工厂如何消除静电与防止静电(实践经验)

静电控制静电的概念ESDBasicKnowledgeESD基础知识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Page1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ESDBasicKnowledgeESD基础知识Page2ESDBasicKnowledgeESD基础知识什么是ESD？ESD就是静电泄放（ElectronicStaticDischarge）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。Page3任何物体都可以产生静电！EverythingcanbecomeCharged！ESDBasicKnowledgeESD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。Page4ESDBasicKnowledgeESD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。3.Insulator绝缘材料2.Dissipative静电消耗材料1.Conductive导体材料105Ohms/1011Ohms/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Page5ESDBasicKnowledgeESD基础知识ESD的危害Page6人体对大于3000V的静电才有感觉！但是……磁头PCB/PCC电路板梳头发撕贴胶带走路对于ESD我们应该统一认识，并加以提高ESD是隐藏的敌人ESDBasicKnowledgeESD基础知识ESD是隐藏的敌人Page7听到5000V感觉到3000V看到8000V电子元件受损100-500V针对我们的Arm产品,安全静电电压是100V!ESDBasicKnowledgeESD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。被ESD损毁的产品Page8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ESDBasicKnowledgeESD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。3ESD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。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）5摩擦绝缘材料35000V8000V1500V10000V4000V200V50V10V0V环境相对湿度10-20%RH40-50%RH70-90%RH4000V1500V300VPage9ESDBasicKnowledgeESD基础知识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•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Page10降低成本提高产品质量客户满意增加利润ESDBasicKnowledgeESD基础知识ESD防护的好处Page11静电测试仪950元jdkz.taobao.comESDControlESD控制我们如何控制ESD？Threefundamentalprinciples三个基本的控制原理--Ground/Bondallconductors(为所有导体进行接地处理。注意：人也是导体）--ControlChargesonNonconductors(控制容易产生较多静电绝缘材料）--Useprotectivepackagingfortransitandstorage(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)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)--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Page12ESDControlESD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（ESDSafeArea)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DriveTopCover安装到位以后工序PCCA/HookupDie/IC安装，焊接及通电测试工序）•4级--中等的ESD风险（PCCA，Hookup一般工序）Page13静电防护安全区域（ESDSafeArea)静电测试仪950元jdkz.taobao.comESDControlESD控制ESD控制---接地两种可用的接地系统LNE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LNE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Page14ESDControlESD控制ESD控制---接地产品ESD垫子机器或夹具ESD腕带ESD鞋工作台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在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。Page15针对我们的Arm产品,安全静电电压是100V!ESDControlESD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。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1X10^9欧姆。ESD控制---接地Page16ESDControlESD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：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。Page17ESDControlESD控制ESD控制--ESD安全物料PE袋ESDTray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Page18ESDControlESD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18-24Inch产品区域Page19ESDControlESD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，ESD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。Page20ESDControlESD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ESD问题Page21ESDControlESD控制ESD公式消除金属联接（M）:Q+M=NOESD•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Page22ESDControlESD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10ohms,对移动导体，ESD材料或不可以接地的导体：接地电阻1X10^9欧姆。）•减少或消除