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消除和防止靜電
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2025年07月17日
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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 工作臺表面,CRT電腦顯示器,手動工具,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 人體對大于3000V的靜電才有感覺! 但是…… 備注:8 ESD 是 隱 藏 的 敵 人 對于ESD我們應(yīng)該統(tǒng)一認(rèn)識,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(人或機器)與產(chǎn)品之間快速傳遞,短時間內(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)境相對濕度對靜電的產(chǎn)生有很大的影響,相對濕度大(空氣潮濕)靜電產(chǎn)生就少,ESD的 問題就少。反之,相對濕度小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。另外在地板上走動比不走動產(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 防護的好處 備注:15 我們?nèi)绾慰刂艵SD? Three fundamental principles 三個基本的控制原理 ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (機 ) +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)品運輸和存貯過程中使用ESD防護包裝) 備注:16 Man ( 人 ) --手腕帶 ,ESD鞋,ESD椅子,衣服 … Machine ( 機 ) -- 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 (保護對ESD敏感的產(chǎn)品或零部件,避免金屬小電阻接觸 ) -- 屏蔽 (對非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 -- 員工 ESD培訓(xùn) -- 管理 我們?nèi)绾慰刂艵SD? ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (機 ) +Material (料 )+Method(法 )+ Environment( 環(huán) ) 備注:17 ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險等級 ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險等級 1A 級 -- 特別高的ESD風(fēng)險 1 級 -- 很高的ESD風(fēng)險 2 級 -- 較高的ESD風(fēng)險 ( 以上級別只用行磁頭和硬盤生產(chǎn)工序) 3 級 -- 高的ESD風(fēng)險 (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 -- 中等的ESD風(fēng)險 (PCCA ,Hook up 一般工序) ESD敏感產(chǎn)品的處理工序依照產(chǎn)品的特點和可能造成的ESD損壞, 劃分為四個ESD風(fēng)險等級: 備注:19 ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險等級 靜電防護安全區(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 機器或夾具 ESD腕帶 ESD地板 ESD鞋 工作臺 ESD凈化服 L N E 產(chǎn)品 ESD墊子 機器或夾具 ESD腕帶 ESD鞋 工作臺 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 機器或夾具 ESD腕帶 ESD鞋 工作臺 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,可以將機器或夾具等金屬物體上產(chǎn)生的靜電隨時導(dǎo)向大地,減少靜電對產(chǎn)品的危害。 備注:22 ESD控制 --- 接地 接地是針對導(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。 工作臺應(yīng)使用金屬臺面或ESD桌墊臺面,并對工作臺面進(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 – 指使用接地線對導(dǎo)體材料進(jìn)行接地,金屬硬接地,對地電阻應(yīng)小于 10 歐姆。 軟接地 – 指不使用接地線的接地 ,對地電阻(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間。不是生產(chǎn)工藝必須的膠帶必須從工作臺上拿走,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; 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。離子風(fēng)機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,同時由于有大量 Particle 存在,反而會帶來ESD 問題。--應(yīng)定期(每周)用IPA對風(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) 有維護標(biāo)簽,一要定期對風(fēng)機校準(zhǔn),二要定期進(jìn)行清潔維護。 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ESD敏感產(chǎn)品。 2) 在處理對ESD敏感產(chǎn)品之前戴上腕帶,防靜電手套。 3) 對所有金屬設(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,紙制品及個人物品。 6) 對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ESD敏感產(chǎn)品的暴露的輸入電路,減少對ESD敏感產(chǎn)品不必要的接觸。免費資料關(guān)注公 眾號: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ESD有不清楚的可以聯(lián)系本地ESD控制部門。 備注:免費資料關(guān)注公 眾號: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(對固定金屬導(dǎo)體:接地電阻< 10 ohms ,對移動導(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 這取決于在每個工藝過程中哪一種方法最容易,最廉價。 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有法拉第籠屏蔽防護作用) 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: 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)然不會損壞電子元器件但風(fēng)險依然存在,有可能在下一工序就會發(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(工作臺面和夾具)清潔,每次必須清潔干凈。 工作臺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星球:安全精品資料庫 備注:41
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