工厂企业消除静电与防治静电专题培训.pptx

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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

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