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消除和防止靜電

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消除和防止靜電
備注：1
靜電的概念
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(fù)電荷）存在。
備注：2
靜電的概念
靜電產(chǎn)生有三種方法：
備注：3
靜電產(chǎn)生的物理解釋
結(jié)果：帶正的靜電荷
結(jié)果：帶負(fù)的靜電荷
相接觸的兩個(gè)物體發(fā)生分離
備注：4
   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(huì)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(dāng)這種靜電荷傳遞的過程強(qiáng)度足夠大，大到可以損壞我們的產(chǎn)品，我們就稱之為ESD事件。
備注：5
任何物體都可以產(chǎn)生靜電 ！
Everything can be come Charged ！
什么物體可以產(chǎn)生靜電 ？
我們的工作區(qū)域所有物體都可以產(chǎn)生靜電!
手推車，椅子，機(jī)械手，粘膠帶，周轉(zhuǎn)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(tái)表面，CRT電腦顯示器，手動(dòng)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(chǎn)生靜電。

備注：6
什么樣的材料是防靜電材料？
對(duì)于硬盤產(chǎn)品生產(chǎn)，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
1.Conductive         導(dǎo)體材料
105 Ohms / 
1011 Ohms / 
1 產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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
備注：7
ESD的危害
磁頭
PCB/PCC
電路板
梳頭發(fā)
撕貼膠帶
走路
人體對(duì)大于3000V的靜電才有感覺！
但是……
備注：8
ESD 是 隱 藏 的 敵 人
對(duì)于ESD我們應(yīng)該統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，并加以提高

ESD 是隱藏的敵人
聽到5000V
感覺到
3000V
看到
8000V
電子元件受損
100-500V
備注：9
ESD 如何損害我們的產(chǎn)品
被ESD損毀的產(chǎn)品
使電子元件受損的潛在缺陷占90%，在廠內(nèi)很難被發(fā)現(xiàn)
電子元件即時(shí)失效只占10%，在廠內(nèi)可被發(fā)現(xiàn)
大量的靜電荷在存在電勢差的物體（人或機(jī)器）與產(chǎn)品之間快速傳遞，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的電流（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過產(chǎn)品可以承受的電流）重則損毀電路，造成產(chǎn)品不能使用；輕則使電路過熱受到損傷，影響產(chǎn)品的壽命和可靠性。
備注：10
決定靜電產(chǎn)生多少的因素
備注：11
決定靜電產(chǎn)生多少的因素
環(huán)境相對(duì)濕度
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
備注：12
1 材料的導(dǎo)電性能：導(dǎo)電材料和靜電消耗材料產(chǎn)生比較少的靜電，絕緣材料產(chǎn)生很多的靜電。
2 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)靜電的產(chǎn)生有很大的影響，相對(duì)濕度大（空氣潮濕）靜電產(chǎn)生就少，ESD的
   問題就少。反之，相對(duì)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(duì)于降低人體產(chǎn)生的靜電也是非常
   有效的。另外在地板上走動(dòng)比不走動(dòng)產(chǎn)生更多的靜電。
決定靜電產(chǎn)生多少的因素
決定靜電產(chǎn)生多少的因素主要有：
備注：13
ESD 如何損害我們的產(chǎn)品
ESD 損壞的方式

直接的方式

間接的方式
1. 金屬（小電阻）接觸
帶靜電的物體接觸產(chǎn)品 (HBM)
物體接觸帶靜電的產(chǎn)品 (CDM)
2. 電路
熱拔插
帶電測試
1.靜電感應(yīng)
不直接接觸

2.電磁干擾（EMI）
不直接接觸
備注：14
ESD 防護(hù)的好處
備注：15
我們?nèi)绾慰刂艵SD？
Three fundamental principles
三個(gè)基本的控制原理
ESD 控制  =  Man ( 人 ) + Machine (機(jī) ) +Material (料 )+Method(法 )+ Environment( 環(huán) )
-- Ground/Bond all conductors ( 為所有導(dǎo)體進(jìn)行接地處理。注意：人也是導(dǎo)體）
-- Control Charges on Nonconductors ( 控制容易產(chǎn)生較多靜電絕緣材料）
-- Use protective packaging for transit and storage ( 在產(chǎn)品運(yùn)輸和存貯過程中使用ESD防護(hù)包裝）
備注：16
Man ( 人 )
--手腕帶 ，ESD鞋，ESD椅子,衣服 … 
Machine ( 機(jī)  )
-- 接地，控制靜電電流
-- 消除 / 屏蔽 電磁干擾和交流電場
Material ( 材料 )
-- 使用導(dǎo)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(yù)防 （創(chuàng)建ESD安全的環(huán)境）
-- 保護(hù) （保護(hù)對(duì)ESD敏感的產(chǎn)品或零部件，避免金屬小電阻接觸 ）
-- 屏蔽 （對(duì)非ESD安全的物品進(jìn)行法拉第或距離屏蔽 ）
-- 消除 （通過接地，離子化消除產(chǎn)生的靜電）
Environment ( 環(huán)境  )
-- 溫度 / 濕度控制
-- 局部使用離子風(fēng)機(jī)
-- 員工 ESD培訓(xùn)
-- 管理
我們?nèi)绾慰刂艵SD？
ESD 控制  =  Man ( 人 ) + Machine (機(jī) ) +Material (料 )+Method(法 )+ Environment( 環(huán) )
備注：17
ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)
ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)
1A 級(jí)  -- 特別高的ESD風(fēng)險(xiǎn)
1 級(jí)     -- 很高的ESD風(fēng)險(xiǎn)
2 級(jí)     -- 較高的ESD風(fēng)險(xiǎn)
（ 以上級(jí)別只用行磁頭和硬盤生產(chǎn)工序）
3 級(jí)     -- 高的ESD風(fēng)險(xiǎn) （硬盤生產(chǎn)Drive Top Cover安裝到位以后工序PCCA / Hook up Die /  IC 安裝，焊接及通電測試工序）
4 級(jí)     -- 中等的ESD風(fēng)險(xiǎn) （PCCA ，Hook up 一般工序）
ESD敏感產(chǎn)品的處理工序依照產(chǎn)品的特點(diǎn)和可能造成的ESD損壞，
劃分為四個(gè)ESD風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：
備注：19
ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)
靜電防護(hù)安全區(qū)域（ ESD Safe Area)
備注：20
ESD控制 --- 接地
兩種可用的接地系統(tǒng)
L
N
E
產(chǎn)品
ESD墊子
機(jī)器或夾具
ESD腕帶
ESD地板
ESD鞋
工作臺(tái)
ESD凈化服
L
N
E
產(chǎn)品
ESD墊子
機(jī)器或夾具
ESD腕帶
ESD鞋
工作臺(tái)
ESD凈化服
ESD接地銅排
ESD地板
備注：21
ESD控制 --- 接地
產(chǎn)品
ESD墊子
機(jī)器或夾具
ESD腕帶
ESD鞋
工作臺(tái)
ESD凈化服
ESD地板
1.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(shí)人體的靜電電位500V以下。
2.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。
3.機(jī)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(jī)器或夾具等金屬物體上產(chǎn)生的靜電隨時(shí)導(dǎo)向大地，減少靜電對(duì)產(chǎn)品的危害。
備注：22
ESD控制 --- 接地
接地是針對(duì)導(dǎo)體材料進(jìn)行ESD控制最簡單最有效的方法
人員接地
腕帶
太空服，太空鞋，防靜電手套
防靜電服裝，防靜電鞋
設(shè)備接地
對(duì)生產(chǎn)流水線必須進(jìn)行硬接地，流水線的輸送皮帶必須是金屬或ESD材料。
工作臺(tái)應(yīng)使用金屬臺(tái)面或ESD桌墊臺(tái)面，并對(duì)工作臺(tái)面進(jìn)行硬接地。
貯存ESD敏感產(chǎn)品或零部件的架子和手推車必須滿足ESD軟接地要求。
設(shè)備 / 工具通過軸承或氣缸聯(lián)接的接觸ESD敏感產(chǎn)品部分應(yīng)考慮另接接地線接地。
設(shè)備 / 工具接觸ESD敏感產(chǎn)品的部分不得使用絕緣材料，應(yīng)使用金屬或ESD材料。并至少滿足ESD軟
接地的要求。

硬接地 – 指使用接地線對(duì)導(dǎo)體材料進(jìn)行接地，金屬硬接地，對(duì)地電阻應(yīng)小于 10 歐姆。
軟接地 – 指不使用接地線的接地 ，對(duì)地電阻（RTG）應(yīng)小于 1X10^9 歐姆。
備注：23
ESD控制 -- 粘膠帶
備注：24
ESD控制 -- 粘膠帶
ESD膠帶
撕貼膠帶會(huì)產(chǎn)生很高的靜電，由于膠帶是絕緣材料，產(chǎn)生的靜電可以保留較長時(shí)間。不是生產(chǎn)工藝必須的膠帶必須從工作臺(tái)上拿走，嚴(yán)禁使用膠帶來固定物體或電氣維修。
備注：25
ESD控制 -- ESD安全物料
PE 袋
ESD  Tray
非ESD材料 Tray  
普通紙、計(jì)算器、普通膠帶
零部件料盒
ESD 材料的文件夾
ESD 材料的椅子
凈化紙 &amp;amp; 許可的筆
拉圾筒
ESD 屏蔽包
保持非ESD材料與我們的ESD敏感產(chǎn)品12英寸以上距離   
備注：26
ESD控制 --- 離子化
對(duì)絕緣材料接地并不能消除所帶的靜電，要消除所帶的靜電需要使用離子風(fēng)機(jī)。離子風(fēng)機(jī)的作用是在局部形成離子平衡的環(huán)境，它產(chǎn)生的離子可以在較短的時(shí)間內(nèi)中和目標(biāo)物體上多余的電荷。
風(fēng)扇很臟不但有Contamination 的問題，影響離子產(chǎn)生，同時(shí)由于有大量 Particle 存在，反而會(huì)帶來ESD 問題。--應(yīng)定期（每周）用IPA對(duì)風(fēng)扇和發(fā)射針進(jìn)行清潔。（工程部/設(shè)施部執(zhí)行，QA核查）
有維護(hù)標(biāo)簽，一要定期對(duì)風(fēng)機(jī)校準(zhǔn)，二要定期進(jìn)行清潔維護(hù)。
指示燈亮（表示在工作）,應(yīng)打到>60%最大風(fēng)速。
高度18-24 Inch
產(chǎn)品區(qū)域
備注：27
ESD控制應(yīng)該做到
1） 在ESD安全的工位處理對(duì)ESD敏感產(chǎn)品。
2） 在處理對(duì)ESD敏感產(chǎn)品之前戴上腕帶，防靜電手套。
3） 對(duì)所有金屬設(shè)備和工具進(jìn)行接地處理。
4） 讓ESD敏感產(chǎn)品與絕緣材料最少保持12英寸（約30公分）的距離。 
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(chǎn)必需的普通塑料制品，紙制品及個(gè)人物品。
6） 對(duì)ESD敏感產(chǎn)品可能接觸的設(shè)備部件， 測量設(shè)備接地，確保牢固有效安全。
7） 不要用金屬物體接觸對(duì)ESD敏感產(chǎn)品的暴露的輸入電路，減少對(duì)ESD敏感產(chǎn)品不必要的接觸。免費(fèi)資料關(guān)注公 眾號(hào):安全生產(chǎn)管理。
8） 服從ESD敏感區(qū)域，ESD安全紀(jì)律要求。
9） 如果你對(duì)ESD有不清楚的可以聯(lián)系本地ESD控制部門。
備注：免費(fèi)資料關(guān)注公 眾號(hào):安全生產(chǎn)管理
ESD公式
“Q”      : 在產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)生的）。
“M”     : 與產(chǎn)品或零部件暴露的輸入電路進(jìn)行小電阻的金屬聯(lián)接。
“ESD”  : 短時(shí)間內(nèi)的大電流損壞產(chǎn)品或零部件，造成 ESD損壞。
Q + M = ESD
備注：29
ESD公式
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(gè)公式來幫我們理解如何解決ESD問題
備注：30
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(shè)計(jì)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
備注：31
ESD公式
減少或消除靜電荷 （Q）:        Q + M = NO ESD
為導(dǎo)體進(jìn)行可靠的接地（對(duì)固定金屬導(dǎo)體：接地電阻< 10 ohms ,對(duì)移動(dòng)導(dǎo)體，ESD材料或不可以接地的導(dǎo)體：接地電阻< 1X10^9 歐姆。）
減少或消除摩擦、撕粘膠帶等等所有可以產(chǎn)生靜電的操作。
如有必要，使用離子風(fēng)機(jī)消除絕緣材料上的靜電。
從工位上拿走不是生產(chǎn)必須的絕緣材料。
對(duì)于生產(chǎn)工藝必須的絕緣材料和ESD敏感的產(chǎn)品，保持安全距離（12英寸以上）。
備注：32
ESD公式
Q + M = ESD
很多人首先試著只是控制 Q ( 靜電荷 ) 
但消除M ( 金屬聯(lián)接 ) 通常是最廉價(jià)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(jié)合起來
這取決于在每個(gè)工藝過程中哪一種方法最容易，最廉價(jià)。
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
備注：33
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(duì)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(gè)被舉高的雞蛋。
 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。
備注：34
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）
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
備注：35
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
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）
第一種解決方法
降低障礙物的高度，
相當(dāng)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(fēng)機(jī)等等
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
備注：36
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
高度（靜電荷的多少）
超過這一高度摔到?jīng)]有墊子的地面雞蛋將被摔破
超過這一高度摔到墊有墊子的地面雞蛋將被摔破
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。
備注：37
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
高度（靜電荷的多少）
超過這一高度摔到地面，穿上防摔軟套的雞蛋將被摔破
超過這一高度摔到地面，沒有
防摔軟套的雞蛋將被摔破
Faraday Cage 法拉第籠
具有法拉第籠作用的ESD屏蔽袋，ESD Tray( 注意：只有封閉或蓋好才會(huì)有法拉第籠屏蔽防護(hù)作用）
第三種解決方法
為雞蛋穿上防摔的軟套。
為電子元器件增加 ESD 防護(hù)： 使用
ESD屏蔽袋，設(shè)置分流和限流電阻等
等。
備注：38
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
高度（靜電荷的多少）
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)
第四種解決方法
讓雞蛋停在高處不摔下
電子元器件仍然帶上靜電荷，但是不泄放，當(dāng)然不會(huì)損壞電子元器件但風(fēng)險(xiǎn)依然存在，有可能在下一工序就會(huì)發(fā)生靜電泄放，損壞電子元器件
---- 這不是一種好的ESD解決辦法。
備注：39
不用的或用過的抹布不允許放在工作臺(tái)上
臟的夾具
每班應(yīng)在吃飯前和下班前進(jìn)行兩次工位（工作臺(tái)面和夾具）清潔，每次必須清潔干凈。
工作臺(tái)面或夾具抽檢不合格
備注：40
感謝聆聽
備注：海量安全資料加入知識(shí)星球:安全精品資料庫
備注：41

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