ESD培訓手冊（課件）

1安盛科技

質量部TowardsZeroDefectcausedby

ESDTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

培

訓

手

冊2Rev.

1.0ConfidentialPart

I BasicESD

Knowledge第1部分

ESD

基礎知識TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

介紹3Rev.

1.0ConfidentialWhatisElectrostaticDischarge

(ESD)?Asuddentransferofchargebetweenbodiesatdifferentelectrostatic

potentials.SomeexamplesofESD

are:LightningThe“shock”yousometimesfeelduringwinterwhenyouwalkacrossthecarpetandtouchthedoor

knobThecrackingandsparkswhenyouremoveclothesfromyourdryerESDseemsharmless,butitcandamageelectroniccomponentsandassembliesTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

介紹4Rev.

1.0Confidential什么是靜電放電

Electrostatic

Discharge

(ESD)?不同電勢物體之間靜電荷的瞬間快速轉移。ESD

實例：閃電在冬天當你走過地毯，接觸門把手時可以感覺到“電擊”當脫毛衣時可以看到的電火花。ESD

看上去是無害的，但它可以損壞電子器件和部件。TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

介紹5Rev.

1.0ConfidentialTwomainwaysinwhichchargescanbebuilt

up:產生電荷的兩種主要途徑：ByContact&SeparationofMaterials(Triboelectriccharging)接觸和分離材料（摩擦產生電荷）By

Induction感應TowardsZeroDefectCausedby

ESD摩擦產生電荷Remaining

charge剩余電荷6Rev.

1.0ConfidentialStepover

ofelectrons電子的轉移步驟TowardsZeroDefectCausedby

ESD摩擦產生電荷7Rev.

1.0Confidential

TriboeletricChargingmeanschargegenerationbycontactandseparationoftwoobjectsduetoadifferenceinwork

function摩擦產生電荷指由接觸和分離兩個不同物體而得到的電荷。Factorsinfluencingthemagnitudeandpolarityof

charging:影響電勢大小和極性的因素：-surfaceenergy

statesroughnessof

surfacecontact

pressurespeedof

separation表面能量狀態(tài)表面粗糙度接觸壓力分離速度-surfaceconductivity

(resistance)表面導電性（阻抗）-relativehumidity 相對濕度TowardsZeroDefectCausedby

ESD典型靜電電壓/V8Rev.

1.0ConfidentialEvent

實例Relative

Hunidity10-20%65-95%Walkingacrossa

carpet350001500在地毯上行走Walkingacrossavinyl

floor12000250在塑料地板上行走Motionsofbench

employee6000100在椅子上工作Pickingupplasticpaper

file7000600拿塑料文件夾Pickingupplasticbag200001000拿塑料袋Workingchair

friction180001500拖動椅子TowardsZeroDefectCausedby

ESD感應產生電荷ChargingbyInduction 感應產生電荷ChargingSeparationinaneutralobject正負電荷在一個中性物體中分離Chargeflowduringcontacttoground當接觸地時產生放電Remainingchargeafter

separation離開地后留存電荷RemainingchargeafterremovingtheChargedjamming

object在移開帶電干擾物體后留存電荷9Rev.

1.0Confidential典型的ESD損傷TowardsZeroDefectCausedby

ESDCatastrophic 破壞性的-PartsarecompletelydestroyedasaresultofanESDincident.Thefailureismostoftendiscoveredandrequiredbeforetheinstrumentsis

shippedoutto

customer.器件在一次ESD事件中被完全破壞。這種失效大多可以在送達客戶前的檢驗中發(fā)現(xiàn)。Latent

(Degradation) 潛在的（性能衰退）-ThistypeofdamageoccurswhenanESDonlyweakensthecomponents.ItmaypassinitialtestingbutfailinthefieldORfail

prematurely.這種ESD損壞的發(fā)生僅僅削弱了性能。它可以通過最初的電性能測試但會過早的在使用中失效。10Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

損傷Analysisofnon-conformingordefectivedevicesshowedthat60-75%weredamagedbyEOS(electricaloverstress)orESD.Thisrisesto90%fornewertechnologies.About70%ofthesefailureswereattributedtodamagefromIncorrectlygrounded

people.在對不良或有缺陷器件的分析顯示，

其中60-75%的損壞來自于ESD和EOS。在技術不斷發(fā)展的今天已上升至90%。其中70%的失效源自沒有正確接地的操作者。ToshikazuNamaguchi,HidekaUchida.EOS/ESDSymposiumEOS-201998pp

245-25111Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

失效實例GateOxidedamageunderPolysilicon多晶硅層下的柵氧化層損傷12Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

失效實例GateOxidedamageunderPolysilicon多晶硅層下的柵氧化層損傷13Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

模式14Rev.

1.0Confidential?HumanBodyModel

(HBM)人體模式MachineModel

(MM)機器模式ChargedDevice

Model充電器件模式TowardsZeroDefectCausedby

ESDHBM

模式15Rev.

1.0ConfidentialHumanBodyModel

(HBM)人體模式Whenachargedindividualtouchesadevice,someofthestoredenergyistransferredordischargedeithertothedeviceorthroughthedeviceto

ground.當一個帶有電荷的個體接觸器件時，其儲存的強大的能量就會轉移或放電至這個器件，或經過這個器件放電至地。Itispossibletodevelophumanbodypotentialsthatfar

exceeddamageratingsofthe

device人體產生的靜電電壓遠超過器件的承受力是完全有可能的.TowardsZeroDefectCausedby

ESDHBM

模式個體放電（未接地）攻擊在工作臺表面上的器件

（放電從手指-引腳-器件-模塊）16Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDHBM

模式人體模式（HBM）測試回路17Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESD HBM

模式HumanBodyModelWaveform

800V18Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDMM

模式機器模式（HBM）測試回路19Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDMM

模式20Rev.

1.0ConfidentialCDM 模式21Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDChargedDeviceModel

(CDM)充電器件模式（CDM）Electrostaticchargesgetstoreduponareasofplastic

devices,e.g.leadframeandmetalpartsofdie靜電電荷存儲在塑封器件內。如引線框架和芯片的金屬部件ChargesquicklydischargetoaneffectivegroundthroughalowimpedancepathandcauseESDdamage靜電電荷通過一個低阻抗到地迅速放電,造成ESD損傷Theelectrostaticenergystoredinthechargeddevicedependsonitscapacitancewhichisfoundtobeafunctionofitsorientationwithrespecttoground.Adeviceclosetogroundplanewillhavelargecapacitancethanthatfarfromthegroundplane充電器件存儲的靜電能量取決于其電容。而其電容大小和充電器件與地面方向性相關.與地面接近的器件會有比遠離地面的器件更大的靜電電容TowardsZeroDefectCausedby

ESDCDM 模式典型的CDM放電事件金屬表面22Rev.

1.0ConfidentialCDM=充電+快速放電CDM 模式TowardsZeroDefectCausedby

ESDCDM測試設置有效的接地23Rev.

1.0Confidential接地平面24TowardsZeroDefectCausedby

ESDCDM 模式Thelowohmicdischargeofachargeddevice(CDevice)–e.g.chargedbyslidinginaproductionlineisdescribedbytheChargedDeviceModel(CDM).TheCDMfailureisoneofthemainfailuremechanismsinautomaticproductionlines.帶電器件的低阻值放電-如在生產線上的滑動充電可以認為是CDM。充電器件模式失效是一種在自動生產線上主要的失效機制。Rev.

1.0 ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDCDM 模式TypicalCurrentWaveform

CDM25Rev.

1.0ConfidentialCurrent/

ATime/

ns使用中的ESD模式和ESD引力實時ESD圖譜TowardsZeroDefectCausedby

ESD脈沖寬度CDMMMHBM26Rev.

1.0Confidential10

1110

1010

910

8RiseTime

[s]上升時間PulseWidth

[s]10

7RealESDSpectrum–ESD

Models10

9 10

8TowardsZeroDefectCausedby

ESDHBM

–標準27Rev.

1.0ConfidentialMILSTD883D,method3015.7,

1989ANSIEOD/ESD–

S5.1–1993(ESDAssociation)（ESD協(xié)會）JESD22-A114-B–

2000 (JEDEC)Further

Standards:更多的標準EIAJ–JapanCECC–EuropeCompany

Standardsproductstandards(chipcards:

ISO/IEC10373)MM

–

標準28Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDJESD22-A115-A–

1997

under

revision (JEDEC)ANSIEOD/ESD–

S5.2-1999AutomotiveElectronics

Council-

AEC-Q100-003-REV-ECDM

–

標準29Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDANSIEOS/ESD–S5.3

–

1993 (ESDAssociation)JESD22-C101

–

1996 (JEDEC,onlyforfieldinduced

CDM)AutomotiveElectronics

Council-AEC-Q100-011-REV-A(OnlyforfieldInduced

CDM)TowardsZeroDefectCausedby

ESD靜電沾污的隨想30Rev.

1.0ConfidentialDamagecausedbyinvisibleandundetectableeventscanbebycomparingESDdamagetomedicalcontaminationofhumanbodybyvirusorbacteria.Althoughvirusesandbacteriaareinvisible,theycancauseseveredamageevenbeforeyoucandetecttheirpresence.Adefenseagainstthisinvisiblethreatissterilization.ESD損傷是無形的和無法發(fā)覺的事件，類似于人體來自于病毒和細菌的醫(yī)學污染。盡管病毒和細菌是無形的，他們也能在你察覺它們的到來前造成多種損傷。殺菌是一種抵制無形威脅的防護。TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD基本知識31Rev.

1.0ConfidentialSummaryforPart1

第一部分的小結Chargesaregeneratedby2ways:

電荷積累產生于2種途徑：TriboeletricCharging

摩擦產生電荷Induction 感應2.Type

of

Damages

caused

by

ESD:

ESD損傷類型：Catastrophic 完全的損壞Latent(Degradation) 潛在的損壞（性能下降）The3ESD

Models

are: 3種ESD模式HBM 人體模式MM 機器模式CDM 充電器件模式Staticcanbeconsideredasacontamination

problem靜電可以認為是一種沾污問題。TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

控制32Rev.

1.0ConfidentialPart

IIConceptofESD

Control第二部分ESD控制的概念TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

控制的基本概念33Rev.

1.0ConfidentialMajorityofproductsaredesignedtoserve3

functions大多數(shù)ESD控制產品被設計成可提供以下3種功能Grounding

接地Isolation 隔離Neutralization

中和TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制34Rev.

1.0ConfidentialHowcanweprotectESDsensitivitydevice

(ESDS)?我們該如何保護ESD敏感器件（ESDS）？Minimizingcharge

generation最小化電荷的產生Keepingtheareaatequal

potential使區(qū)域處于等電勢Neutralizing

charge中和電荷ESD

的控制35Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDHowtoachieve

this?如何實現(xiàn)？Minimizingchargegeneration

最小化電荷的產生Choosematerialsthatgeneratelittleorno

charge選擇低產生或不產生靜電荷的材料Avoidsliding&rubbingactions避免滑行和摩擦Keepingtheareaat

equalpotential使區(qū)域處于等電勢Usematerialswhichwilldissipateelectrostaticchargewhenconnectedto

earth使用當接地后可以消散靜電的材料Directlyorindirectly,connectallsurfaces,peopleandobjectstogether直接或間接連接所有表面，包括人和物品。TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制36Rev.

1.0ConfidentialMinimize

Field

Effects

最小化場效應Allownounmodifiedplasticsinthe

area在區(qū)域中沒有未被更改的塑料Keepnon-conductors&insulatorsawayfromworking

area保持在工作區(qū)域內沒有不導電物和絕緣物Neutralizing

charges中和電荷UseAir

Ionisers

使用離子風機TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制37Rev.

1.0ConfidentialGroundingDevices 接地部件Wrist-strip 腕帶Footstrap&Shoes

腳部接地帶和鞋Worksurfaces 桌墊Chairs 椅子Floors 地板Neutralization中和BenchTop

IoniserOverhead

IoniserIonisingAir

Gun 離子槍CompleteRoom

IonizationIsolation 隔離Shieldingbags 屏蔽袋Conductivecontainers

w/covers

有蓋的導電容器Restrictedentryto

EPA控制進入EPAGarments 防靜電工作服TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制38Rev.

1.0ConfidentialWhatisanESDProtectedArea

(EPA)?什么是ESD防護區(qū)域（EPA）？AnEPAisanareainwhichelectrostaticsensitivedevicescanbehandledoutsidetheirprotectivepackagingwithminimumriskofdamagefromElectro-StaticDischargeorElectricFields.Itisconstructedtocreateanenvironmentinwhicheverythingisatthesameelectrical

potential.ESD防護區(qū)域(EPA)是靜電敏感器件可以離開他們的保護包裝被操作的區(qū)域，在ESD防護區(qū)域中靜電放電或電場損壞風險被減到最小。EPA創(chuàng)建了一個環(huán)境使每一樣物品等電勢。TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制EPAGroundSystem

Design39Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Conductive

導電區(qū)40Rev.

1.0ConfidentialSurface

Resistivity

表面阻抗StaticDissipative靜態(tài)消散區(qū)Insulative

絕緣區(qū)105

1081012

10200Note:Materialswith

surface

resistivity to andbelow

aresuitableforESD

Shielding表面阻抗在101至109

和以下的材料適合于ESD防護Materialswith

surface

resistivity andbelowaresuitable

forEMI/RFI

Shielding表面阻抗在101和以下的材料適合于EMI/RFI防護TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制41Rev.

1.0ConfidentialStaticSafeWorkStations靜電安全工作配置Staticsafeworkstationisanareathathasbeenestablished

toeffectivelycontrolESD.Astaticsafeworkstationwillincludeequipmenttoperformthethreecriticalfunctions–Grounding,Isolationand

Neutralization.靜電安全工作配置是一個被定義為有效控制ESD的區(qū)域。它包括的設備須提供3種重要功能—接地，隔離，和中和。TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制42Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制43Rev.

1.0ConfidentialProtective

Measures

防護措施Handling 操作Protective

Garments

防護工作服Footwear

Testing 工作鞋測試WristStrap

Testing 腕帶測試Packing 包裝TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Protective

Garments

防護工作服Normalgarments

cangeneratedangeroushigh

voltages常規(guī)的服裝可以產生危險的高壓常規(guī)的鞋不能消散人體的電荷Normalshoesarenotabletodrainoff

chargefromhuman

bodies!44Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Specialgarmentsalsocompensatethefieldgeneratedbythe

normalclothesiftheyareproperly

fastened!Dissipativefootweardrainsoffchargeonhuman

bodiesinacontrolled

waySpecialgarments

donotshowdangerousvoltageDissipative

footwearavoidschargingbywalking!導靜電的工作鞋可以消除走動時的電荷積累45Rev.

1.0Confidential特制的工作服不會產生危險的高壓Protective

Garments防護工作服特制的工作服在適當扣緊的前提下同時補償了常規(guī)服裝產生的電場導靜電的工作鞋可控的導走人體積累的電荷TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Footwear

Testing工作鞋測試Testyour

footwearevery

day!Testyourfootwear

onebyonebystandingonametal

plate請每天測試工作鞋！46Rev.

1.0Confidential測試工作鞋時請站立于金屬板上，并逐腳測試TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Wrist

Strap

Testing腕帶測試Useawriststrapforgroundinginorder

nottobe

charged47Rev.

1.0ConfidentialTestyourpersonal

wriststrapevery

day!請每天測試個人的腕帶使用腕帶是為了接地，沒有電荷積累TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Packing

包裝RemoveallouterpackingoutsidetheEPAuntilyouseeanESDwarning

label!Somesealsmadeofinsulatedmaterialthereforesealsshallbecutandnot

stripped!48Rev.

1.0ConfidentialInsidetheEPA,onlyreleasedand

labelledpackingis

allowed!只有在ESD防護區(qū)域打開和標識包裝是被允許的除去絕緣封條必須是割開而不是撕扯開在ESD防護區(qū)域外除去所有外部包裝直至看到ESD警告標志TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Usedissipativematerialonlyasfilling

material!(Donotusestyrofoam

chips!)49Rev.

1.0Confidential使用導靜電材料填充（禁止使用聚苯乙烯泡沫塑料）Packing

包裝TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制ESDSshallonlybehandledbytrained(andequipped)personnelatspecial

workingplaces!Wrist

StripDissipativework

surfacePacking

包裝50Rev.

1.0ConfidentialESDS必須在特定的工作區(qū)域內被培訓過（已裝備）的人員操作導靜電的桌面TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Avoida“hard”

discharge避免“硬”放電51Rev.

1.0ConfidentialMetallic

surface金屬表面Packing

包裝TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制Unpackthedevicesandplacethemondissipativematerial

todrainoffpossiblechargeonthedevices

“softly”52Rev.

1.0ConfidentialPacking

包裝倒出器件時須將它們放置于導靜電材料上來“溫柔地”散盡器件上可能存在的電荷TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制53Rev.

1.0ConfidentialPrinciples

of

Protection

防護原則ESDisessentiallya“Quality”

problemESD本質上是一種“質量”問題TotalCompanyCommitmentis

required需要全公司的承諾Anintegratedapproachismoreeffectivethanahaphazard

approach一套完整的ESD防護方案比隨便的方案更有效.TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制54Rev.

1.0ConfidentialASystemApproachtoCorporateESD

Protection全公司范圍ESD防護的系統(tǒng)方案Requires:

必要項目：Co-ordinator 總協(xié)調負責人Standards 標準Procedures 程序Audit 審查Training 培訓Materials 材料TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD

的控制55Rev.

1.0ConfidentialFourBasicStepstowardssuccessful

implementation成功執(zhí)行的4個基本步驟：ManagementCommitment 管理層的支持ControlofSupplies 供應商的控制Comprehensive

in-house

system 完善的內部系統(tǒng)Tell

your

customers 提示客戶TowardsZeroDefectCausedby

ESD關于未來芯片內幾何結構的不斷減小Decreasinggeometricalstructuresof

microchips+Increasing

integration

density集成度的增加56Rev.

1.0ConfidentialChipsmoresensitiveto

ESD器件對ESD越來越敏感TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD的控制57Rev.

1.0ConfidentialSummaryforPart2

第二部分的小結1. The

3basic

conceptofESD

controlare:

ESD控制的3個基本概念b) Isolationa) Grounding

接地隔離c) Neutralisation 中和EPA的重要性ESD是一種質量問題Theimportanceofan

EPAESDisaquality

issueESDpreventionrequirestotalcompanycommitment,comprehensivein-housesystemandcontrolofsupplies,lastbutnotleastinformingyour

customersESD防護要求管理層的支持，完善的內部管理和供應商的控制，以及提示客戶TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)58Rev.

1.0ConfidentialPart

III SystemforESD

Protection第三部分

ESD防護系統(tǒng)TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)59Rev.

1.0ConfidentialSystemforExternalESDProtection

(Corporation)外部的ESD防護系統(tǒng)（公司）Goal

of

Corporation 公司目標InternalandExternal

ProtectionOrganisationof

CorporationResponsibilityintheESD

team內部和外部防護公司組織公司ESD小組的職責?StandardfortheCRMA–

QUW82-014TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)60Rev.

1.0ConfidentialGoalof

CRMA安盛的目標PreventionofESDfailuresfromreceivingwafertodeliveryICto

customer從接收wafer到交付IC至客戶全程防止ESD失效TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)內部和外部的防護InternalandExternalProtectionInternal

Protection

內部的防護MaketheDevicesrobustagainstESD(DesignMeasures)使器件能充分抵抗ESD（設計方面的措施）External

Protection外部的防護ReduceESDStressduringtheprocess(WaferFab&

CRMA)制造中減少ESD應力（Wafer

Fab

&

CRMA)61Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)Organisation

of

CRMA

組織62Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)63Rev.

1.0ConfidentialResponsibilityintheESDTeamESD小組的職責ReleaseofESDProtectivematerials

發(fā)布ESD防護材料Approval

of

manufacturing

equipment

onESDaspects

批準制造機器的ESD防護狀況SupportofthedepartmentsonESD

aspects

支持部門的ESD的防護SampleauditoftheESDprotectionmeasures 抽樣審查ESD防護設施TrainingoftheESD

Responsible

persons 培訓ESD負責人TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)64Rev.

1.0ConfidentialInternationalStandardforESD

Protection(1).IEC61340-5-1Protectionofelectronicdevicesfromelectrostaticphenomena–GeneralRequirementsTheIEC61340-5-1TechnicalReportProtectionofelectronicdevicesfromelectrostaticphenomena–GeneralRequirementswasdevelopedfromearlierStandardsincludingEN100015.ItisaccompaniedbyaUserGuideIEC61340-5-2,whichgivesalotofadditionalinformationtohelpthenon-specialistimplementIEC61340-5-1.AsaIECdocuments,theyhaveworld-wideapplicabilityandareplannedtobedevelopedintofullworld-wideIECstandardsinthefuture.TowardsZeroDefectCausedby

ESDESD防護系統(tǒng)65Rev.

1.0ConfidentialESD防護的國際標準(1).

IEC61340-5-1 電子器件靜電防護的綜合需求The

IEC

61340-5-1

技術報告

Protection

of

electronicdevicesfromelectrostaticphenomena–

GeneralRequirements發(fā)展了早期的標準包括EN100015.

伴隨它的還有一個

用戶手冊

IEC61340-5-2,

它給予了很多附加信息來支持未包含專業(yè)實現(xiàn)的IEC61340-5-1.

作為IEC文獻，它有全球適用性，并且已計劃在未來發(fā)展成全球的IEC標準。ESD防護系統(tǒng)66Rev.

1.0ConfidentialTowardsZeroDefectCausedby

ESD(2).

JESD625-A RequirementsforHandlingElectrostatic-Discharge-Sensitive

(ESDS)

Devices

操作ESDS的必備需求ThisstandardestablishestheminimumrequirementsforElectrostaticDischarge(ESD)controlmethodsandmaterialsusedtoprotectelectron