IC卡模块封装中的ESD影响及对策
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简介静电(ESD)是在物体之间发生的静电放电现象,会造成电子设备损坏和数据丢失。
在信息技术快速发展的今天,ESD问题已经成为一个严重的挑战。
因此,本文将介绍一些ESD静电问题的解决方案,以帮助人们有效地处理和解决这些问题。
1. ESD静电产生的原因静电产生的原因可以归结为以下几点:•摩擦: 当两种不同材料之间发生摩擦时,会产生静电。
例如,当硬质塑料袋与羊毛衣物摩擦时,会产生大量的静电。
•电子设备: 电子设备本身是ESD的主要来源。
当电子设备工作时,会产生静电。
此外,在组装和维修电子设备时,也容易引发ESD问题。
2. ESD静电问题的影响ESD静电问题会对电子设备和数据产生严重的影响,包括但不限于以下几个方面:•设备损坏: 静电放电会损坏电子设备内部电子元件,导致设备无法正常工作甚至完全失效。
•数据丢失: 静电放电会导致数据传输中断和数据丢失,使得重要数据无法恢复。
•成本损失: 静电问题会导致电子设备的损坏和维修费用的增加,从而增加企业的成本负担。
3. ESD静电问题的解决方案为了解决ESD静电问题,我们可以采取以下措施:3.1 建立ESD安全意识建立ESD安全意识是解决ESD问题的第一步。
通过培训和教育,向员工普及ESD的概念、影响和解决方案,提高员工对ESD的认识和防范水平。
3.2 使用防静电设备使用防静电设备是防止ESD问题的有效措施之一。
例如,对工作台面和工作区域进行静电防护,使用防静电垫子和腕带等防静电设备,降低静电的产生和传导。
3.3 控制湿度湿度的控制是减少ESD静电问题的重要手段之一。
适当的湿度能够减少空气中的静电积聚,降低静电放电的几率。
通过使用加湿器或空调设备来控制湿度,可以有效防止静电问题的发生。
3.4 地线接地地线接地是减少ESD问题的关键措施之一。
将设备和工作台等金属部件接地,可以有效地将静电导入地面,避免积聚和放电。
3.5 接地静电放电器在特定环境中,可以使用接地静电放电器来安全释放电荷。
esd静电问题终极解决方案
《ESD静电问题的终极解决方案》
在现代电子设备制造和使用过程中,ESD(静电放电)问题一直是一个头疼的难题。
静电放电不仅会对电子设备造成损害,还有可能引发火灾,造成安全隐患。
因此,寻找一种终极解决方案成为了众多电子设备制造商和使用者的共同心愿。
针对ESD静电问题,有许多常见的应对措施,比如在生产线上使用防静电衣服、手套和鞋子,减少静电的产生;使用控制静电的设备,比如静电消除器和静电离子风机;在装配和使用电子设备时尽量避免干燥环境和机械摩擦等触发静电放电的条件。
然而,这些措施虽然在一定程度上能够减少ESD问题的发生,但并不能从根本上解决这一问题。
近年来,一种新型的ESD静电问题终极解决方案备受瞩目——使用ESD抗静电材料。
这种材料在很大程度上能够避免静电的积累和放电,从而有效解决ESD问题。
ESD抗静电材料具有良好的导电性或抗静电性能,在材料的表面或内部具有一定的静电分散机制,能够迅速将静电释放到地面,避免静电积累和放电带来的危害。
目前,市场上已经有多种类型的ESD 抗静电材料,包括ESD防静电地板、ESD抗静电包装材料、ESD抗静电工作台面板等,可满足不同场合的需求。
总的来说,ESD静电问题的终极解决方案是使用ESD抗静电材料。
这种材料具有独特的静电分散机制,能够有效避免静电积累和放电,为电子设备制造和使用提供了更加可靠的保障。
未来,随着ESD抗静电材料的不断研发和应用,相信ESD静电问题将会迎来更好的解决方案。
环境与静电对集成电路封装过程的影响1 引言现代发达国家经济发展的重要支柱之一--集成电路(以下称IC)产业发展十分迅速。
自从1958年世界上第一块IC问世以来,特别是近20年来,几乎每隔2-3年就有一代产品问世,至目前,产品以由初期的小规模IC发展到当今的超大规模IC。
IC设计、IC制造、IC封装和IC测试已成为微电子产业中相互独立又互相关联的四大产业。
微电子已成为当今世界各项尖端技术和新兴产业发展的前导和基础。
有了微电子技术的超前发展,便能够更有效地推动其它前沿技术的进步。
随着IC的集成度和复杂性越来越高,污染控制、环境保护和静电防护技术就越盲膨响或制约微电子技术的发展。
同时,随着我国国民经济的持续稳定增长和生产技术的不断创新发展,生产工艺对生产环境的要求越来越高。
大规模和超大规模Ic生产中的前后道各工序对生产环境提出了更高要求,不仅仅要保持一定的温、湿度、洁净度,还需要对静电防护引起足够的重视。
2 环境因素对IC封装的影响在半导体IC生产中,封装形式由早期的金属封装或陶瓷封装逐渐向塑料封装方向发展。
塑料封装业随着IC业快速发展而同步发展。
据中国半导体信息网对我国国内28家重点IC制造业的IC总产量统计,2001年为44.12亿块,其中95%以上的IC产品都采用塑料封装形式。
众所周知,封装业属于整个IC生产中的后道生产过程,在该过程中,对于塑封IC、混合IC或单片IC,主要有晶圆减薄(磨片)、晶圆切割(划片)、上芯(粘片)、压焊(键合)、封装(包封)、前固化、电镀、打印、后固化、切筋、装管、封后测试等等工序。
各工序对不同的工艺环境都有不同的要求。
工艺环境因素主要包括空气洁净度、高纯水、压缩空气、C02气、N:气、温度、湿度等等。
对于减薄、划片、上芯、前固化、压焊、包封等工序原则上要求必须在超净厂房内设立,因在以上各工序中,IC内核--芯粒始终裸露在外,直到包封工序后,芯粒才被环氧树脂包裹起来。
竭诚为您提供优质文档/双击可除esd静电问题终极解决方案篇一:轻松解除esd之静电干扰如何省钱、有效又可靠的解决静电干扰,一直是企业比较头疼的问题。
静电防护实际就是通过解决方案让静电释放途径可控,在静电释放时避免损坏器件。
本文通过探究静电生成机理,解析静电分析原理,提出防护静电的有效方法,并给出针对传导性esd和辐射性esd的具体解决方案。
找对方法,让静电沿着设定的路径走可以变的很轻松!静电生成机理电荷经由放电路径而产生在不同电位之间移转现象,即称此为静电放电现象,简称esd。
例如某绝缘的导体(螺丝起子)带有足够高电荷,当它靠近有相反电势的集成电路(ic)时,电荷“跨接”,引起静电放电。
静电放电产生的三个条件:*电荷的积累,静电荷积累在绝缘体上;*静电荷通过接触或感应转移到导体上;*充满静电的导体接近一个金属器件,产生放电。
静电危害对象精密芯片:芯片越来越集成、微小,抗击电压也越来越小,极易受到静电电流影响。
mos器件:mos器件每条路径都有自己的放电特性,电位差超过路径间的绝缘物的介电强度,会发生介质击穿,从而损坏电路。
pcb板:esd电流会直接通过电路板烧毁pcb上对esd 敏感的电路元件。
地线:esd电流经过地线,若接地材质不良会产生高阻抗,形成高干扰电压,会是接地线路对正常工作电路造成干扰。
对esd敏感的器件还有有微电子器件,分立半导体器件,电阻器基片,压电晶体以及薄膜电路等。
静电分析原理解析esd是一种高能量、宽频谱的电磁干扰,干扰途径主要有两种:传导性esd:主要是瞬间接触的大电流造成产品内部电路的误动作或损坏。
辐射性esd:空间电磁场耦合,其上升时间短,约为0.7~1ns,频谱高达数百mhz,静电放电电流会激烈一定频谱宽度的脉冲能量在空间,产生的电磁场通过寄身电感或电容耦合进敏感电路。
传导性esd分析原理对静电电流在电路中防护主要使用一些保护器件,在敏感器件前端构成保护电路,引导或耗散电流。
• 60•ESD 是静电放电的简称,其对于电子产品有着极为严重的危害,甚至会影响电子产品的正常功能,导致其无法发挥其应用效果。
随着科学技术的不断更新,诸多的半导体器件逐渐向着更高集成规模方向发展,从实际情况看其布线工艺已经到达了亚微米阶段,这也是其对外界因素过于敏感的主要原因。
ESD 对电子产品的干扰不仅会干扰元器件功能,同时也会对各类电路造成极大破坏。
本文简述了ESD 与其形成,并就其防护目的与途径进行了深入分析。
伴随着科技水平的提升,电子行业也正处于迅速发展阶段,其中各类元器件的集成度与体积更是在这一阶段获得了极大的提升机遇。
但需要注意到的是,正是由于集成度较高的原因,使得当下的各类元器件导线之间的距离变得越来越小,其绝缘膜也在逐渐变薄,使得其耐击穿电压也在逐渐降低。
但受周围环境因素条件所限制,电子产品无论是在生产还是运输环节,过程中都有极大的可能产生静电,增大其器件的击穿风险,从而影响产品的技术指标。
从这一点来看,当前对于电子行业发展来说,静电已经逐渐成为了阻碍行业发展的关键因素,因此更需要人们提高对于静电防护的重视程度。
不仅要了解各类电子元器件的生产流程,更应针对其运输、储存以及检验等环节可能产生静电的几个因素进行深入分析,制定对应措施以最大程度的降低静电对于电子产品的影响。
1 静电现象静电现象在我们的生活中较为常见,作为一种电能,其主要依附于物体表面。
之所以其表现出其产生特性,是因为其中的正负电荷处于局部失衡状态,这也是其对电子产品产生极大危害的主要原因。
简单来说,静电现象就是在电荷的产生与消失过程,生活中最为常见的就是摩擦起电现象。
2 静电对于电子行业的主要危害从电子行业的角度看,静电的危害可以分为两部分:静电引力导致大量尘埃吸附与在静电放电过程中介质被击穿。
2.1 静电吸附在各类电子元器件制造过程中,不可避免的会由于石英或是其他高分子物质的大量应用而出现一些不确定情况,这些物质所制造而成的器件具有绝缘度较高的特点。
esd整改方法ESD整改方法引言静电放电(Electrostatic Discharge,简称ESD)是一种常见的现象,其产生的静电电荷在两个物体之间产生放电,会对电子元器件、半导体芯片等敏感设备造成损害。
为了有效地预防和控制ESD,需要采取相应的整改方法。
本文将介绍一些常见的ESD整改方法,以帮助减少静电放电对设备的影响。
一、环境控制1. 温湿度控制:确保工作环境的温度和湿度在合适的范围内,一般建议室温保持在20-25摄氏度,相对湿度保持在40-60%之间。
2. 静电防护地板:铺设静电防护地板可以有效减少静电的产生和积累,减少静电放电的可能性。
3. 静电防护工作台:使用静电防护工作台可以将静电荷导入地面,防止其积累。
二、人员培训1. 静电知识培训:对从事与敏感设备相关工作的人员进行静电知识培训,提高他们对ESD的认识和理解,增强防护意识。
2. 防护措施培训:培训人员正确使用和保养防护设备,如防静电手套、防静电鞋等,以确保其有效地阻止静电放电。
三、设备优化1. 静电消除器:安装静电消除器可以有效减少ESD的发生。
静电消除器可以通过释放相反的静电荷来中和环境中的静电,从而减少静电放电的可能性。
2. 静电屏蔽:对敏感设备进行静电屏蔽,使用金属外壳或静电屏蔽袋来避免外部静电对设备的影响。
四、工艺改进1. 静电接地:确保设备和工作台的良好接地,通过接地来导出积累的静电荷,减少ESD的发生。
2. 静电防护区域划分:将工作区域划分为不同的静电防护区域,确保敏感设备仅在指定的区域内操作,避免静电的干扰。
五、检测与监控1. ESD测试仪器:使用ESD测试仪器对设备和工作环境进行定期检测,及时发现和解决存在的问题。
2. ESD监控系统:安装ESD监控系统,实时监测设备和工作环境的静电情况,及时预警并采取相应措施。
六、维护与管理1. 设备维护:定期对设备进行维护,清洁和检查防护设备的磨损情况,及时更换失效的防护设备。
IC卡封装中的ESD影响及对策1、引言ESD对整个半导体产业具有非常大的影响,每年半导体工业因为ESD造成的经济损失以数十亿美元计。
随着金卡工程和IC卡国产化在中国的逐步深入推广,ESD对IC卡模块封装这种集成电路封装形式的影响成为一个研究课题。
ESD的产生机理是什么?它对IC卡模块封装的影响体现在哪些方面?对这些影响应该采取什么措施去改善或消除?本文对上述问题进行了初步的探讨,并结合上海斯伦贝谢智能卡技术有限公司的实际例子提出了几点控制ESD影响的简单措施。
2、ESD及产生原因组成物质的原子包含电子和质子。
物质获得或者损失电子时,物质表现为带有正电或负电。
静电是正电荷或负电荷在物质表面积累的结果。
电荷积累通常由物质的接触、分离或者摩擦引起,通常称为摩擦生电。
影响电荷积累的因素很多,包括物体的接触程度、摩擦系数和分离速率等。
在影响因素消除之前,电荷会持续积累,随后释放,或者一直积累到周围物质的绝缘属性或绝缘保护失效为止。
一旦绝缘属性被改变,会迅速实现静电平衡。
ESD(Electrostatic Storage Deflection,静电积聚转移)是电荷的快速平衡,电荷的迅速平衡被称为静电放电。
研究表明,人走在地毯上由于摩擦产生的电荷,可引发高达20KV的静电压。
由于电荷是在阻力很小的情况下迅速释放的,因此释放时的等效电流可以超过20安培。
如果是通过集成电路或者其它对ESD敏感的元器件放电,那么大电流很可能会严重损坏原本只能传导微安级或毫安级电流的线路。
3、ESD对IC卡模块封装的影响ESD的影响存在于晶圆片生产、集成电路封装、器件测试、装配和使用的集成电路整个生命周期。
不管什么原因,只要在器件表面或周围区域积累电荷,就会产生ESD。
ESD每年造成的半导体工业经济损失高达数十亿美元。
集成电路器件对ESD非常敏感。
集成电路器件应该工作在一定的电压、电流和功耗限定范围内。
大量聚集的静电荷在条件适宜时就会产生高压放电(如空气湿度高于65%,或操作人员的接触等),静电放电通过器件引线的高压瞬时传送,可能会使氧化层(即绝缘体)断开,造成器件功能失常。
ESD静电防范常见问题及解决方案ESD静电防范常见问题及解决方案静电是人们非常熟悉的一种自然现象。
静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中,如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。
然而,静电放电ESD(Electro-Static Discharge)却又成为电子产品和设备的一种危害,造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。
现代半导体器件的规模越来越大,工作电压越来越低,导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。
ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS 电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。
电子设备的ESD也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准。
1.静电成因及其危害静电是两种介电系数不同的物质磨擦时,正负极性的电荷分别积累在两个特体上而形成。
当两个物体接触时,其中一个趋从于另一个吸引电子,因而二者会形成不同的充电电位。
就人体而言,衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要因之一。
静电源与其它物体接触时,依据电荷中和的机理存在着电荷流动,传送足够的电量以抵消电压。
在高速电量的传送过程中,将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场,严重时将其中物体击毁,这就是静电放电。
国家标准中定义:静电放电是具有不同静电电位的特体互相靠近或直接接触引起的电荷转移(GB/T4365-1995),一般用ESD表示。
ESD会导致电子设备严重损坏或操作失常。
静电对器件造成的损坏有显性和隐性两种。
隐性损坏在当时看不出来,但器件变得更脆弱,在过压、高温等条件下极易损坏。
ESD两种主要的破坏机制是:由ESD电流产生热量导致设备的热失效;由ESD感应出过高电压导致绝缘击穿。
两种破坏可能在一个设备中同时发生,例如,绝缘击穿可能激发大的电流,这又进一步导致热失效。
除容易造成电路损害外,静电放电也极易对电子电路造成干扰。
静电放电对电子电路的干扰有二种方式。
一种是传导干扰,另一种是辐射干扰。
ESD的起因、危害及预防对策ESD(Electro Static Discharge)即“静电放电”的意思。
ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热(火花)效应(如静电引起的着火与爆炸)和电磁效应(如电磁干扰)等的学科。
在科学技术飞速发展、微电子技术广泛应用及电磁环境越来越复杂的今天,我们对半导体材料的品质要求也是越来越高,而静电对半导体的破坏却因半导体的高集成化而变得更加容易。
为了提升产品品质和客户的满意度,我们必须在静电的防护方面做出更有效的行动,来迖成我们的品质目标。
据统计电子工业每年花在这上面的费用有数十亿美元之多,由此可见ESD防护的重要性及紧迫性。
一、到底什么是ESD呢?在严寒的冬天,当您脱下暖和的毛衣时会听到哔哔啪啪声。
在握手或手接触时常被电击一下,这是由于人身带了静电,在接触时突然放电所致。
暴雨来临前,天空中常会有雷电出现,这是因为云层相互摩擦而带上大量的电荷,当两块云层相互接触时便会放电形成能量巨大的雷电,如对地放电则可能形成雷击的危害。
这些都是日常生活中常见的静电瞬间放电(ESD)现象。
二、ESD是怎么产生的呢?我们知道所有的物质都是有分子组成,分子又是由原子组成。
原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子组成。
在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。
但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原子A而侵入其它的原子B,A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子,B原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。
图示如下:造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)。
在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。
当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电,另一个得到一些剩余电子的物体带负电。
ESD靜電問題終極解決方案靜電是人們非常熟悉的一種自然現象。
靜電的許多功能已經應用到軍工或民用産品中,如靜電除塵、靜電噴塗、靜電分離、靜電複印等。
然而,靜電放電ESD(Electro-Static Discharge)卻又成爲電子産品和設備的一種危害,造成電子産品和設備的功能紊亂甚至部件損壞。
現代半導體器件的規模越來越大,工作電壓越來越低,導致了半導體器件對外界電磁騷擾敏感程度也大大提高。
ESD對於電路引起的干擾、對元器件、CMOS電路及介面電路造成的破壞等問題越來越引起人們的重視。
電子設備的ESD也開始作爲電磁相容性測試的一項重要內容寫入國家標準和國際標準。
1.靜電成因及其危害靜電是兩種介電係數不同的物質磨擦時,正負極性的電荷分別積累在兩個特體上而形成。
當兩個物體接觸時,其中一個趨從於另一個吸引電子,因而二者會形成不同的充電電位。
就人體而言,衣服與皮膚之間的磨擦發生的靜電是人體帶電的主要因之一。
靜電源與其他物體接觸時,依據電荷中和的機理存在著電荷流動,傳送足夠的電量以抵消電壓。
在高速電量的傳送過程中,將産生潛在的破壞電壓、電流以及電磁場,嚴重時將其中物體擊毀,這就是靜電放電。
國家標準中定義:靜電放電是具有不同靜電電位的特體互相靠近或直接接觸引起的電荷轉移(GB/T4365-1995),一般用ESD表示。
ESD會導致電子設備嚴重損壞或操作失常。
靜電對器件造成的損壞有顯性和隱性兩種。
隱性損壞在當時看不出來,但器件變得更脆弱,在過壓、高溫等條件下極易損壞。
ESD兩種主要的破壞機制是:由ESD電流産生熱量導致設備的熱失效;由ESD感應出過高電壓導致絕緣擊穿。
兩種破壞可能在一個設備中同時發生,例如,絕緣擊穿可能激發大的電流,這又進一步導致熱失效。
除容易造成電路損害外,靜電放電也極易對電子電路造成干擾。
靜電放電對電子電路的干擾有二種方式。
一種是傳導干擾,另一種是輻射干擾。
2.數碼産品的構造及其ESD問題現在各類數碼産品的功能越來越強大,而電路板卻越來越小,集成度越來越高。
1、引言ESD对整个半导体产业具有非常大的影响,每年半导体工业因为ESD造成的经济损失以数十亿美元计。
随着金卡工程和IC卡国产化在中国的逐步深入推广,ESD对IC卡模块封装这种集成电路封装形式的影响成为一个研究课题。
ESD的产生机理是什么?它对IC卡模块封装的影响体现在哪些方面?对这些影响应该采取什么措施去改善或消除?本文对上述问题进行了初步的探讨,并结合上海斯伦贝谢智能卡技术有限公司的实际例子提出了几点控制ESD影响的简单措施。
2、ESD及产生原因组成物质的原子包含电子和质子。
物质获得或者损失电子时,物质表现为带有正电或负电。
静电是正电荷或负电荷在物质表面积累的结果。
电荷积累通常由物质的接触、分离或者摩擦引起,通常称为摩擦生电。
影响电荷积累的因素很多,包括物体的接触程度、摩擦系数和分离速率等。
在影响因素消除之前,电荷会持续积累,随后释放,或者一直积累到周围物质的绝缘属性或绝缘保护失效为止。
一旦绝缘属性被改变,会迅速实现静电平衡。
ESD(ElectrostaticStorageDeflection,静电积聚转移)是电荷的快速平衡,电荷的迅速平衡被称为静电放电。
研究表明,人走在地毯上由于摩擦产生的电荷,可引发高达20KV 的静电压。
由于电荷是在阻力很小的情况下迅速释放的,因此释放时的等效电流可以超过20安培。
如果是通过集成电路或者其它对ESD敏感的元器件放电,那么大电流很可能会严重损坏原本只能传导微安级或毫安级电流的线路。
3、ESD对IC卡模块封装的影响ESD的影响存在于晶圆片生产、集成电路封装、器件测试、装配和使用的集成电路整个生命周期。
不管什么原因,只要在器件表面或周围区域积累电荷,就会产生ESD。
ESD 每年造成的半导体工业经济损失高达数十亿美元。
集成电路器件对ESD非常敏感。
集成电路器件应该工作在一定的电压、电流和功耗限定范围内。
大量聚集的静电荷在条件适宜时就会产生高压放电(如空气湿度高于65%,或操作人员的接触等),静电放电通过器件引线的高压瞬时传送,可能会使氧化层(即绝缘体)断开,造成器件功能失常。
当较大静电电流流过PN结时,由于热散逸,PN结温度急剧上升。
半导体的热时间常数一般比ESD脉冲的瞬变时间长,热量很难迅速向外扩散,如果ESD 产生大电流,会使金属互连线熔化并损伤器件的PN结,使器件过热而失效。
ESD还能够触发硅控整流器而在CMOS器件中产生闭锁。
在一般的条件下,ESD不会导致器件即时失效,它往往潜伏在集成电路器件中,这种存在潜在缺陷的器件在使用时非常容易失效。
IC卡(IntegratedCircuitCard,集成电路卡)又称智能卡,它将具有存储、加密及数据处理能力的集成电路芯片镶嵌于塑料基片中,涉及到微电子技术、计算机技术和信息安全技术等学科。
作为一种成熟的高技术产品,IC卡提高了人们生活和工作的现代化程度,已成为一个国家科技发展水平的标志之一。
IC卡在国外已经被广泛应用于电信、金融、交通、医疗和政府公用事业等领域。
在信息产业部、中国电信集团的大力推动下,IC卡在中国的应用,尤其是电信领域的应用取得了突飞猛进的发展。
IC卡模块是IC卡的核心,是集成电路封装的一种形式。
IC卡模块的基本制造流程与常规集成电路封装非常相似,由贴片(DieBonding)、焊线(WireBonding)、封模(Encapsulation)和测试(Testing)组成。
区别在于用的载带(LeadFrame)是一种环氧树脂基材敷铜并镀镍和金的软基条带,类似于TBGA和CSP等先进封装形式用的软基载带(FlexibleSubstrate),IC卡模块封装每道工序的输入输出都卷绕在特定的卷盘上。
IC卡模块封装的集成电路芯片是集成电路技术发展微细化、高集成化的结晶。
由于器件间相隔距离小到微米级,ESD的影响尤为突出,一旦静电放电击穿,后果非常严重。
虽然电路设计人员可以采用必要的保护性器件,如齐纳二极管、滤波器等将ESD的影响降至最低,但在生产设备上、生产环境中和操作人员身上存在的静电积聚依然使硅片上和封装时仍有短路击穿的可能,使器件性能遭到损伤,导致成品率下降。
4、对策与实例除了集成电路设计中的保护措施外,消除ESD影响的措施集中在生产设备和生产环境两个方面。
4.1生产设备自动封装设备的进步使静电问题变得越来越突出。
许多封装设备可以达到每小时20000个的产量,如果设计不合理,较短时间内产生的大量静电会使大批器件遭到损坏。
IC卡模块封装设备大量使用轨道和滑动装置等组成步进系统,使用机械手臂或者其它夹持装置组成拾取系统。
如果设备设计不合理,步进系统和拾取系统会积累大量电荷,并在传送过程中放电。
为了防止ESD发生,设备需要选择适当的材料、夹紧装置、正确的工艺和接地方式。
IC卡模块封装设备中,有些部件使用塑料或塑料合成物制造,制造过程必须中混入添加剂,并调节添加剂的比例,从而使塑料或塑料合成物获得一定程度的导电性和耗散性(导电材料是指表面电阻系数小于106Ω/m2的材料,耗散材料是指表面电阻系数小于1012Ω/m2的材料)。
除此以外,添加物还可以增加材料的硬度。
另外,设备上使用的塑料罩应使用耗散材料制作或使用导电性或耗散性涂料,以防止摩擦生电。
IC卡模块的生产中,必须使用各种保护带对半成品和成品进行保护。
贴片、焊线和封装工序使用带齿的保护带,之后用隔离带对成品进行保护。
保护带应该用耗散材料制成。
由于IC卡模块采用软基条带作为载带,生产组织一般按卷到卷进行,用以卷绕的圆盘也应该用导电材料或者耗散材料制成。
并且用以卷绕的圆盘、承重的支架和设备机架必须相连接地,否则就会因为电势差而引起ESD现象。
定位装置、轨道和滑动装置组成了IC卡模块封装的步进系统。
在保证这些装置或部件与设备机架互连并接地的前提下,条带在步进中,应该保持与步进系统互连接地。
IC卡用芯片对ESD十分敏感,定位装置、导轨和滑动装置不能使用尼龙等材料直接制作。
贴片使用的拾取芯片的吸嘴应该用耗散性材料制造,并且应该很好地接地,否则存在静电荷积聚损坏芯片的可能。
设备必须具有良好的接地装置以耗散积累的电荷。
如果没有接地,导电的部件将积累电荷。
如果合页接地不良,那么耗散性塑料盖也会积累电荷。
合页可能会受到腐蚀,并成为绝缘体或产生很大的电阻。
因此,需要使用编织接地带将机架和耗散性外壳的合页接地。
设备的表面应该是导电材料或者经过电镀。
如果由于设计原因,不能使用导电涂料,则应该在两个表面之间安装编织接地带。
如果设备的可选部件同设备的主体相连,则必须使用接地装置,以保持整个机器的电位平衡。
接地线不能代替编织接地带,因为接地带表面积大,可以释放更多的电荷,并且编织接地带产生的电场最小。
4.2生产环境IC卡模块封装的净化厂房要进行立体空间全方位防静电处理,对四壁、天花板、地板的材料和温湿度进行控制。
当前净化厂房中因怕摩擦而产生粉尘往往使用一些比较硬的耐磨材料作建筑和装饰材料,而这些材料往往又是非常容易产生静电的,这是相互矛盾的。
解决的一条途径是整个净化厂房的墙壁和天花板通过由耗散材料制作的防静电地板消散积聚的静电荷。
相对湿度高或低都会加剧ESD的影响。
实验表明,相对湿度低于45%时,摩擦产生的静电荷数量比相对湿度55%环境下静电荷高出数倍,相对湿度高于65%时,静电放电发生的概率明显增大。
所以,IC卡模块封装厂房在控制10000级净化级别的同时,还需要选择好的恒温恒湿控制系统以严格控制车间的温湿度。
IC生产车间由于气流的摩擦及工人的洁净服经摩擦下来的纤维尘埃仍然是带静电体,这些纤维尘埃积聚在操作人员身上,通过操作人员与IC卡模块器件的接触产生ESD影响。
所以,操作人员的洁净服应该具有耗散性,并且在操作时使用腕带将身体与设备相连接地。
4.3实例上海斯伦贝谢智能卡技术有限公司(原上海金长城智能卡有限公司)是国家信息产业部定点生产预付费电话卡模块和移动通信GSMSIM卡的企业。
公司业务范围包括设计、生产电话卡模块和SIM卡等智能卡,销售自产产品,提供维护、安装、咨询服务。
公司在成立之初就非常重视产品质量控制,建立了严格的全面的质量管理体系,并顺利通过了信息产业部组织的一系列认证。
在近两年的生产实践中,公司产品在常规测试及抗机械损坏强度(贴片剪切力、金线拉力和焊球剪切力)检验、高温存储试验、高低温冲击试验和高温高压蒸汽试验等一系列领先于业界同行的质量测试手段的控制下,经意法半导体公司、忆恒公司等国际知名企业测试达到了较高的水准,取得了用户的信任。
如何在生产过程中最大限度地减少ESD的影响,同样是质量控制的重要研究课题。
结合上述消除ESD影响的对策,上海斯伦贝谢智能卡技术有限公司在生产设备改造、生产环境控制两方面都进行了探索,较好地控制了ESD的影响。
上海斯伦贝谢智能卡技术有限公司IC卡模块生产设备分别从法国和瑞士引进,在稳定性和精确性方面都达到了较高的水准。
经过一段时间的生产观察,设备上一些塑料部件被改良以进一步提高抗ESD的性能。
关键部位,如步进导轨的塑料件经过严格测量,除符合耗散性要求的外,其余采用金属件进行替换。
输入输出卷盘的承重支架与设备的连接得到了加强。
原装引进的生产用塑料卷盘被重新设计成金属卷盘,除抗ESD性能得到提高外,还改善了生产能力和稳定性。
上海斯伦贝谢智能卡技术有限公司IC卡模块生产车间恒温恒湿,温度和湿度分别控制在21℃~25℃、45%~65%范围内,这样的温度和湿度条件限制了ESD的影响。
车间及外部走廊区域铺设防静电地板,及时消散可能积聚的静电荷。
实际效果采用专门的设备进行了测量,测量结果表明了以上措施切实可行。
当然,ESD的影响是很难完全消除的,随着生产实践的进一步发展,控制精度的进一步提高,新的现象会逐步显现并得到改善或解决。
随着其它核心技术逐渐被掌握,IC卡应用的蓬勃发展将会成为一个新的亮点。