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ESD防静电知识讲解
ESD防静电知识讲解
什么是静电放电 (ESD)
静电如何形成
半导体产品抗静电能力
ESD 的影响质量方式
组件被ESD 破坏之原因及型态
ESD破坏分析
静电防护
各类常用静电防护材料
各种静电标示警告
制程对ESD之要求
◇ 什么是静电放电 (ESD)
◆ 严寒的冬天，当您脱下暖和的毛衣，您会听到哔哔啪啪声
◆ 干燥的冷天，当伸手去开车门或窗户，会感到触电的感觉
◆ 用手去抚摸家里的猫，您会发现猫竟然怒发冲冠
这些就是静电瞬间泄放(ESD)所主导产生的现象
ESD-Electro Static Discharge
◆ 其实静电并不仅由人为才会产生，例如
– 空中对流的云层
– 沙漠中随风飘起的砂
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ESD防静电知识讲解
什么是静电放电 (ESD)
静电如何形成
半导体产品抗静电能力
ESD 的影响质量方式
组件被ESD 破坏之原因及型态
ESD破坏分析
静电防护
各类常用静电防护材料
各种静电标示警告
制程对ESD之要求
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◇ 静电如何形成
◆ 静电是史载最早发现的一种〝电〞
– 静电其实是自从有人类以来，就影响着人类的生活
– 公元前 640年，希腊哲学家 THACES（撒奇) 把琥珀(Amber)
摩擦后发现可以吸附毛发，而开始知道静电的存在
◆ 静电的形成
• 导体 – 具有可移动的电子或价电子 (Valence Electrons) 在原子
结构的最外层，其受原子核 (Nuclei) 的束缚最小，当受到外来电场的吸引而移动 (产生电流) ，此类物质称为导体
• 绝缘体 – 缺乏上述之可移动的电子或价电子的物质，称为绝缘体
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◎以物体抗静电性来区分材质
– 导电性 (Conductive)材质: 表面电阻系数在 105Ω/square 以下
– 静电衰减性(Static Dissipative)材质:表面电阻系数介于105 ~ 1012Ω /square
– 抗静电性(Anti-Static)材质:表面电阻系数介于109 ~ 1012 Ω /square
– 绝缘体(Insulator)材质:表面电阻系数介于 1012 Ω /square以上
◎摩擦生电
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7P+
7P+
7P+
7P+
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平衡原子 1
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平衡原子 2
帶負電原子
帶正電原子
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摩
擦
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◎ A)上述条件测量结果
所穿鞋子动作产生静电压(Volts)
皮鞋原地慢速踏步 150~200
皮鞋原地快速跑步 200~250
球鞋原地慢速踏步 200~250
球鞋原地快速跑步 250~350
◎ B)当不同条件下，静电压之变化
产生方法 10%~20%相对湿度 65%~95%相对湿度
走过地毯 35,000 1,500
走过塑料地毯 12,000 250
在椅子上工作 6,000 100
拿起塑料活页夹 7,000 600
工作椅垫摩擦 18,000 1,500
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◆ 工作场所中常见的静电产生物质或活动：
• 工作桌面 – 一般的塑料、上腊、上漆。
• 地板 – 水泥地板、一般塑料地板。
• 衣服 – 人造纤维衣服、一般非导电鞋、抹布。
• 椅子 – 木材椅、塑料椅、玻璃纤维椅。
• 包装及运送 –塑料袋、泡棉、保丽龙、塑料盒。
• 组装、加工、测试、修理 – 喷雾清洁剂、吸锡器、铬铁、刷子
、塑料带、热气、烤箱、复写纸。
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◇ 组件被ESD 破坏之原因及型态
◆ 静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会
产生放电电流。这三种特性能对电子组件的三种影响：
1. 静电吸附灰尘，降低组件绝缘电阻（缩短寿命）。
2. 静电放电破坏，使组件受损不能工作(完全破坏)。
3. 静电放电电场或电流产生的热，使组件受伤（潜在损伤）。
◆ ESD破坏之原因：
1. 功率产生：如热崩溃、金属被熔融
2. 电压产生：如介电质崩溃、表面崩溃
3. 潜在性故障：如功能劣化、降级
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◆ ESD破坏之型态
1. 接面崩熔（Junction Burnout）
过大的电流通过接面时，产生极大的热量，使得接面崩熔。此种破坏是属于接面短路，并有二个特性
A. 即使ESD的能量未能打穿接面（Junction Burnout），也能造成元
件的失效
B. 正向偏压的ESD破坏能量是负向偏压的5~15倍
2. 氧化层贯穿（Oxide Punch Through）
通常在金属氧化层半导体（MOS）上可以发现此类型之破坏，这是由于外加的静电压超过了氧化层的崩溃电压所致。其现象亦是短路。
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