一、 何謂ESD
靜電放電(Electrostatic Discharge - ESD)。何謂靜電呢？就理論上來說，靜電 是由物質表面的正/負電荷分離所造成的電位，自然界中的物質，可經由某種過 程而獲得或失去電子(例如摩擦或感應起電)如圖 2.7，這類的電荷即稱為靜電。
當這些正電荷或是負電荷逐漸累積時，會與周圍環境產生電位差，電荷若是經由 放電路徑而產生在不同電位之間移轉現象，即稱此為靜電放電現象，簡稱為ESD。
物質都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負電的電子和帶正電 荷的質子組成。在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數量相同，正負平衡，
所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環繞于原子核周圍，一經外力即脫離軌 道，離開原來的原子核而侵入其他的原子B，A 原子因缺少電子數而帶有正電現 象，稱爲陽離子、B 原子因增加電子數而呈帶負電現象，稱爲陰離子。造成不平 衡電子分佈的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量(如動 能、位能、熱能、化學能……等)在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸 後再分離，即可産生靜電。當兩個不同的物體相互接觸時就會使得一個物體失去 一些電荷如電子轉移到另一個物體使其帶正電，而另一個體得到一些剩餘電子的 物體而帶負電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使物體帶上靜 電。所以物體與其他物體接觸後分離就會帶上靜電(冉存仁、傅武雄，2003)。通 常在從一個物體上剝離一張塑膠薄膜時就是一種典型的“接觸分離＂型的靜 電，在日常生活中脫衣服産生的靜電也是“接觸分離＂ 型的靜電。
圖 2.7 靜電發生原理
二、 靜電防護的重要性
在靜電荷出現後，如果沒有適當的釋放，或是有效的消除，就可能因直接 接觸或感應而產生放電的現象，而形成靜電放電。而靜電與靜電放電是無時無 地、無所不在的，只是程度上有所區分而已，地球大氣層中的閃電(圖 2.8)，就是 自然界的靜電放電。
資料來源：維基百科 圖 2.8 閃電
原靜電是由物質表面的正/負電荷分離所造成的電位，而自然界物質可分為 導電體、半導電體、絕緣體三種，且上列三種物質都會因接觸、分離及空氣中的 相對溼度的不同，而產生程度不一的靜電。靜電產生後，其可藉由導電路徑而排 放，排放的速度決定其瞬間電流的大小，在排放速度比較以導電體最快，半導體 次之，而絕緣體是最慢的一種。
一般在電子廠中常見的靜電產生源；人員所有動作如坐立之間、移動，就 會產生一相當的靜電值，而人員動作所產生的靜電變化可參考圖 2.9，工作台材 料移動的磨擦，設備作動、充切，儀器、治工具到產品本身，任何可能產生摩擦 的地方，都是靜電產生的來源。這些活動中可能產生的靜電電位如表2.1 靜電統 計表
資料來源：林同聖(2008) 圖 2.9 未接地人員靜電變化量測
表 2.1 靜電統計
靜電量測值(V)
相對溼度 活 動
10% 40% 55%
走過地毯 35,000 15,000 7,500
走過合成樹脂地板 12,000 5,000 3,000
工作台作業員動作 6,000 800 400
從塑膠管中取出DIP 晶片 2,000 700 400
從合成樹脂盤中取出DIP 晶片 11,500 4,000 2,000 從Styro 泡棉中取出 DIP 晶片 14,500 5,000 3,500 由氣泡包裝待中取走PCB 26,000 20,000 7,000 將PCB 裝入有泡棉條之箱子 21,000 11,000 5,500
資料來源：林同聖(2008)
而在LCM 廠中，最容易產生靜電來源的動作，則是屬於固體摩擦與剝離時
剝離而產生靜電，其靜電電位可能高達幾10 個 KV，甚至如接觸面積很大，產生 (reliability)已有可能開始變差了。
3. 造成系統運作錯誤：此一 ESD 影響的可能是沒有直接對元件有物理性破 壞，但因ESD 可能已經改變記憶體元件的電容值，而使得編碼錯誤，進 而使系統運作錯誤。
電子工業現正逐漸向更小更精密發展，因此靜電放電可能對產品造成的損壞 程度也相對提高。而 ESD 除了可導致的上述傷害外，靜電還會引發靜電吸引 (Electrostatic Attraction - ESA)現象，這也是無塵室(Clean Room)另外一個致命的 問題。例如由美國靜電防護協會所發表之研究；一個 4 英吋晶圓負載 1000V 電
圖 2.10 微粒衝擊晶圓示意圖
四、 靜電防護
而我們為什麼要做靜電防護呢？因為靜電放電最大的傷害不是立即將產品 打壞(10%)而是將產品變成『危險良品』(90%)，使得產品在客戶手中產生嚴重的 可靠性問題，或突然故障而釀成的巨大災難，依據美國、歐洲及日本電子產品製 造商的實際經驗，如果他們在產品阻力、封裝過程，或是處理零件時，實施嚴格 的靜電防護措施，成品良率與可靠度一定顯著提高。所以我們做靜電防護不只是 為了品質良率，也不只是為了安全，更不只是為了應付稽核，而是為了生產時的 風險管理，更是為了公司整體的品牌形象。一般來說避免靜電放電傷害的對策大 概分為兩大類；第一種為預防型，也就是盡量減少環境、製程或因材質所產生的 靜電。另外一種為抵抗保護型，是在作業環境中，能夠以消除、宣洩或設計保護 電路等手段，來保護產品的安全。
目前鮮有文獻對於整體LCM 廠之靜電防護設計單獨進行探討，僅只是對於 其局部之保護設計改善，或是強調其後續之成品 ESD 保護測試方法研究，有些 是研討對單一防護機具之性能。因此本研究將針對 LCM 之建廠開始談起，以工 廠防靜電之基本原則；抑制靜電荷的積聚，及迅速、安全、有效地消除已經產生 的靜電荷，一直談到建廠期間及建廠完成後的生產線靜電防護區設計及管理。
其中應遵守之規範既要注意的細節；如接地、地面材料、濕度控制、工作 臺、衣鞋、靜電環等，都將一一被規範及說明規範，讓未來之LCM 設廠及管理 有一可遵循之文獻。
五、 美國國家標準學會(ANSI)/靜電放電(ESD)協會標準介紹
目前最新版本為ANSI/ESD S20.20-1999，2007 年美國國家標準學會為 1999 年版的部分條文修改及補充，則稱之為ANSI/ESD S20.20-2007 Revision 版，
ANSI/ESD S20.20 範圍覆蓋了，設計、建立、實施和維護一個靜電放電控制方案 所必要的要求，該控制方案適用領域包括：製造、處理、組裝、安裝、包裝、標 籤、服務、測試、檢驗或其他在處理電氣的或電子的零件，裝置和設備等，對靜 電放電損害的敏感度超過或等於人體模型的100V 的情況。根據軍方和商用兩方 面機構的歷史經驗，ANSI/ESD S20.20 包括靜電放電控制方案要求，並為處理靜 電放電敏感物體所建立的控制方案提供指導。參考文獻包括靜電放電協會，美國 軍方和美國國家標準局所批准的有關材料性質和測試方法的標準。ANSI/ESD S20.20 的基礎是建立在靜電放電控制的基本原則上： 靜電放電遮蔽材料。雖然，ANSI/ESD S20.20-2007 並沒有討論這類材料，但 清楚地瞭解它們在應用中的差別是重要的。更多地闡明可參考標準ANSI/ESD
物體的任何相對移動和本體分離，或固體，液體及含有微粒的氣體的流 Body Model - HBM)、機器放電模型(Machine Model - MM)和元件充電模型 (Charged Device Model - CDM)。人體模型(HBM)和機器模型(MM)都是由於電 子元件外部的靜電放電造成電子元件損壞，研究證明電子件本身由於接觸分 離及摩擦如從電子元件內部產生電荷，在接觸或處理器件如由機器手或人取 出時會時器件會發生放電，在輸送帶生產線上最常見的ESD，有一部分就是 典型的元件充電模型(CDM)靜電放電(蔡燿城、江志強，2002)。
六、 國內外ESD 防護相關文獻介紹
規格及施工參考。
用適合的防護方法。本研究就是發現此一問題，特別針對LCM 模組廠提供一套 由建廠開始，一直到後續生產線建置及常日管理的設計，讓LCM 模組生產能由 建廠開始，就能確立有良好的生產環境，讓本研究能為國內LCM 模組生產在 ESD 防護上有所貢獻。
第參章 研究方法
從隨著國際電子業對產品不斷要求提升其產品品質、耐用性、安全性、穩定 性，使得買家在選擇生產商和合作夥伴時， 更加視其內部製程管理的表現。由 於在製造廠中，靜電會導致ESA，吸引微粒附著於充電表面，或是因 ESD 致使 產品受到破壞(圖 3.1)，甚至電磁干擾(Electro Magnetic Interference - EMI)可能使 設備運作錯亂等問題，因此越來越多規模較大的國際性電子電器品牌已要求有關
「靜電敏感零件」供應商定期按照ANSI/ESD S20.20 標準執行內部、第二及/或 第三認證單位的靜電防護過程管理審核。同時，因為該標準對高價電子電器產品 互補式金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor - CMOS)IC 晶片對 100 伏特以上的 靜電電位來說，都有可能受到這個靜電電荷能量 的破壞。美國靜電協會的國際標準靜電防護規範 ANSI/ESD S20.20 建議，電子業對於電子元件、
半成品或儀器設備的靜電防護措施，標準參考靜 電電位值應設定在100 伏特。
圖 3.1 電子元件靜電破壞現象