工廠如何消除靜電與防止靜電

1、工廠如何消除靜電與防止靜電ESD Control第1頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control 靜電的概念ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 靜電就是靜止的電荷，就是物體表面有多余 的電荷（正電荷或負電荷）存在。靜電產生有三種方法：摩擦相接觸的兩個物體發(fā)生分離靜電感應產生靜電Page 1第2頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三 靜電產生的物理解釋結果：帶正的靜電荷結果：帶負的靜電荷相接觸的兩個物體發(fā)生分離ESD Basic Knowledge ESD基礎知識Page 2第3頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39

2、分，星期三ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 什么是ESD？ ESD 就是靜 電 泄 放 （Electronic Static Discharge）帶有靜電的物體靠近或接觸另一物體，只要它們之間存在電勢差，就會發(fā)生靜電荷傳遞。這種靜電荷傳遞過程我們稱之為靜電泄放。當這種靜電荷傳遞的過程強度足夠大，大到可以損壞我們的產品，我們就稱之為ESD事件。Page 3第4頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三任何物體都可以產生靜電 ！Everything can be come Charged ！ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 什么物體可以產生

3、靜電 ？ 在我們的工作區(qū)域所有物體都可以產生靜電!手推車，椅子，機械手，粘膠帶，周轉箱和其它物料輸送物品人體，手套，凈化室用抹布，凈化室用太空服，普通衣服工作臺表面，CRT電腦顯示器，手動工具，紙，筆記本，文件夾，筆墻壁，地板，酒精瓶，ESD 包裝，非ESD 包裝 等等都可以產生靜電。Page 4第5頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 什么樣的材料是防靜電材料？對于硬盤產品生產，表面電阻小于1x109Ohms 的材料是理想的ESD材料。3. Insulator 絕緣材料2. Dissipative 靜電消耗材料Cond

4、uctive 導體材料105 Ohms / 1011 Ohms / 1 產生靜電少 2 靜電可以通過接地消除 （但消除速度很快） 3 可以接收的ESD材料1 產生靜電較少 2 靜電可以通過接地消除 （消除速度適中） 3 理想的ESD材料1 產生靜電很多 2 靜電不能通過接地消除 （消除速度特別慢） 3 非ESD材料Page 5第6頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 ESD的危害Page 6人體對大于3000V的靜電才有感覺！但是磁頭PCB/PCC電路板梳頭發(fā)撕貼膠帶走路第7頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39

5、分，星期三對于ESD我們應該統(tǒng)一認識，并加以提高ESD 是 隱 藏 的 敵 人ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 ESD 是隱藏的敵人Page 7聽到5000V感覺到3000V看到8000V電子元件受損100-500V針對我們的Arm產品,安全靜電電壓是 100V !第8頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 ESD 如何損害我們的產品大量的靜電荷在存在電勢差的物體（人或機器）與產品之間快速傳遞，短時間內產生很大的電流（遠遠超過產品可以承受的電流）重則損毀電路，造成產品不能使用；輕則使電路過熱受到損傷，

6、影響產品的壽命和可靠性。被ESD損毀的產品Page 8使電子元件受損的潛在缺陷占90% 在廠內很難被發(fā)現(xiàn)電子元件即時失效只占10% 在廠內可被發(fā)現(xiàn)第9頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 決定靜電產生多少的因素決定靜電產生多少的因素主要有：1 材料的導電性能：導電材料和靜電消耗材料產生比較少的靜電，絕緣材料產生很多的靜電。2 環(huán)境相對濕度對靜電的產生有很大的影響，相對濕度大（空氣潮濕）靜電產生就少，ESD的 問題就少。反之，相對濕度小ESD的問題就多。 3 ESD地板， ESD安全的鞋（包括太空服）及腕帶 的使用對于降低

7、人體產生的靜電也是非常 有效的。另外在地板上走動比不走動產生更多的靜電。 1 在地 毯上走路2 穿普通鞋在ESD地板上走路（不使用腕帶） 3 穿ESD安全的鞋在ESD地板上（使用腕帶 ） 5 摩擦絕緣材料35000V 8000V 1500V10000V 4000V 200V50V 10V 0V環(huán)境相對濕度10-20%RH 40-50%RH 70-90%RH4000V 1500V 300VPage 9第10頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 ESD 如何損害我們的產品ESD 損壞的方式直接的方式間接的方式1. 金屬（小電

8、阻）接觸帶靜電的物體接觸產品 (HBM)物體接觸帶靜電的產品 (CDM)2. 電路熱拔插帶電測試靜電感應不直接接觸電磁干擾（EMI）不直接接觸Page 10第11頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三 降 低 成 本 提 高 產 品 質 量 客 戶 滿 意 增 加 利 潤ESD Basic Knowledge ESD基礎知識 ESD 防護的好處Page 11第12頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制我們如何控制ESD？Three fundamental principles三個基本的控制原理- Ground/Bond al

9、l conductors ( 為所有導體進行接地處理。注意：人也是導體）- Control Charges on Nonconductors ( 控制容易產生較多靜電絕緣材料）- Use protective packaging for transit and storage ( 在產品運輸和存貯過程中使用ESD防護包裝）ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (機 ) +Material (料 )+Method(法 )+ Environment( 環(huán) )Man ( 人 )-手腕帶 ，ESD鞋，ESD椅子,衣服 Machine ( 機 )- 接地，控制靜電電流- 消除 / 屏

10、蔽 電磁干擾和交流電場Material ( 材料 )- 使用導體材料- 盡量使用靜電消耗材料- 使用 ESD地板，ESD桌墊- 不用或盡量少用絕緣材料Method ( 方法 )- 預防 （創(chuàng)建ESD安全的環(huán)境）- 保護 （保護對ESD敏感的產品或零部件，避免金屬小 電阻接觸 ）- 屏蔽 （對非ESD安全的物品進行法拉第或距離屏蔽 ）- 消除 （通過接地，離子化消除產生的靜電）Environment ( 環(huán)境 )- 溫度 / 濕度控制- 局部使用離子風機- 員工 ESD培訓- 管理Page 12第13頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制 ES

11、D安全區(qū)域和ESD風險等級 - 處理對ESD敏感的產品必須在ESD安全區(qū)域（ ESD Safe Area)內進行。 - 在ESD安全區(qū)域處理對ESD敏感的產品，必須依照ESD安全處理程序進行。 - 沒有進行必要的ESD防護，不允許進入ESD安全區(qū)域。 ESD敏感產品的處理工序依照產品的特點和可能 造成的ESD損壞劃分為四個ESD風險等級：1A 級 - 特別高的ESD風險1 級 - 很高的ESD風險2 級 - 較高的ESD風險 （ 以上級別只用行磁頭和硬盤生產工序）3 級 - 高的ESD風險 （硬盤生產Drive Top Cover安裝到位以后 工序PCCA / Hook up Die / IC

12、 安裝，焊接及通電測試工序）4 級 - 中等的ESD風險 （PCCA ，Hook up 一般工序）Page 13靜電防護安全區(qū)域（ ESD Safe Area)第14頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制 ESD控制 接地兩種可用的接地系統(tǒng)LNE產品ESD墊子機器或夾具ESD腕帶ESD地板ESD鞋工作臺ESD凈化服LNE產品ESD墊子機器或夾具ESD腕帶ESD鞋工作臺ESD凈化服ESD接地銅排ESD地板Page 14第15頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制 ESD控制 接地產品ESD墊子

13、機器或夾具ESD腕帶ESD鞋工作臺ESD凈化服ESD地板人體通過ESD凈化服、ESD鞋及ESD地板接地接地電阻通常在 1x10e8 1x10e9歐姆,這時人體的靜電電位在500V以下。人體通過ESD腕帶接地，接地電阻可以確保在 1x10e6 1x10e7歐姆，可以確保人體的靜電電位在10V以下。機器或夾具等金屬物體通過接地線接地，接地電阻通常小于10歐姆，可以將機器或夾具等金屬物體上產生的靜電隨時導向大地，減少靜電對產品的危害。Page 15針對我們的Arm產品,安全靜電電壓是 60%最大風速。高度18-24 Inch產品區(qū)域Page 19第20頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分

14、，星期三ESD Control ESD控制 ESD控制應該做到1） 在ESD安全的工位處理對ESD敏感產品。2） 在處理對ESD敏感產品之前戴上腕帶，防靜電手套。3） 對所有金屬設備和工具進行接地處理。4） 讓ESD敏感產品與絕緣材料最少保持12英寸（約30公分）的距離。 （如果對產品進行了保護如：產品放在ESD包內，放在 蓋上蓋子的ESD 安全 物料盒內；如果對絕緣材料進行了屏蔽或使用了離子風機，ESD敏感產品與 絕緣材料之間不受這個距離的限制。）5） 總是保持工作區(qū)域干凈整潔，拿走不必要的物料，特別是拿走不是生產必需 的普通塑料制品，紙制品及個人物品。6） 對ESD敏感產品可能接觸的設備部

15、件， 測量設備接地，確保牢固有效安全。7） 不要用金屬物體接觸對ESD敏感產品的暴露的輸入電路，減少對ESD敏感產 品不必要的接觸。8） 服從ESD敏感區(qū)域，ESD安全紀律要求。9） 如果你對ESD有不清楚的可以聯(lián)系本地ESD控制部門。Page 20第21頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制ESD公式Q + M = ESD“Q” : 在產品或零部件，工具或其它物體（包括人體）上的 靜電荷 （通常是由于摩擦或者是靜電感應產生的）“M” : 與產品或零部件暴露的輸入電路進行小電阻的金屬聯(lián)接?！癊SD” : 短時間內的大電流損壞產品或零部件，造成

16、 ESD損壞沒有金屬聯(lián)接: Q + M = ESD 沒有ESD損壞沒有靜電荷 : Q + M = ESD 沒有ESD損壞沒有靜電荷和沒有金屬聯(lián)接: Q + M = ESD 沒有ESD損壞用這個公式來幫我們理解如何解決ESD問題Page 21第22頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制ESD公式消除金屬聯(lián)接（M）: Q + M = NO ESD 避免金屬聯(lián)接的方法：設計工具，使暴露的電路不能接觸工具的金屬表面在工具的表面使用ESD消耗材料（ESD墊子等）暴露的電路好好不好Page 22第23頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期

17、三ESD Control ESD控制ESD公式 為導體進行可靠的接地（對固定金屬導體：接地電阻 10 ohms ,對移動導 體，ESD材料或不可以接地的導體：接地電阻 1X109 歐姆。） 減少或消除摩擦、撕粘膠帶等等所有可以產生靜電的操作。 如有必要，使用離子風機消除絕緣材料上的靜電。 從工位上拿走不是生產必須的絕緣材料。 對于生產工藝必須的絕緣材料和ESD敏感的產品，保持安全距離（12英寸 以上）。減少或消除靜電荷 （Q）: Q + M = NO ESDPage 23第24頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制ESD公式 很多人首先試著只

18、是控制 Q ( 靜電荷 ) 但消除M ( 金屬聯(lián)接 ) 通常是最廉價的，最容易的，從長期來說也 是最有效的解決辦法。 聰明的做法是把控制 Q ( 靜電荷 ) 和消除M ( 金屬聯(lián)接 ) 結合起來這取決于在每個工藝過程中哪一種方法最容易，最廉價。 你必須不斷改善和優(yōu)化你的工藝過程，否則ESD的問題將繼續(xù)困 惑著你!Q + M = ESDPage 24第25頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制電子元器件與 雞蛋 ESD 控制思路 電子元器件就像雞蛋，電子元器件對ESD十分敏感就像雞蛋從高處落下很容易摔壞。 電子元器件帶有靜電就像一個被舉高的雞蛋

19、 不是高度摔破了雞蛋，而是高度的突然改變（摔下雞蛋）摔破了雞蛋。 不是高的靜電電壓損壞了電子元器件，而是靜電電壓的突然改變損壞電子元器件。 金屬聯(lián)接造成的靜電電壓的突然改變等同從高處摔下雞蛋。如果超過這一高度摔下(靜電泄放)雞蛋( 電子元器件 ) 將被摔破(損壞)高度（靜電荷的多少）搬運雞蛋( 電子元器件 ) 越過障礙物， 如何保證雞蛋( 電子元器件 ) 不被摔破(損壞) ？Page 25第26頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制電子元器件與 雞蛋 ESD 控制思路第一種解決方法降低障礙物的高度， 相當于傳統(tǒng)的 ESD 控制思路 只是控制靜電荷和電壓，去除絕緣材料、使用接地、離子風機等等如果超過這一高度摔下(靜電泄放)雞蛋(電子元器件 ) 將被摔破(損壞)高度（靜電荷的多少）Page 26第27頁，共31頁，2022年，5月20日，3點39分，星期三ESD Control ESD控制電子元器件與 雞蛋 ESD 控制思路第二種解決方法在地板上靠近障礙物地方墊上軟墊子防止雞蛋被摔破在工作表面上墊上 ESD墊子或 ESD薄膜（靜電消耗材料），防止電子元器件暴露的電路直接接觸金屬表面。高度（靜電荷的多少）超過這一高度摔到沒有墊子的地面雞蛋將被