现代光电工厂ESD现状与规划概要课件.ppt

1、ESD(Static Electricity Discharge)结合公司以后的发展均认为:必须提高目前公司全体成员的ESD防护意识.特拟定此专案说明.希望各中、基层管理干部认真阅读,使大家达成共识.ESD系统规划系统规划建立ESD防护区域，提高品质，杜绝隐患，保证顾客满意度。一一、背景、背景IQC,生产线，电子仓，SMT,维修。电子车间，组装车间，工程部，品管部，所有接触电子元件、PCBA和PCB板人员。四、对象四、对象二、目的二、目的三、区域三、区域 随着电子科技的的日新月异，电子产品的走向是体积小，高密度，高速度，低功率，在这种情况下产品很容易受到外来的干扰，尤其在消费者意识抬头之际，质

2、量观念巳深植人心，如果产品质量不佳，势必会被市场淘汰，而在众多干扰源里，ESD 是一典型的来源，因为 ESD 随时随地，伴随着人、物产生。1、ESD基础知识介绍基础知识介绍2、静电控制静电控制3、现代光电目前的现代光电目前的ESDESD现状现状4、现代光电现代光电ESD系统的规划系统的规划五、内容五、内容1.1 基本概念1.2 静电的产生1.3 静电的特点1.4 静电的危害1.5 材料的电特性1.6静电对电子元件的影响1.7静电对电子产品损害有哪些特点1、静电基础知识、静电基础知识1.1 基本概念基本概念l静电：静电就是物体上多余的电荷。它所产生的效应包括带电体之间力的静电：静电就是物体上多余

3、的电荷。它所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。作用和电场。l静电放电（静电放电（ESDElectrostatic Discharge）：带有不同静电电势的物体或表）：带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。1.1 基本概念基本概念常见的名词、术语静电敏感度静电敏感度(ESDSElectrostatic Discharge Sensitivity)静电敏感器件静电敏感器件(ESSDElectrostatic Sensitive Devices)EPA:ESD Area(ESD控制区域控制区

4、域)Protect Area(ESD防护区域防护区域)ECA:ESD Control静电电压能够由 以下几种情况产生：摩擦剥离起电 感应起电 电容的改变科学定理1、库仑定理 同性排斥 异性吸引2、V=Q/C V=电压（伏特）Q=电荷（库仑）C=电容（法拉）1.2 静电的产生静电的产生物质的结合和分离都会产生静电。物质的结合和分离都会产生静电。静电的产生静电的产生静电的产生静电的产生摩擦起电摩擦起电1.2 静电的产生静电的产生1.2 静电的产生静电的产生空气空气石棉石棉玻璃玻璃云母云母头发头发尼龙尼龙羊毛羊毛毛皮毛皮铅铅丝丝铝铝纸纸钢钢木头木头琥珀琥珀硬橡胶硬橡胶铜银铜银硫磺硫磺聚合物聚合物特氟

5、龙特氟龙正电正电负电负电材料摩擦生电序列表材料摩擦生电序列表1.2 静电的产生静电的产生人体活动人体活动静电势（空气相对静电势（空气相对湿度1020%）湿度1020%）静电势（空气相对静电势（空气相对湿度6590%）湿度6590%）在地毯上走动在地毯上走动350003500015001500在聚乙烯地板上走在聚乙烯地板上走动动1200012000250250在工作台上工作在工作台上工作60006000100100拿聚乙烯纤维包拿聚乙烯纤维包70007000600600从工作台拿起聚乙从工作台拿起聚乙烯衬垫烯衬垫200002000012001200坐在填有聚氟脂泡坐在填有聚氟脂泡膜的椅子上膜的椅

6、子上18000180001500015000人体活动产生典型的静电电压（V）人体活动产生典型的静电电压（V）1.2 静电的产生静电的产生1.3 静电的特点静电的特点1.3 静电的特点静电的特点高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）。低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。作用时间短：微秒级。受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降。1.4 静电的危害静电的危害n通信产品故障l软件故障30多l硬件故障中器件失效30%多、外应力（环境温湿、灰尘腐蚀、雷电、机械应力、包装等）导致产品故障约30l器件失效中EOS/ESD失效

7、率占3040%，而高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右。1.4 静电的危害静电的危害EO S/ESD 引起的失效EO S/ESD 引起的失效排在第一位排在第一位EOS/ESD 59%电子测试 3%氧化/钝化 3%导体失效 3%硅片断裂 4%引脚短路/开路 7%引脚连接 15%其他 6%高静电敏感器件失效原因排序高静电敏感器件失效原因排序高静电敏感器件失效原因排序高静电敏感器件失效原因排序1.4 静电的危害静电的危害电介质击穿热击穿-半导体氧化层周围的电压超过了氧化层介质击穿电压-氧化层越薄，对静电越敏感。过热和短路会损坏器件-在ESD事件中产生的热量使器件局部过热和使接点融化-热

8、是由放电电流产生的-热能与放电电流的平方成正比失效的原因失效的原因失效的原因失效的原因1.4 静电的危害静电的危害ESD 失效ESD 失效ESD 失效ESD 失效彷真人体带 彷真人体带 8000V 8000V 静电放电静电放电放电 放电 3 3 次次放大 放大 3000 3000 倍倍1.4 静电的危害静电的危害对微电路中的一段线路做ESD实验发现：对微电路中的一段线路做ESD实验发现：200V400V时200V400V时线路的阻抗没有发现变化线路的阻抗没有发现变化600V时600V时微电路的性能指标稍有下降，但微电路的性能指标稍有下降，但仍能通过测试。仍能通过测试。800V900V800V9

9、00V出现了局部熔断和孔洞，线路出现了局部熔断和孔洞，线路阻抗发生了明显变化阻抗发生了明显变化1000V1000V线路断路，器件被完全损坏。线路断路，器件被完全损坏。ESD损伤实验ESD损伤实验1.4 静电的危害静电的危害l 器件静电损伤少部分能够在产品出厂前器件静电损伤少部分能够在产品出厂前得到检验控制，大部分流入市场用户，降得到检验控制，大部分流入市场用户，降低产品质量和寿命，导致数量级增加维护低产品质量和寿命，导致数量级增加维护成本，降低信誉！成本，降低信誉！l 特别是特别是LED灯珠，灯珠，IC等敏感元器件，传等敏感元器件，传输产品中的高速器件多次受静电损伤，严输产品中的高速器件多次受

10、静电损伤，严重影响产品的可靠性。重影响产品的可靠性。1.5 材料的电特性材料的电特性l绝缘体很大的体电阻绝缘体很大的体电阻1 110101111 l导体很小的体电阻导体很小的体电阻1 110104 4 l静电释放材料体电阻静电释放材料体电阻1 110104 4 1 110101111 1.6静电对电子元件影响静电对电子元件影响静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的影响：这三种特性能对电子元件的影响：（1 1）静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。）静电吸附灰尘，降低元件绝

11、缘电阻（缩短寿命）。（2 2）静电放电破坏，使元件受损不能工作）静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏完全破坏)。（3 3）静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤和不稳定）。）静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤和不稳定）。（4 4）静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏）静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造十兆到几千兆），对电子产器造 成干扰甚至损坏（电磁干扰）成干扰甚至损坏（电磁干扰）1.7静电对电子产品损害有哪些特点静电对电子产品损害有哪些特点(1).(1).隐蔽性隐蔽性 人体不能直接感知静电除

12、非发生静电放电人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为这是因为人体感知的静电放电电压为2 23 KV,3 KV,所以静电所以静电具有具有隐蔽性隐蔽性。(2).(2).潜在性潜在性 有些电子元器件有些电子元器件(LED/IC)LED/IC)受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患电会给器件造成内伤而形成隐患,存在时好时坏的可能。因此静电存在时好时坏的可能。因此静电对器件的损伤具有对器件的损伤具有潜在

13、性潜在性。(3).(3).随机性随机性 电子元件电子元件(LED/IC)LED/IC)甚么情况下会遭受静电破坏呢甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机性随机性。(4).(4).复杂性复杂性 静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品(LED/IC(LED/IC)(如如:集成电路集成电路)的精、的精、细、微小的结构特点而费时

14、、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器

15、件损伤的分析具有相当的相当的复杂性复杂性1、ESD基础知识介绍基础知识介绍2、静电控制静电控制3、现代光电目前的现代光电目前的ESDESD现状现状4、现代光电现代光电ESD系统的规划系统的规划 2、静电控制、静电控制2.1 为什么要进行ESD控制（Why）2.2 哪些人要参与进行ESD控制（Who）2.3 在哪些地方需要进行ESD控制（Where）2.4 控制什仫（WHAT）2.5 怎样进行ESD控制（How）2.1 为什么要进行为什么要进行ESD控制控制(Why）内内部部损损失失 钱钱 时时间间 不不可可估估计计的的损损失失外外部部损损失失 信信誉誉丧丧失失 顾顾客客满满意意度度下下降降W

16、H Y？静静电电不不能能被被消消除除，只只能能被被控控制制！2.2 哪些人要参与进行哪些人要参与进行ESD控制（控制（Who）who?供供应应商商研研发发人人员员采采购购库库房房人人员员生生产产及及测测试试人人员员包包装装人人员员技技术术服服务务客客户户2.3 在哪些地方需要进行在哪些地方需要进行ESD控制（控制（Where）供应商供应商实验室实验室IQ CIQ C仓储仓储生产线生产线装配和测试装配和测试理货和包装理货和包装客户现场客户现场维修维修W H ERE？2.4 控制什么（控制什么（WHAT）EPA(ESD Protection Area)环境 个人 材料地板 个人物品 原材料温湿度

17、工衣 周转材料工作台 工鞋 包装材料工装夹具 接地 2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）静电控制的原则l在EPA控制区域操作所有静电敏感器件l存放、运输所有静电敏感器件要用法拉第笼l测试和监控整个静电控制流程2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）EPA控制方法l定义区域的防护水平l区域明确定义和标识l对区域内的所有导体包括人员可靠接地l消除一切不必要的静电产生源l运用12英寸原则lESD防护体系文件的建立2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）EPA区域静电防护等级定义原则：l产品的静电防护等级l客户需求l当前ESD问题调查结果l领导层的期望EPA区域静电防

18、护等级的分类：l一级EPA区域 100Vl二级EPA区域 500V2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）温度和湿度要求：l一级EPA区域（如：生产制造和维修区域等静电高风险区域）温度：2030 相对湿度(RH)：4575%l二级EPA区域的温湿度一般要求：l温度：1030 相对湿度(RH)：3075%注：产品物料对环境温湿度有特殊要求时，应根据需要和实际条件采取相应的局部环境保证措施。2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）dEPA区域接地要求接地类型：l硬接地：直接接地或通过一低阻抗同大地相连（要求接地电阻4）l软接地：通过足够的阻抗接地，从而把电流限制在人体安全电平（

19、一般为5mA）下。通常采用串接1M阻值接地。接地要求：l仪器、金属体等必须连接到公共接地点上l接地线应采用黄绿色或黄色线l鳄鱼夹接地是不能被采用的l电批、电烙铁必须加强接地2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）ESD地2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）ESDESD控制稽查与评估控制稽查与评估1、ESD基础知识介绍基础知识介绍2、静电控制静电控制3、现代光电、现代光电目前的目前的ESDESD现状现状4、ESD系统的检测与保养系统的检测与保养1、生产车间ESD状况2、SMT ESD状况3、电子仓接地状况4、插件拉ESD现状2、生产车间ESD状况 NO.1名称名称目前现状

20、目前现状手腕带手腕带 建议：统一使用有绳静电带。建议：统一使用有绳静电带。无绳无绳有绳有绳优点：移动方优点：移动方 便便放电原理放电原理：中和电子：中和电子缺点：防护效果差缺点：防护效果差优点：防护效果好优点：防护效果好放电原理放电原理：通过内部：通过内部1M电阻电阻对大地放电对大地放电缺点：不利于移动缺点：不利于移动2、生产车间ESD状况 NO.2名称名称目前现状目前现状接地线接地线 建议建议：为保证功能，选择直径：为保证功能，选择直径2.5mm包皮铜包皮铜线。线。优点：钢丝弹性好，优点：钢丝弹性好，拉线美观拉线美观缺点：接触电阻大，缺点：接触电阻大，易造成接触不良易造成接触不良优点：接触电

21、阻小优点：接触电阻小缺点：弹性差，时缺点：弹性差，时间久了影响美观间久了影响美观钢丝绳钢丝绳包皮铜线包皮铜线剥皮露铜剥皮露铜2、生产车间ESD状况 NO.3名称名称目前现状目前现状工作台工作台 建议：统一静电台垫建议：统一静电台垫缺点：非防静电材缺点：非防静电材料料优点：防静电材料优点：防静电材料桌面桌面静电席静电席2、生产车间ESD状况 NO.5名称名称目前现状目前现状PCBA板放板放置与置与运输运输 建议：建议：统一定制防静电胶盘或统一定制防静电胶盘或泡棉泡棉缺点缺点：PCBA摩擦摩擦造成烂料，掉料，造成烂料，掉料，并且不能达到防并且不能达到防ESD要求要求优点：达到优点：达到ESD和运和

22、运输工艺要求输工艺要求推车叠板放置推车叠板放置用防护用防护ESD泡绵或泡绵或胶盘胶盘必须是防静电材料必须是防静电材料412、生产车间ESD状况 NO.6名称名称目前现状目前现状地板地板 建议：建议：需进行ESD效果测试，看是否符合标准涂漆地板涂漆地板423、SMT ESD接地状况 NO.2名称名称目前现状目前现状PCBA放放置置 建议建议：统一用防静电：统一用防静电笼笼或或防防静电静电盒放置盒放置木（胶）箱叠木（胶）箱叠板放置板放置缺点：缺点：PCBA摩擦造成烂摩擦造成烂料，掉料，并且不能料，掉料，并且不能达到达到防防ESD要求要求优点优点：符合静电：符合静电和放置要求和放置要求静电笼放置静电

23、笼放置434、货仓接地状况 NO.1名称名称目前现状目前现状货仓货仓 建议：建议：单独建立静电易损元件货仓，进单独建立静电易损元件货仓，进行标准规范行标准规范缺点：缺点：没接入地线，不符合静电要求没接入地线，不符合静电要求货仓没接入地线货仓没接入地线IC柜柜444、插件拉接地状况 NO.1名称名称目前现状目前现状插件拉插件拉 建议：建议：1.目前插件拉没有设静电带接地线，统一使用无绳静目前插件拉没有设静电带接地线，统一使用无绳静电带，且有时没有佩戴。电带，且有时没有佩戴。2.PCBA板运输车大部分没有防静电接地链板运输车大部分没有防静电接地链3.PCBA板装箱不符合板装箱不符合ESD要求，板与

24、板之间应进行防要求，板与板之间应进行防静电隔离静电隔离 12345ESD现状问题建议方案现状问题建议方案1、增加专用ESD接地桩，与仪器设备保护地（PE）分开要求：1）接地阻值4 2）主线10mm多股带皮铜线，干线6mm多股带皮铜线,支线2.5mm单股带皮铜线，3）主干支线之间用连接盒/箱连接2、统一用有绳静电带4、统一工作台静电台垫5.货仓建立敏感元件静电区6.统一PCBA板运输静电防护7、静电防护关键位置引进离子风机（待评估）8、引进加湿系统、ESD门禁系统（待评估）3、半成品，SMT增加静电箱和静电周转1、ESD基础知识介绍基础知识介绍2、静电控制静电控制3现代光电目前的目前的ESDESD现状现状4、ESD系统的检测与保养系统的检测与保养4、ESD系统的检测与保养系统的检测与保养测量测量ESD需要专门的测试仪器需要专门的测试仪器。静电带测试仪静电带测试仪接地电阻测试仪（钳型表）接地电阻测试仪（钳型表）静电电压测试仪静电电压测试仪点对点电阻测试仪点对点电阻测试仪4、ESD系统的检测与保养系统的检测与保养2、设定专人检测并填写测量数据，数据存档。、设定专人检测并填写测量数据，数据存档。工厂工厂ESD测量项目测量项目49