集成電路封裝線系統(tǒng)性靜電防護(hù)

摘 要：本文在研究集成電路封裝線過(guò)程中靜電產(chǎn)生的各種原因及靜電損傷的機(jī)理后，為集成電路的系統(tǒng)性靜電防護(hù)制定了相關(guān)措施。對(duì)于集成電路的系統(tǒng)性靜電防護(hù)主要應(yīng)用于封裝的廠房、封裝所用到的機(jī)電設(shè)備、操作工藝的各項(xiàng)流程等不同環(huán)節(jié)中，應(yīng)用靜電防護(hù)可以有效消除系統(tǒng)性靜電對(duì)電路造成的損傷。

關(guān)鍵詞：集成電路；封裝線；靜電損傷；靜電防護(hù)

中圖分類號(hào)：TN405 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 18-0000-01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微米、納米等級(jí)別的IC工藝也逐漸得到廣泛應(yīng)用，但隨之而來(lái)的就是系統(tǒng)性的靜電問(wèn)題。納米材料的應(yīng)用導(dǎo)致集成電路的內(nèi)部絕緣層變得越來(lái)越薄，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的抗電性變?nèi)?，許多材料中產(chǎn)生于積累的電荷數(shù)量逐漸增多，致使靜電對(duì)集成電路危害的越來(lái)越大，越來(lái)越明顯，若未能及時(shí)采取有效的防護(hù)措施，則會(huì)使芯片、線路等受到極大的損傷。

一、集成電路靜電損傷的原因和機(jī)理

（一）靜電的產(chǎn)生原因

研究集成電路的系統(tǒng)性靜電防護(hù)應(yīng)首先掌握靜電產(chǎn)生的原因、在封裝過(guò)程中容易產(chǎn)生靜電的環(huán)節(jié)以及集成電路受損后會(huì)有何影響等。

所謂靜電就是指電子在受到外力的作用時(shí)，從某一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體上或是在磁場(chǎng)的作用下最終產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，兩個(gè)物體具有不同的靜電勢(shì)能從而發(fā)生靜電轉(zhuǎn)移。集成電路中靜電所產(chǎn)生的靜電破壞就是指靜電產(chǎn)生的電場(chǎng)擊穿MOS的氧化層，損壞芯片，最終導(dǎo)致器件的完全損壞[1]。

（二）靜電損傷的機(jī)理

靜電在封裝過(guò)程中引起靜電損傷的主要原因有吸塵、放點(diǎn)破壞以及電場(chǎng)干擾等。靜電集塵會(huì)貫穿封裝過(guò)程的始終，芯片如果帶有靜電就會(huì)逐漸吸附周圍的帶電粒子和灰塵，其帶電的灰塵顆粒一旦被吸附就很難去除。集成電路中的芯片一旦吸附有帶點(diǎn)顆粒，就會(huì)鍵合點(diǎn)的粘附強(qiáng)度受到較大影響，最終致使鍵合強(qiáng)度未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。靜電的放電過(guò)程一般發(fā)生在微秒的時(shí)間內(nèi)，其放電的瞬間使通過(guò)回路的電流變大，造成電路的局部高溫現(xiàn)象。由于產(chǎn)生熱量的時(shí)間極短，熱量來(lái)不及釋放出去，導(dǎo)致電路的局部受到高熱而損傷，電路的電性能和各項(xiàng)參數(shù)都受到較大影響，甚至給電路帶來(lái)一定的隱患。

二、集成電路封裝線系統(tǒng)性靜電防護(hù)的主要措施

對(duì)于集成電路的靜電防護(hù)，應(yīng)從廠房環(huán)境的靜電防護(hù)開(kāi)始，其次就是工藝和設(shè)備的靜電防護(hù)、封裝過(guò)程中集成電路的靜電防護(hù)、運(yùn)輸中的全方位靜電防護(hù)、以及系統(tǒng)性的靜電防護(hù)等。

（一）廠房和周邊環(huán)境的靜電防護(hù)

集成電路的封裝廠房一般都要受到大功率的輻射源以及電磁場(chǎng)的影響。因此，其建造過(guò)程中廠房的墻壁一般都是選用輕質(zhì)的龍骨結(jié)構(gòu)及彩鋼板作為材料，廠房的屋頂則是采用導(dǎo)電性能較強(qiáng)的鋁制材料等，廠房的地面一般是采用接地性能良好的防靜電類地板。廠房建造過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)與設(shè)施都進(jìn)行接地處理的原因是為了達(dá)到廠房的“屏蔽作用”，即阻止靜電的產(chǎn)生，并且將可能產(chǎn)生的靜電快速有效的導(dǎo)入地下，避免靜電帶來(lái)的損傷[2]。廠房的接地電流與地面土質(zhì)的濕潤(rùn)程度、酸堿度有關(guān)，因此在設(shè)置接地裝置時(shí)，應(yīng)將接地線直接延伸到地下水位兩米以下的位置，廠房的各個(gè)設(shè)施都應(yīng)做好接地處理。針對(duì)集成電路的封裝廠房還應(yīng)注意廠房?jī)?nèi)部的濕度，濕度越大，集成電路產(chǎn)生靜電的幾率越小。因此，應(yīng)時(shí)刻注意廠房?jī)?nèi)部的濕度，通常是控制在百分之五十左右，另隨季節(jié)的變化而定。

（二）生產(chǎn)過(guò)程中封裝設(shè)備的靜電防護(hù)

在集成電路的封裝過(guò)程中，各種儀器、設(shè)備會(huì)產(chǎn)生不同程度的摩擦或是靜電感應(yīng)現(xiàn)象，從而產(chǎn)生靜電，而這些如果未能及時(shí)、有效的釋放出去或是接入大地，就會(huì)對(duì)集成電路造成極大的損傷與影響。因此，封裝廠房?jī)?nèi)的各種儀器、設(shè)備通常都應(yīng)采取靜電中和法、材料消除靜電法以及電阻串聯(lián)的方法以實(shí)現(xiàn)集成電路封裝過(guò)程中靜電防護(hù)的要求。廠房中儀器、設(shè)備的接電處理一般分為兩種方式，分比為軟接地與硬接地。所謂軟接地就是指將可以通過(guò)安全電流的電阻器進(jìn)行接地處理從而達(dá)到靜電防護(hù)的作用。而硬接地就是指設(shè)備直接與接地的一極連接成導(dǎo)電裝置的一種接地方式。廠房?jī)?nèi)的儀器設(shè)備一般都是金屬材質(zhì)，這種設(shè)備的接地處理只要串聯(lián)一個(gè)阻值極小的電阻即可。儀器設(shè)備中除了有零線、電源線以外還有接地線，而各個(gè)部件之間與接地線的電阻最大不可超過(guò)十歐姆。設(shè)備接地處理應(yīng)十分牢固，一般是采用插座或是按扣的方式[3]。

（三）工作人員操作過(guò)程中的靜電防護(hù)

集成電路的封裝過(guò)程中工作人員的安全問(wèn)題才是生產(chǎn)中的重中之重，也是采用靜電防護(hù)的關(guān)鍵原因。在生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員不僅是集成電路系統(tǒng)性靜電防護(hù)的主要對(duì)象，更是操作靜電防護(hù)、實(shí)施防護(hù)措施的主要力量，而工藝操作的靜電防護(hù)更是貫穿生產(chǎn)工藝的始終，因此加強(qiáng)人員和工藝的靜電防護(hù)十分必要。在對(duì)集成電路進(jìn)行靜電防護(hù)的過(guò)程中加強(qiáng)工作人員的靜電防護(hù)意識(shí)與知識(shí)是提高安全生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)。每一位工作人員在進(jìn)廠操作前都應(yīng)充分掌握靜電產(chǎn)生的原理、何處會(huì)產(chǎn)生靜電、以及應(yīng)對(duì)靜電損傷的基本措施等各方面內(nèi)容。

（四）集成電路封裝過(guò)程中包裝、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程的靜電防護(hù)

集成電路的封裝過(guò)程一定會(huì)涉及到包裝、拆卸、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程，而這類過(guò)程產(chǎn)生靜電的可能性極高，因此就要求工作人員在此過(guò)程中防止材料產(chǎn)生摩擦，避免發(fā)生碰撞等。集成電路所帶的靜電必須要通過(guò)包裝釋放出去，否則靜電就會(huì)對(duì)電路造成損傷，因此包裝、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程也要做好靜電防護(hù)措施。集成電路的包裝容器或是材料一般都選用成本較低，且表面可經(jīng)防靜電液和防靜電蠟處理的金屬材料等。

三、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于集成電路的封裝線系統(tǒng)性防靜電處理，通常包括廠房的屋頂、墻壁、地面、廠房設(shè)備、包裝運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)方面。在集成電路的封裝過(guò)程中極易產(chǎn)生靜電，因此做好系統(tǒng)性靜電防護(hù)對(duì)廠房?jī)?nèi)工作人員的安全生產(chǎn)、生產(chǎn)工藝的整個(gè)流程都具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬國(guó)榮，丁榮崢，李欣燕.集成電路封裝線系統(tǒng)性靜電防護(hù)[J].電子與封裝，2013（04）：1-5.

[2]羅俊，秦國(guó)林，邢宗鋒.雙極型集成電路可靠性技術(shù)[J].微電子學(xué)，2010（05）：747-753.

[3]劉曄.關(guān)于靜電防護(hù)措施的探討[J].黑龍江科技信息，2010（36）：42-43.