桌墊（阻值10+E6-10+E9/SQ）。3.4無(wú)粉抗靜電指套/手套。3.5交流型離子風(fēng)扇。3.6防靜電工作桌。3.7防靜電袋及防靜電料管。3.8靜電場(chǎng)測(cè)試儀。3.9歐姆表。3.10防靜電工作服。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,23,術(shù)語(yǔ)和定義4.1導(dǎo)體：靜電保護(hù)材料其表面電阻系數(shù)10+E6歐姆。靜電傳導(dǎo)（消散）物質(zhì)：表面電阻系數(shù)10E+7-10+E9/cm2?？轨o電物質(zhì)：靜電保護(hù)材料其表面電阻系數(shù)10E10-10E12/cm2。4.3自動(dòng)機(jī)器工作站除了在裝卸材料時(shí)，作業(yè)員通常不接觸材料的工作站；例如：裝片、球焊、自動(dòng)塑封等。4.4非自動(dòng)工作站作業(yè)員用手觸及材料的工作站；例如：磨片、劃片、手動(dòng)上片、最終目檢、蓋印擦拭、測(cè)試等。安全區(qū)域本區(qū)之材料所有的腳都在等電位狀態(tài)下(線已接,且腳尚未分離,如塑封、切中筋、電鍍及打印等)。4.6防靜電工作桌防靜電工作桌必須使用導(dǎo)電性或靜電傳導(dǎo)（消散）性桌面，桌面必須串聯(lián)1M電阻接地。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,23,對(duì)非安全區(qū)的靜電防護(hù)規(guī)范5.1一般要求5.1.1所有用以生產(chǎn)、品質(zhì)檢驗(yàn)的設(shè)備必須接地。5.1.2所有生產(chǎn)、處理或儲(chǔ)存對(duì)靜電敏感的產(chǎn)品的設(shè)備、工具、夾具和手工用具等必須用導(dǎo)電或靜電傳導(dǎo)物質(zhì)做成，如：手工用具、手指套、儲(chǔ)存周轉(zhuǎn)用盤、盒、箱子。5.1.3所有非自動(dòng)工作站的作業(yè)必須在防靜電工作桌上進(jìn)行。5.1.4每個(gè)工作桌至少提供一個(gè)接地點(diǎn)，供作業(yè)人員、容器、載具等接地，并予以適當(dāng)?shù)臉?biāo)示，避免可能的錯(cuò)誤，同時(shí)禁止使用鱷魚夾頭。5.1.5材料儲(chǔ)存、裝卸、傳送時(shí)應(yīng)使用導(dǎo)電或防靜電的管、盒、彈夾、載具。5.1.6所有儲(chǔ)放元件的棚架、氮?dú)夤窦巴栖嚤仨毷菍?dǎo)電材料制成，且棚架、氮?dú)夤駪?yīng)串聯(lián)1M電阻予以接地，推車則需加裝鏈條。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,23,.5.1.7絕對(duì)不可用手接觸晶圓晶粒；只能用真空吸筆或金屬鑷子，在所有過(guò)程中，拇指、食指、中指要帶上抗靜電指套。5.1.8工作地板需求注：無(wú)塵室內(nèi)及包封以后各站工作區(qū)。走道區(qū)域地板必須是防靜電地板，地板表面阻值低于10E12/cm2。設(shè)備與工作桌區(qū)域必須使用抗靜電地板，地板表面阻值10E7-10E/cm2。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,23,靜電手環(huán)與導(dǎo)電鞋5.2.1在處理任何產(chǎn)品之前作業(yè)人員必須戴上已可靠接地的靜電環(huán)且任何時(shí)候該靜電環(huán)要與皮膚保持良好的接觸。5.2.2無(wú)塵室內(nèi)工作人員按規(guī)定著裝,靜電手環(huán)必須戴上。5.2.3后站工作人員按規(guī)定著裝,靜電手環(huán)必須戴上。5.2.4當(dāng)作業(yè)人員從別處走到防靜電工作站附近或接觸靜電敏感材料前必須先戴上靜電環(huán)，用手先去觸摸導(dǎo)電桌表面后方可接觸具體產(chǎn)品。5.2.5包含靜電環(huán)與人體的電性回路必須每班生產(chǎn)前由作業(yè)員自己使用表面電阻測(cè)試儀檢查一次，品管對(duì)每班作業(yè)員使用測(cè)試儀情況進(jìn)行抽檢，每班抽測(cè)一次，每次抽檢按作業(yè)員工數(shù)比率為5%進(jìn)行抽樣檢測(cè)，兩者均需保存記錄。,.,XiaoweiGuoDEC,2002,23,接地5.3.1工作桌上的電氣設(shè)備需直接接地，并且需要和工作桌面隔絕。5.3.2接地線不可串接。5.3.3各部門必須至少每周檢查一次工作桌、儲(chǔ)存柜、置物架接地狀況并作記錄,.,XiaoweiGuoDEC,2002,23,靜電消除:5.4.1下述工作場(chǎng)所必須使用離子風(fēng)扇和防靜電手鏈，工作時(shí)產(chǎn)品必須置于距離子扇(5-20)cm圓弧內(nèi)（兩邊各近似45）,（離子風(fēng)靜電電壓200V）。a)在芯片上貼、揭薄膜-對(duì)應(yīng)站別：磨劃片接觸單粒芯片-對(duì)應(yīng)站別：裝片、球焊、球焊目檢。5.4.2下述工作場(chǎng)所必須使用防靜電手鏈a)彎腳成形、單顆蓋印-對(duì)應(yīng)站別：沖切、補(bǔ)印b)開、短路電性測(cè)試-對(duì)應(yīng)站別：測(cè)試c)外觀檢驗(yàn)、包裝-對(duì)應(yīng)站別：外驗(yàn)、包裝5.4.3任何對(duì)靜電敏感的材料放于工作臺(tái)之前，必須把離子風(fēng)扇先打開，且中途不可關(guān)掉。5.4.4靜電消除器由品管員以靜電場(chǎng)測(cè)試儀（每個(gè)月一次），若不符合要求則停止禁用，同時(shí)靜電消除器須納入校驗(yàn)管理，定期實(shí)施計(jì)