電子產(chǎn)品制造如何消除靜電與防止靜電

1、靜電控制,.,.,靜電產(chǎn)生的物理解釋,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),Page 2,.,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),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。,Page 3,.,任何物體都可以產(chǎn)生靜電 ！,Everything can be come Charged ！,ESD Basi

2、c Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),什么物體可以產(chǎn)生靜電 ？,在我們的工作區(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。,Page 4,.,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),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。,Page 5,.,ESD Basic Knowledge ESD基

3、礎(chǔ)知識(shí),ESD的危害,Page 6,.,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,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),ESD 是隱藏的敵人,Page 7,針對(duì)我們的Arm產(chǎn)品,安全靜電電壓是 100V !,.,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),ESD 如何損害我們的產(chǎn)品,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。,Page 8,使電子元件受損的潛在缺陷占90% 在廠內(nèi)很難被

4、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),.,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),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： 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。,Page 9,.,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí)

5、,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,靜電感應(yīng) 不直接接觸 電磁干擾（EMI） 不直接接觸,Page 10,.,降 低 成 本 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 客 戶 滿 意 增 加 利 潤,ESD Basic Knowledge ESD基礎(chǔ)知識(shí),ESD 防護(hù)的好處,Page 11,.,ESD Control ESD控制,我們?nèi)绾慰刂艵SD？,Three fundamental principles 三個(gè)基本的控制原理 - Ground/Bon

6、d 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）,ESD 控制 = Man ( 人 ) + Machine (機(jī) ) +Material (料 )+Method(法 )+ Environment( 環(huán) ),Page 12,.,ESD Control ESD控制,ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),- 處理對(duì)ESD敏

7、感的產(chǎn)品必須在ESD安全區(qū)域（ ESD Safe Area)內(nèi)進(jìn)行。 - 在ESD安全區(qū)域處理對(duì)ESD敏感的產(chǎn)品，必須依照ESD安全處理程序進(jìn)行。 - 沒有進(jìn)行必要的ESD防護(hù)，不允許進(jìn)入ESD安全區(qū)域。,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)： 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)

8、- 中等的ESD風(fēng)險(xiǎn) （PCCA ，Hook up 一般工序）,Page 13,靜電防護(hù)安全區(qū)域（ ESD Safe Area),.,ESD Control ESD控制,ESD控制 - 接地,兩種可用的接地系統(tǒng),Page 14,.,ESD Control ESD控制,ESD控制 - 接地,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)人體的靜電電位在500V以下。 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。 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

9、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。,Page 15,針對(duì)我們的Arm產(chǎn)品,安全靜電電壓是 100V !,.,ESD Control ESD控制,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 /

10、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 1X109 歐姆。,ESD控制 - 接地,Page 16,.,ESD Control ESD控制,ESD控制 - 粘膠帶,- 粘膠帶的使用必須控制到最少，如果必須使用，應(yīng)使用 ESD 安全的膠帶如：3M 40 或42 。 - 對(duì)非ESD 安全的膠帶，在撕膠帶，貼膠帶和揭膠帶時(shí)應(yīng)考慮在離子風(fēng)機(jī)下進(jìn)行或遠(yuǎn)離產(chǎn)品 12英寸以外進(jìn)行。 - 維修設(shè)備，聯(lián)接電線等禁止

11、使用粘膠帶。,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。,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 - 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 Pa

12、rticle 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,Page 19,.,ESD Control ESD控制,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。 （如果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了保護(hù)如：產(chǎn)品放在ESD

13、包內(nèi)，放在 蓋上蓋子的ESD 安全 物料盒內(nèi)；如果對(duì)絕緣材料進(jìn)行了屏蔽或使用了離子風(fēng)機(jī)，ESD敏感產(chǎn)品與 絕緣材料之間不受這個(gè)距離的限制。） 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。 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。,Page 20,.,ESD Control ESD控制,ESD公式

14、,Q + M = ESD “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,用這個(gè)公式來幫我們理解如何解決ESD問題,Page 21,.,ESD Control ESD控制,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,Page 22,.,ESD C

15、ontrol ESD控制,ESD公式,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 1X109 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）。,減少或消除靜電荷 （Q）: Q + M = NO ESD,Page 23,.,ESD Control ESD控制,ESD公式,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

16、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!,Q + M = ESD,Page 24,.,ESD Control ESD控制,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

17、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。,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）,搬運(yùn)雞蛋( 電子元器件 ) 越過障礙物， 如何保證雞蛋( 電子元器件 ) 不被摔破(損壞) ？,Page 25,.,ESD Control ESD控制,電子元器件與 雞蛋 ESD 控制思路,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,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）,P

18、age 26,.,ESD Control ESD控制,電子元器件與 雞蛋 ESD 控制思路,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。,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,Page 27,.,ESD Control ESD控制,電子元器件與 雞蛋 ESD 控制思路,Page 28,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。,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,Fa