工厂如何消除静电与防止静电

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1、ESD Control *静电就是静止的电荷，就是物体表面有多余静电就是静止的电荷，就是物体表面有多余 的电荷（正电荷或负电荷）存在。的电荷（正电荷或负电荷）存在。静电产生有三种方法：静电产生有三种方法：N摩擦摩擦N相接触的两个物体发生分离相接触的两个物体发生分离N静电感应产生静电静电感应产生静电Page 1 结果：带结果：带正正的静电荷的静电荷结果：带结果：带负负的静电荷的静电荷相接触的两个相接触的两个物体发生分离物体发生分离Page 2）带有静电的物体靠近或接触另一物体，只要它们之间存在电势差，就会发生静电荷传递。这种静电荷传递过程我们称之为静电泄放静电泄放。当这种静电荷传递的过程强度足够

2、大，大到可以损坏我们的产品，我们就称之为ESD事件事件。Page 3任何物体都可以产生静电任何物体都可以产生静电！Everything can be come Charged！在在我们的工作区域所有物体都可以产生静电我们的工作区域所有物体都可以产生静电!手推车，椅子，机械手，粘胶带，周转箱和其它物料输送物品 人体，手套，净化室用抹布，净化室用太空服，普通衣服 工作台表面，CRT电脑显示器，手动工具，纸，笔记本，文件夹，笔 墙壁，地板，酒精瓶，ESD 包装，非ESD 包装 等等都可以产生静电。Page 4 对于硬盘产品生产，表面电阻小于1x109Ohms 的材料是理想的ESD材料。3.Insul

3、ator 绝缘材料绝缘材料2.Dissipative 静电消耗材料静电消耗材料Conductive 导体材料导体材料105 Ohms/1011 Ohms/1 产生静电少产生静电少 2 静电可以通过接地消除静电可以通过接地消除 （但消除速度很快）（但消除速度很快）3 可以接收的可以接收的ESD材料材料1 产生静电较少产生静电较少 2 静电可以通过接地消除静电可以通过接地消除 （消除速度适中）（消除速度适中）3 理想的理想的ESD材料材料1 产生静电很多产生静电很多 2 静电不能通过接地消除静电不能通过接地消除 （消除速度特别慢）（消除速度特别慢）3 非非ESD材料材料Page 5Page 6人体

4、对大于人体对大于的静电才有感觉！的静电才有感觉！但是但是磁头磁头PCB/PCC电路板电路板梳头发梳头发撕贴胶带撕贴胶带走路走路对于对于ESD我们应该统一认识，并加以提高我们应该统一认识，并加以提高ESD ESD 是是 隐隐 藏藏 的的 敌敌 人人Page 7听到听到5000V感觉到感觉到3000V看到看到8000V电子元件电子元件受损受损100-500V针对我们的针对我们的Arm产品产品,安全静电电压是安全静电电压是 !大量的静电荷在存在电势差的物体物体（人或机器）与产品产品之间快速快速传递，短时间内产生很大的电流（远远超过产品可以承受的电流）重则损毁电路，造成产品不能使用；轻则使电路过热受到

5、损伤，影响产品的寿命和可靠性。被被ESD损毁的产品损毁的产品Page 8使电子元件受损的使电子元件受损的潜在缺陷潜在缺陷占占90%在厂内很难被发现在厂内很难被发现电子元件电子元件即时失效即时失效只占只占10%在厂内可被发现在厂内可被发现决定静电产生多少的因素主要有：决定静电产生多少的因素主要有：1 材料的导电性能材料的导电性能：导电材料和静电消耗材料产生比较少的静电，绝缘材料产生很多的静电。2 环境相对湿度环境相对湿度对静电的产生有很大的影响，相对湿度大（空气潮湿）静电产生就少，ESD的 问题就少。反之，相对湿度小ESD的问题就多。3 ESD地板地板，ESD安全的鞋安全的鞋（包括太空服）及腕带

6、腕带 的使用对于降低人体产生的静电也是非常 有效的。另外在地板上走动走动比不走动不走动产生更多的静电。1 在地 毯上走路2 穿普通鞋在ESD地板上走路（不使用腕带）3 穿ESD安全的鞋在ESD地板上（使用腕带）5 摩擦绝缘材料35000V 8000V 1500V10000V 4000V 200V50V 10V 0V环境相对湿度10-20%RH 40-50%RH 70-90%RH4000V 1500V 300VPage 9ESD 损坏的方式损坏的方式直接的方式直接的方式间接的方式间接的方式1.金属（小电阻）接触金属（小电阻）接触带静电的物体接触产品(HBM)物体接触带静电的产品(CDM)2.电路

7、电路热拔插带电测试静电感应静电感应不直接接触不直接接触电磁干扰（电磁干扰（EMI）不直接接触不直接接触Page 10 降降 低低 成成 本本 提提 高高 产产 品品 质质 量量 客客 户户 满满 意意 增增 加加 利利 润润Page 11Three fundamental principles三个基本的控制原理三个基本的控制原理-Ground/Bond all conductors(为所有导体进行接地处理。为所有导体进行接地处理。注意：人也是导体）注意：人也是导体）-Control Charges on Nonconductors(控制容易产生较多静电绝缘材料控制容易产生较多静电绝缘材料）-U

8、se protective packaging for transit and storage(在产品运输和存贮过程中使用在产品运输和存贮过程中使用ESD防护包装防护包装）ESD 控制控制 =Man(人人)+Machine(机机)+Material(料料)+Method(法法)+Environment(环环)Man(人人)-手腕带手腕带，ESD鞋鞋，ESD椅子椅子,衣服衣服 Machine(机机 )-接地接地，控制静电电流控制静电电流-消除消除/屏蔽屏蔽 电磁干扰和交流电场电磁干扰和交流电场Material(材料材料)-使用导体材料使用导体材料-尽量使用静电消耗材料尽量使用静电消耗材料-使用使

9、用 ESD地板，地板，ESD桌垫桌垫-不用或尽量少用绝缘材料不用或尽量少用绝缘材料Method(方法方法)-预防预防（创建ESD安全的环境）-保护保护（保护对ESD敏感的产品或零部件，避免金属小 电阻接触）-屏蔽屏蔽（对非ESD安全的物品进行法拉第或距离屏蔽）-消除消除（通过接地，离子化消除产生的静电）Environment(环境环境 )-温度温度/湿度控制湿度控制-局部使用离子风机局部使用离子风机-员工员工 ESD培训培训-管理管理Page 12-处理对ESD敏感的产品必须在ESD安全区域（ESD Safe Area)内进行。-在ESD安全区域处理对ESD敏感的产品，必须依照ESD安全处理程

10、序进行。-没有进行必要的ESD防护，不允许进入ESD安全区域。ESD敏感产品的处理工序依照产品的特点和可能 造成的ESD损坏划分为四个ESD风险等级：1A 级级 -特别高的特别高的ESD风险风险1 级级 -很高的很高的ESD风险风险2 级级 -较高的较高的ESD风险风险 （以上级别只用行磁头和硬盘生产工序）3 级级 -高的高的ESD风险风险（硬盘生产Drive Top Cover安装到位以后 工序PCCA/Hook up Die/IC 安装，焊接及通电测试工序）4 级级 -中等的中等的ESD风险风险（PCCA，Hook up 一般工序）Page 13静电防护安全区域（ESD Safe Area

11、)两种可用的接地系统两种可用的接地系统LNE产品产品ESD垫子垫子机器或夹具机器或夹具ESD腕带腕带ESD地板地板ESD鞋鞋工作台工作台ESD净化服净化服LNE产品产品ESD垫子垫子机器或夹具机器或夹具ESD腕带腕带ESD鞋鞋工作台工作台ESD净化服净化服ESD接地铜排接地铜排ESD地板地板Page 14产品产品ESD垫子垫子机器或夹具机器或夹具ESD腕带腕带ESD鞋鞋工作台工作台ESD净化服净化服ESD地板地板人体通过ESD净化服、ESD鞋及ESD地板接地接地电阻通常在 1x10e8 1x10e9欧姆,这时人体的静电电位在500V以下。人体通过ESD腕带接地，接地电阻可以确保在 1x10e6

12、 1x10e7欧姆，可以确保人体的静电电位在10V以下。机器或夹具等金属物体通过接地线接地，接地电阻通常小于10欧姆，可以将机器或夹具等金属物体上产生的静电随时导向大地，减少静电对产品的危害。Page 15针对我们的针对我们的Arm产品产品,安全静电电压是安全静电电压是 60%最大风速。高度高度18-24 Inch产品区域Page 191）在ESD安全的工位处理对ESD敏感产品。2）在处理对ESD敏感产品之前戴上腕带，防静电手套。3）对所有金属设备和工具进行接地处理。4）让ESD敏感产品与绝缘材料最少保持12英寸（约30公分）的距离。（如果对产品进行了保护如：产品放在ESD包内，放在 盖上盖子

13、的ESD 安全 物料盒内；如果对绝缘材料进行了屏蔽或使用了离子风机，ESD敏感产品与 绝缘材料之间不受这个距离的限制。）5）总是保持工作区域干净整洁，拿走不必要的物料，特别是拿走不是生产必需 的普通塑料制品，纸制品及个人物品。6）对ESD敏感产品可能接触的设备部件，测量设备接地，确保牢固有效安全。7）不要用金属物体接触对ESD敏感产品的暴露的输入电路，减少对ESD敏感产 品不必要的接触。8）服从ESD敏感区域，ESD安全纪律要求。9）如果你对ESD有不清楚的可以联系本地ESD控制部门。Page 20“Q”:在产品或零部件，工具或其它物体（包括人体）上的 静电荷静电荷 （通常是由于摩擦或者是静电

14、感应产生的）“M”:与产品或零部件暴露的输入电路进行小电阻的金属联接金属联接。“ESD”:短时间内的大电流损坏产品或零部件，造成 ESD损坏损坏没有金属联接:Q+M=ESD 没有ESD损坏没有静电荷 :Q+M=ESD 没有ESD损坏没有静电荷和没有金属联接:Q+M=ESD 没有ESD损坏用这个公式来帮我们理解如何解决ESD问题Page 21消除金属联接（消除金属联接（M）:Q+M=NO ESD 避免金属联接的方法：设计工具，使暴露的电路不能接触工具的金属表面在工具的表面使用ESD消耗材料（ESD垫子等）暴露的电路好好好好不好不好Page 22 为导体进行可靠的接地为导体进行可靠的接地（对固定金

15、属导体：接地电阻 10 ohms,对移动导 体，ESD材料或不可以接地的导体：接地电阻 1X109 欧姆。）减少或消除摩擦、撕粘胶带等等所有可以产生静电的操作。减少或消除摩擦、撕粘胶带等等所有可以产生静电的操作。如有必要，使用离子风机消除绝缘材料上的静电。如有必要，使用离子风机消除绝缘材料上的静电。从工位上拿走不是生产必须的绝缘材料。从工位上拿走不是生产必须的绝缘材料。对于生产工艺必须的绝缘材料和对于生产工艺必须的绝缘材料和ESD敏感的产品，保持安全距离（敏感的产品，保持安全距离（12英寸英寸 以上）。以上）。减少或消除静电荷减少或消除静电荷（Q）:Q+M=NO ESDPage 23 很多人首

16、先试着只是控制 Q(静电荷静电荷)但消除M(金属联接金属联接)通常是最廉价的，最容易的，从长期来说也 是最有效的解决办法。聪明的做法是把控制 Q(静电荷静电荷)和消除M(金属联接金属联接)结合起来这取决于在每个工艺过程中哪一种方法最容易，最廉价。你必须不断改善和优化你的工艺过程，否则ESD的问题将继续困 惑着你!Q+M=ESDPage 24 电子元器件就像鸡蛋，电子元器件对ESD十分敏感就像鸡蛋从高处落下很容易摔坏。电子元器件带有静电就像一个被举高的鸡蛋 不是高度摔破了鸡蛋，而是高度的突然改变（摔下鸡蛋）摔破了鸡蛋。不是高的静电电压损坏了电子元器件，而是静电电压的突然改变损坏电子元器件不是高的

17、静电电压损坏了电子元器件，而是静电电压的突然改变损坏电子元器件。金属联接造成的静电电压的突然改变等同从高处摔下鸡蛋。如果超过这一高度摔下如果超过这一高度摔下(静电泄放静电泄放)鸡蛋鸡蛋(电子元器件电子元器件)将被摔破将被摔破(损坏损坏)高度（静电荷的多少）搬运鸡蛋搬运鸡蛋(电子元器件电子元器件)越过障碍物，越过障碍物，如何保证鸡蛋如何保证鸡蛋(电子元器件电子元器件)不被摔破不被摔破(损坏损坏)？Page 25第一种解决方法第一种解决方法降低降低障碍物的高度，障碍物的高度，相当于传统的 ESD 控制思路 只是控制静电荷和电压，去除绝缘材料、使用接地、离子风机等等如果超过这一高度摔下如果超过这一高

18、度摔下(静电泄放静电泄放)鸡蛋鸡蛋(电子元器件电子元器件)将被摔破将被摔破(损坏损坏)高度（静电荷的多少）Page 26第二种解决方法第二种解决方法在在地板上靠近障碍物地方垫上地板上靠近障碍物地方垫上软垫子软垫子防止鸡蛋被摔破防止鸡蛋被摔破在在工作表面上垫上 ESD垫子或 ESD薄膜（静电消耗材料），防止电子元器件暴露的电路直接接触金属表面。高度（静电荷的多少）超过这一高度摔到超过这一高度摔到没有垫子的地面没有垫子的地面鸡蛋将被摔破鸡蛋将被摔破超过这一高度摔到超过这一高度摔到垫有垫子的地面垫有垫子的地面鸡蛋将被摔破鸡蛋将被摔破Page 27Page 28第三种解决方法第三种解决方法为为鸡蛋穿上

19、防摔的软套鸡蛋穿上防摔的软套。为为电子元器件增加 ESD 防护：使用 ESD屏蔽袋，设置分流和限流电阻等 等。高度（静电荷的多少）超过这一高度摔到地面，超过这一高度摔到地面，穿上防摔软套穿上防摔软套的鸡蛋将被摔破的鸡蛋将被摔破超过这一高度摔到地面，超过这一高度摔到地面，没有没有防摔软套防摔软套的鸡蛋将被摔破的鸡蛋将被摔破Faraday Cage 法拉第笼法拉第笼具有法拉第笼作用的具有法拉第笼作用的ESD屏屏蔽袋，蔽袋，ESD Tray(注意：只有封闭或盖好才会有法拉第笼屏蔽防护作用）高度（静电荷的多少）第四种解决方法第四种解决方法让让鸡蛋停在高处不摔下鸡蛋停在高处不摔下电子元器件仍然带上静电荷，但是不泄放，当然不会损坏电子元器件但风险依然存在，有可能在下一工序就会发生静电泄放，损坏电子元器件-这不是一种好的ESD解决办法。如果超过这一高度摔下如果超过这一高度摔下(静电泄放静电泄放)鸡蛋鸡蛋(电子元器件电子元器件)将被摔破将被摔破(损坏损坏)也许我们还有其它的解决办法？Page 29Page 47不用的或用过的抹布不允许放在工作台上（十一）工作台面十一）工作台面脏的夹具每班应在吃饭前和下班前进行两次工位（工作台面和夹具）清洁，每次必须清洁干净。工作台面或夹具抽检不合格