1、静电控制,ESD Control,静电产生的物理解释,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,Page 2,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,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品，我们就称之为ESD事件。,Page 3,任何物体都可以产生静电 ！,Everything can be come Charged ！,ESD
2、Basic Knowledge ESD基础知识,什么物体可以产生静电 ？,在我们的工作区域所有物体都可以产生静电! 手推车，椅子，机械手，粘胶带，周转箱和其它物料输送物品 人体，手套，净化室用抹布，净化室用太空服，普通衣服 工作台表面，CRT电脑显示器，手动工具，纸，笔记本，文件夹，笔 墙壁，地板，酒精瓶， ESD 包装，非ESD 包装 等等都可以产生静电。,Page 4,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,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。,Page 5,ESD Basic Knowledge ESD基
3、础知识,ESD的危害,Page 6,对于ESD我们应该统一认识，并加以提高,ESD 是 隐 藏 的 敌 人,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,ESD 是隐藏的敌人,Page 7,针对我们的Arm产品,安全静电电压是 100V !,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,ESD 如何损害我们的产品,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。,Page 8,使电子元件受损的潜在缺陷占90% 在厂内很难被发现,电
4、子元件即时失效只占10%在厂内可被发现,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,决定静电产生多少的因素,决定静电产生多少的因素主要有： 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。,Page 9,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,ESD 如何损害我们
5、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 带静电的物体接触产品 (HBM) 物体接触带静电的产品 (CDM)2. 电路 热拔插 带电测试,静电感应 不直接接触电磁干扰（EMI） 不直接接触,Page 10,降 低 成 本提 高 产 品 质 量客 户 满 意增 加 利 润,ESD Basic Knowledge ESD基础知识,ESD 防护的好处,Page 11,ESD Control ESD控制,我们如何控制ESD？,Three fundamental principles 三个基本的控制原理 - Ground/Bond all conductors ( 为
6、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）,ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (机 ) +Material (料 )+Method(法 )+ Environment( 环 ),Page 12,ESD Control ESD控制,ESD安全区域和ESD风险等级,- 处理对ESD敏感的产品必须在ESD安全区域（ ESD Sa
7、fe 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： 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，焊接及通电测试工序） 4 级 - 中等的ESD风险 （PCCA ，Hook up 一
8、般工序）,Page 13,静电防护安全区域（ ESD Safe Area),ESD Control ESD控制,ESD控制 - 接地,两种可用的接地系统,Page 14,ESD Control ESD控制,ESD控制 - 接地,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在500V以下。 人体通过ESD腕带接地，接地电阻可以确保在 1x106 1x107欧姆，可以确保人体的静电电位在10V以下。 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
9、害。,Page 15,针对我们的Arm产品,安全静电电压是 100V !,ESD Control ESD控制,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 腕带 太空服，太空鞋，防静电手套 防静电服装，防静电鞋 设备接地 对生产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。 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。 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。 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。 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。
10、并至少满足ESD软接地的要求。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 - 接地,Page 16,ESD Control ESD控制,ESD控制 - 粘胶带,- 粘胶带的使用必须控制到最少，如果必须使用，应使用 ESD 安全的胶带如：3M 40 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
11、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。,Page 17,ESD Control ESD控制,ESD控制 - ESD安全物料,Page 18,ESD Control ESD控制,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
12、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。,高度18-24 Inch,产品区域,Page 19,ESD Control ESD控制,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。 （如果对产品进行了保护如：产品放在ESD包内，放在 盖上盖子的ESD 安全物料盒内；如果对绝缘材料进行了屏蔽或使用了离子风机，ES
13、D敏感产品与绝缘材料之间不受这个距离的限制。） 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。 9） 如果你对ESD有不清楚的可以联系本地ESD控制部门。,Page 20,ESD Control ESD控制,ESD公式,Q + M = ESD “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
14、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,用这个公式来帮我们理解如何解决ESD问题,Page 21,ESD Control ESD控制,ESD公式,消除金属联接（M）: Q + M = NO ESD,避免金属联接的方法： 设计工具，使暴露的电路不能接触工具的金属表面 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,Page 22,ESD Control ESD控制,ESD公式,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
15、体，ESD材料或不可以接地的导体：接地电阻 1X109 欧姆。）减少或消除摩擦、撕粘胶带等等所有可以产生静电的操作。如有必要，使用离子风机消除绝缘材料上的静电。从工位上拿走不是生产必须的绝缘材料。对于生产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）。,减少或消除静电荷 （Q）: Q + M = NO ESD,Page 23,ESD Control ESD控制,ESD公式,很多人首先试着只是控制 Q ( 静电荷 ) 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。聪明的做法是把控制 Q ( 静电荷 ) 和消除M ( 金属联接 ) 结合起
16、来 这取决于在每个工艺过程中哪一种方法最容易，最廉价。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!,Q + M = ESD,Page 24,ESD Control ESD控制,电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路,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。电子元器件带有静电就像一个被举高的鸡蛋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。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。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
17、摔破(损坏),高度（静电荷的多少）,搬运鸡蛋( 电子元器件 ) 越过障碍物， 如何保证鸡蛋( 电子元器件 ) 不被摔破(损坏) ？,Page 25,ESD Control ESD控制,电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路,第一种解决方法 降低障碍物的高度，相当于传统的 ESD 控制思路只是控制静电荷和电压，去除绝缘材料、使用接地、离子风机等等,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）,Page 26,ESD Control ESD控制,电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路,第二种解决方法 在地板上靠近障碍物地方垫上软垫子防止鸡蛋被摔破 在工
18、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。,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,Page 27,ESD Control ESD控制,电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路,Page 28,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。,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
19、法拉第笼作用的ESD屏蔽袋，ESD Tray( 注意：只有封闭或盖好才会有法拉第笼屏蔽防护作用）,ESD Control ESD控制,电子元器件与 鸡蛋 ESD 控制思路,高度（静电荷的多少）,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。,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),也许我们还有其它的解决办法？,Page 29,ESD Control,工厂实践篇,Page 30,ESD Control,（一）Wr
20、ist strap 及monitor 的使用、维护,Fuji 494 双线腕带监测器,Fuji 99 单线腕带监测器,双线腕带,设施部定期（一般至少三个月一次）对监测器进行PM。更换易损件，校准监测器，确保正常工作。 QA对监测器插孔定期（一般为一个月一次）进行接地测试，确保接地良好。 生产部在使用过程中出现任何问题及时通知到设施部进行修理。经确认是腕带损坏的及时由主管或领班更换腕带。 QA对使用及执行情况进行核查。,Page 31,ESD Control,（二）电烙铁的接地 确保烙铁焊头接地良好,Page 32,ESD Control,Page 33,ESD Control,Page 34,
21、ESD Control,注意：类似以上两种放置在工作台上的工具/ 设备，由于它们的底脚是绝缘的塑料，必须确认它们的接地电阻（有些可以通过电源线地线接 地）如果接地不良，必须另外接地线。标准：对地电阻 10 ohms,底脚是绝缘的塑料,Page 35,ESD Control,Page 36,ESD Control,Page 37,ESD Control,流水线线体,通过延长拖线板接地必须确认接地良好。,Page 38,确认外壳及流水线金属传送带对地电阻,确认工作台接地，ESD椅子性能,流水线传送带,ESD Control,Page 39,ESD Control,Page 40,ESD Contr
22、ol,Page 41,ESD Control,Page 42,（八）使用ESD防护,ESD垫子 - OK,ESD 材料夹具,对CRT显示器进行距离防护,ESD Control,Page 43,ESD Control,Page 44,ESD Control,Page 45,撕贴胶带会产生很高的静电。胶带的使用同时有ESD和Contamination的问题，因此必须严格控制，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 Control,Page 46,远远超过24 Inch,高度18-24 Inch,（十）Ionizer (离子风机）的正确使用,风扇很脏不但有Contamation 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，但一要对风机校准，二要进行清洁维护。,指示灯亮（表示在工作）打到60%最大风速。,ESD Control,Page 47,
