1、工厂消除静电与防治静电专题培训 编制：XXX讲解：XXX 实践经验 静电的概念 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。 静电的概念 静电产生有三种方法： 摩擦 相接触的两个物体发生分离 静电感应产生静电 静电产生的物理解释 结果：带正的静电荷结果：带负的静电荷 相接触的两个物 体发生分离 什么是ESD？ ESD 就是静 电 泄 放 （Electronic Static Discharge） 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。当这 种静电荷传递的过程强度足够大，大到可以损坏我们的产
2、品，我们就称 之为ESD事件。 任何物体都可以产生静电 ！ Everything can be come Charged ！ 什么物体可以产生静电 ？ 我们的工作区域所有物体都可以产生静电! n手推车，椅子，机械手，粘胶带，周转箱和其它物料输送物品 n人体，手套，净化室用抹布，净化室用太空服，普通衣服 n工作台表面，CRT电脑显示器，手动工具，纸，笔记本，文件夹，笔 n墙壁，地板，酒精瓶， nESD 包装，非ESD 包装 n等等都可以产生静电。 什么样的材料是防静电材料？ 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. Insulator 绝缘材料 2. D
3、issipative 静电消耗材料 1.Conductive 导体材料 105 Ohms / 1011 Ohms / 1 产生静电少 2 静电可以通过接地消除 （但消除速度很快） 3 可以接收的ESD材料 1 产生静电较少 2 静电可以通过接地消除 （消除速度适中） 3 理想的ESD材料 1 产生静电很多 2 静电不能通过接地消除 （消除速度特别慢） 3 非ESD材料 ESD的危害 磁头 PCB/PCC 电路板 梳头发撕贴胶带走路 人体对大于3000V的静电才有感觉！ 但是 ESD 是 隐 藏 的 敌 人 对于ESD我们应该统一认识，并加以提高 ESD 是隐藏的敌人 听到 5000V 感觉到
4、3000V 看到 8000V 电子元件受损 100-500V ESD 如何损害我们的产品 被ESD损毁的产品 使电子元件受损的潜在缺陷 占90%，在厂内很难被发现 电子元件即时失效只占 10%，在厂内可被发现 大量的静电荷在存在电势差的物体（人或机器）与产品之间快速传递， 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损伤，影响产品的寿命和可靠性。 决定静电产生多少的因素 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 ） 4 摩擦绝缘材料 决定静电产生多少的因素 环境相对
5、湿度 35000V 8000V 1500V 10000V 4000V 200V 50V 10V 0V 10-20%RH 40-50%RH 70-90%RH 4000V 1500V 300V 1 2 3 4 1 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， ESD安全的鞋（包括太空服）及腕带 的使用对于降低人体产生的静电也是非常 有效的。另外在地板上走动比不走动产生更多的静电。 决定静电产生多少的因素 决定静电
6、产生多少的因素主要有： ESD 如何损害我们的产品 ESD 损坏的方式 直接的方式间接的方式 1. 金属（小电阻）接触 n 带静电的物体接触产品 (HBM) n 物体接触带静电的产品 (CDM) 2. 电路 n 热拔插 n 带电测试 1.静电感应 n 不直接接触 2.电磁干扰（EMI） n 不直接接触 降 低 成 本 提 高 产 品 质 量 客 户 满 意 增 加 利 润 ESD 防护的好处 我们如何控制ESD？ Three fundamental principles 三个基本的控制原理 ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (机 ) +Material (料 )+Met
7、hod(法 )+ Environment( 环 ) - Ground/Bond all conductors ( 为所有导体进行接地处理。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） - Use protective packaging for transit and storage ( 在产品运输和存贮过程中使 用ESD防护包装） Man ( 人 ) -手腕带 ，ESD鞋，ESD椅子,衣服 Machine ( 机 ) - 接地，控制静电电流 - 消除 / 屏蔽 电磁干扰和交流电场 Material ( 材料 )
8、- 使用导体材料 - 尽量使用静电消耗材料 - 使用 ESD地板，ESD桌垫 - 不用或尽量少用绝缘材料 Method ( 方法 ) - 预防 （创建ESD安全的环境） - 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 （对非ESD安全的物品进行法拉第或距离屏蔽 ） - 消除 （通过接地，离子化消除产生的静电） Environment ( 环境 ) - 温度 / 湿度控制 - 局部使用离子风机 - 员工 ESD培训 - 管理 我们如何控制ESD？ ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (机 ) +Material (料 )+Method(法 )
9、+ Environment( 环 ) - 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 全处理程序进行。 - 没有进行必要的ESD防护，不允许进入ESD安全区域。 ESD安全区域和ESD风险等级 ESD安全区域和ESD风险等级 1A 级 - 特别高的ESD风险 1 级 - 很高的ESD风险 2 级 - 较高的ESD风险 （ 以上级别只用行磁头和硬盘生产工序） 3 级 - 高的ESD风险 （硬盘生产Drive Top Cover安装到位以后工序PCCA / Hook up Die / IC 安装，
10、焊接及通电测试工序） 4 级 - 中等的ESD风险 （PCCA ，Hook up 一般工序） 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： ESD安全区域和ESD风险等级 静电防护安全区域（ ESD Safe Area) ESD控制 - 接地 两种可用的接地系统 L N E 产品 ESD垫子 机器或夹具 ESD腕带 ESD地板 ESD鞋 工作台 ESD净化服 L N E 产品 ESD垫子 机器或夹具 ESD腕带 ESD鞋 工作台 ESD净化服 ESD接地铜排 ESD地板 ESD控制 - 接地 产品 ESD垫子 机器或夹具 ESD腕带 ESD鞋 工作
11、台 ESD净化服 ESD地板 1.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500V以下。 2.人体通过ESD腕带接地，接地电阻可以确 保在 1x10e6 1x10e7欧姆，可以确保人体 的静电电位在10V以下。 3.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。 ESD控制 - 接地 接地是针对导体材料进行ESD控制最简单最有效的方法 人员接地 n腕带 n太空服，太空鞋，防静电手套 n防静电服装，防静电鞋 设备接地 n对生产
12、流水线必须进行硬接地，流水线的输送皮带必须是金属或ESD材料。 n工作台应使用金属台面或ESD桌垫台面，并对工作台面进行硬接地。 n贮存ESD敏感产品或零部件的架子和手推车必须满足ESD软接地要求。 n设备 / 工具通过轴承或气缸联接的接触ESD敏感产品部分应考虑另接接地线接地。 n设备 / 工具接触ESD敏感产品的部分不得使用绝缘材料，应使用金属或ESD材料。并至少 满足ESD软 n接地的要求。 硬接地 指使用接地线对导体材料进行接地，金属硬接地，对地电阻应小于 10 欧姆。 软接地 指不使用接地线的接地 ，对地电阻（RTG）应小于 1X109 欧姆。 ESD控制 - 粘胶带 粘胶带的使用必
13、须控制到最少，如果必须使用，应使用 ESD 安 全的胶带如：3M40 或42 对非ESD 安全的胶带，在撕胶带，贴胶带和揭胶带时应考虑在 离子风机下进行或远离产品12英寸以外进行 维修设备，联接电线等禁止使用粘胶带 ESD控制 - 粘胶带 ESD胶带 撕贴胶带会产生很高的静电，由于胶带是绝缘材料 ，产生的静电可以保留较长时间。不是生产工艺必须的 胶带必须从工作台上拿走，严禁使用胶带来固定物体或 电气维修。 ESD控制 - ESD安全物料 PE 袋ESD Tray非ESD材料 Tray 普通纸、计算器、普通胶带 零部件料盒 ESD 材料 的文件夹 ESD 材料 的椅子 净化纸 & 许可的笔 拉圾
14、筒ESD 屏蔽包 保持非ESD材料与我们的ESD敏感产品12英寸以上距离 ESD控制 - 离子化 对绝缘材料接地并不能消除所带的静电，要消除所带的静电需要使用离子风机。离子风机的作用是在 局部形成离子平衡的环境，它产生的离子可以在较短的时间内中和目标物体上多余的电荷。 风扇很脏不但有Contamination 的 问题，影响离子产生，同时由于有 大量 Particle 存在，反而会带来 ESD 问题。-应定期（每周）用IPA 对风扇和发射针进行清洁。（工程 部/设施部执行，QA核查） 有维护标签，一要定期 对风机校准，二要定期 进行清洁维护。 指示灯亮（表示在工作）, 应打到60%最大风速。
15、高度18-24 Inch 产品区域 ESD控制应该做到 1） 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。 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
16、。 9） 如果你对ESD有不清楚的可以联系本地ESD控制部门。 ESD公式 “Q” : 在产品或零部件，工具或其它物体（包括人体）上的 静电荷（通常是由于 摩擦或者是静电感应产生的）。 “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。 “ESD” : 短时间内的大电流损坏产品或零部件，造成 ESD损坏。 Q + M = ESDQ + M = ESD ESD公式 1.没有金属联接: Q + M = ESD 没有ESD损坏 2.没有静电荷: Q + M = ESD 没有ESD损坏 3.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E
17、SD问题 ESD公式 消除金属联接（M）: Q + M = NO ESD 避免金属联接的方法： n 设计工具，使暴露的电路不能接触工具的金属表面 n 在工具的表面使用ESD消耗材料（ESD垫子等） 暴露的 电路 好 好 不好 ESD公式 减少或消除静电荷 （Q）: Q + M = NO ESD 为导体进行可靠的接地（对固定金属导体：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。） n 减少或消除摩擦、撕粘胶带等等所有可以产生静电的操作。 n 如有必要，使用离子风机消除绝缘材料上的静电。 n 从工位上拿走不是生产必须的绝缘材料。 n 对于生产
18、工艺必须的绝缘材料和ESD敏感的产品，保持安全距离（ 12英寸以上）。 ESD公式 Q + M = ESD n 很多人首先试着只是控制 Q ( 静电荷 ) n 但消除M ( 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。 n 聪明的做法是把控制 Q ( 静电荷 ) 和消除M ( 金属联接 ) 结合起来 n 这取决于在每个工艺过程中哪一种方法最容易，最廉价。 n 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 电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路 n 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。 n 电子元器件带有静
19、电就像一个被举高的鸡蛋。 n 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 。 n 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。 n 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(静电泄放) 鸡蛋( 电子元器件 ) 将被摔破(损坏) 高度（静电 荷的多少） 电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路 电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路 如果超过这一高度摔下(静电泄放) 鸡蛋(电子元器件 ) 将被摔破(损坏) 高度（静电 荷的多少） 第一种解决方法 降低障碍物的高度， n 相当于传统的 ESD 控制思路 n 只是控制静电荷和
20、电压，去除绝缘材料、使用接地、离子风机等等 电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路 高度（静电 荷的多少） 超过这一高度摔到没有垫子的地面鸡蛋将被摔破 超过这一高度摔到垫有垫子的地面鸡蛋将被摔破 第二种解决方法 n 在地板上靠近障碍物地方垫上软垫子防止鸡蛋被摔破 n 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。 电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路 高度（静电 荷的多少） 超过这一高度摔到地面，穿上防摔软套的鸡蛋将被摔破 超过这一高度摔到地面，没有 防摔软套的鸡蛋将被摔破 Faraday Cage 法拉第笼 具有法拉第笼作用的ESD屏
21、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） 第三种解决方法 为鸡蛋穿上防摔的软套。 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。 电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路 高度（静电 荷的多少） 如果超过这一高度摔下(静电泄放) 鸡蛋(电子元器件) 将被摔破(损坏) 第四种解决方法 让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。 不用的或用过的抹布 不允许放在工作台上 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 THANK YOU 感谢各位听众批评指正！ 编制：XXX讲解：XXX
