ESD[培训教材].doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流ESD培训教材.精品文档.静电防护培训ESD的最基本的概念ESD(静电释放Electro-Static Discharge):指两个具有不同静电电压的物体之间瞬间放电的过程.静电是如何产生的?(最基本的描述)两种材料、流动的液体、固体或气体,在接触后再分开即可产生静电. 在制造业,静电通常的来源包括: 操作者、塑胶材料、工作台以及工装设备/仪器/工具等. 电脑制造业的很多静电敏感的零部件会因为与静电源直接接触或静电场的感应而造成损坏. 静电释放会造成直接的, 潜在的和无法解释的损坏. 潜在的损坏源于早期制造过程中的不完全静电击穿, 在之后的使用过程中因机器老化而导致完全的静电击穿; 无法解释的失败是指由于静电释放导致的系统报错或测试死机, 通常需要重新启动系统.静电的产生及其防护(应用层面的说明)1. 静电产生的原因2. 静电引起的破坏3. 静电防护及其意义4. 注意事项1. 静电产生的原因静电: 静止的电荷.任何物质都是由原子组成的, 而原子的基本结构为质子,中子和电子(如图1所示).质子和中子因质量较高, 相互之间结合力强, 很难分离, 紧密地结合在一起形成原子核. 电子质量很小(质子或中子的千分之一), 围绕原子核周围. 质子带正电, 中子不带电, 电子带负电. 在正常情况下, 一个原子的质子数和电子数相同, 正负平衡, 所以对外表现为中性不带电. 但是电子环绕于原子核周围, 在外力的作用下(得到能量), 脱离轨道, 离开原来的原子, 而投入其它的原子. 失去电子的原子带正电, 成为阳离子; 得到电子的原子带负电, 成为阴离子, 如上图所示.造成不平衡电子分布的原因是电子在物体之间的相对运动过程中得到能量, 从而脱离原来的轨道, 这种能量包括动能, 位能, 热能, 化学能等. 任何两种不同材质的绝缘材料相互接触后再分离, 即可产生静电(如上图). 从下边的表格中可以了解到人在日常活动中所能产生的静电电压: 表一: 人体运动产生的静电 人体运动方式 静电 电压(V)相对湿度10%-20%相对湿度65%-90% 在地毯上行走35,0001,500 在乙烯地板上行走12,000250 在工作台上工作6,000100 乙烯基包装产品7,000600 从工作台上检起聚乙烯20,0001,200 坐在带有垫子的操作台上18,0001,500从上面的表格可以看出: 在不同的相对湿度下, 相同的运动方式产生的静电电压相差一个数量级.2. 静电引起的破坏机器, 设备的制造, 运输, 接收及运行过程中都会产生静电, 既产生一定的静电压, 而静电在释放的过程中会产生一个的脉冲电流. 尽管这种电流很小, 但对于集成电路芯片来讲, 足以造成IC的电路击穿现象, 尤其是芯片内部的电容. 这些损坏通常肉眼是看不见的只有在严重的时候才马上发生, 有时可能过了几个星期, 几个月甚至几年才发生. 静电引起的损坏会影响产品的质量和可靠性, 从而影响公司的声誉和利益. 因此, 国际上知名的大公司都花费大量的人力, 物力, 财力等用于培训和防止静电引起的破坏.一片价值几千元的CPU, 有可能由于操作者没有执行公司的静电防护要求而毁于一旦. 一家大的公司会因为其产品质量的稳定性而失去订单, 失去信誉. 而静电的危害有可能成为质量不稳定的罪魁祸首.所以说, 静电的危害是非常严重的. IIPC 花费大量资金用于防止静电引起的破坏. 我们根据本公司的产品特点, 主要采用了两种防护措施: 接地法和屏蔽法.3. 静电防护及其意义A. 防护措施1. 消除工作区域的静电.2. 使元件和流水线免于静电场的干扰.B. 方法1. 接地法: 用以保证操作员, 设备和零部件接地的方式来消除静电. 接地可以防止静电的积累和形成静电电压.2. 将要传输的产品装入特殊的 防静电容器中防止静电破坏.C. 防静电设施1. 个人接地: 防静电手腕带和脚腕带要与裸露的皮肤接触, 并用导线与地相连. 其目的是泄放操作员身上的静电. 2. 防静电地板和台垫: 二者是与地相连的, 用来泄放人体接触工作台时的静电.3. 防静电袋: 用于静电敏感元件的运输和储存, 如装CPU的袋子, 装主板的袋.4.防静电箱: 制造过程中用来移动元件. 如网卡周转箱等. 5.工作环境控制: 保持湿度40-60%. D. 意义消除静电引起的破坏, 具有下列优点:1. 提高产品的合格率.2. 减少总成本(减少重复劳动/维修和库存).3. 减少现场失效.4. 提高产品质量和可靠性.5. 容易区分其它失效.6. 巩固IBM国际著名名牌产品的形象.7. 提高客户满意度.上图是典型的工作台接地方法, 图中, 防静电腕带必须通过限流电阻接地, 以便保护操作员免受可能的高压伤害. 4. 注意事项1. 单独的防静电措施并不能完全地防止静电, 必须和容器或静电屏蔽袋一起使用.2. 防静电台垫/地垫和腕带必须通过限流电阻接地, 以防止高压对人体的伤害.3. 静电腕带必须每天检查一次, 保证它没有损坏及正常运行.4. 电子元件及其容器不可靠近电磁场.5. 不要将装有微电子器件的电路板堆放在一起, 如CPU,主板,网卡等; 应将它们分离后放入防静电的容器中. 如果堆积会由于摩擦而产生高压静电并快速放电.6. 定期测量和控制工作区域的静电电流.5. IIPC 常见静电敏感元器件1. 微机结构中的板卡类均为静电敏感元件; 如主板, 网卡, 扩展卡等. 2. 硬盘3. 软驱4. 光驱，如：CD-ROM和DVD-ROM5. CPU6. 调制解调器：Modem 7. 内存条 8. LCD6. 静电敏感元器件的标识静电敏感元器件的包装箱上和包装袋上都有明显的警告标志. 这些警告标志共有三种, 常见的有两种.静电产生的条件和现象(更新的数据型说明)静电释放是指两个带电物体之间瞬间放电的过程.最常见的放电源是积聚在某一物体上的静电.如果两个带电物体之间没有直接的放电导体,那么积聚在某一点上的电荷达到一定的程度就会通过弧光放电. 当发生弧光放电的静电电压达到3000伏时, 人可以感觉到; 当静电电压达到10000伏时,人可以看到. 对于一般的微电子器件来说,100伏便能造成损坏, 集成技术更高的微电子器件,20伏便可以产生破坏.进行静电防护紧迫性静电的现象几乎是每个人都经历过(比如走过一块地毯后再摸一下门的把手有时被电击).由于静电会导致微电子器件失效或导致潜在的损坏(被静电击伤后没有立即失效,到客户手里使用一段时间后才失效),这些损坏和潜在的失效给我们微电子及相关行业造成很严重的影响, 从而促使我们关注并采取相关措施来杜绝此类损坏. 静电释放也是数据丢失与混乱的原因,甚至损坏测试设备.两个静电敏感物体之间的非接触性静电释放同样导致失效. 带有静电的物体是被一个电磁场包围着, 这个电磁场(一般认为是静态的)会诱发附近区域的敏感微电子元件携带电荷, 从而产生击穿. NOTE: 目前的微电子行业中,大约有16%的零部件失效是由于静电破坏造成的. 通过培训,相关工作人员需要具备的知识和技能:1. 阅读、理解和执行工作区域的静电防护要求(相关内容在后面列出).2. 根据工作要求, 能够正确地穿戴,使用防静电手腕带/脚腕带/防静电鞋/防静电工衣/防静电手套.3. 能够正确测试/检验上述防静电工装.物料接收部门的防静电措施和程序物料部门在来料箱和防静电工位之间运输和转移静电敏感微电子器件时,操作员必须严格执行ESD安全防护措施:1. 在防静电箱和工作台之间传递或转移暴露的静电敏感元器件时, 操作员必须通过接地的方式并且在防静电的环境中进行操作.2. 操作员在防静电箱/防静电袋和防静电工作台之间取放静电敏感物品时, 如果物品的是在防静电保护袋内(没有裸露的元器件),则操作员不需要戴防静电设施.3. 被认可的防静电包装盒的盖不能被用做传递裸露静电敏感元器件的“托盘”, 这种要求必须无条件执行,没有例外.静电敏感元器件的操作规程在对静电敏感物料(如电子板卡,集成电路部件,硬盘,以及其它带有微电子结构的器件)进行操作时需用执行下列程序.1. 所有静电敏感物料在接收/周转过程中必须用认可的静电屏蔽袋包装. IBM认可的静电屏蔽袋的供应商名单和其相关资料可以在IBM网站上查询, 网址为: a. 在接收静电敏感物料时, 必须确认防静电袋将该物料完全屏蔽了(例如,ESD包装箱的盖必须完全覆盖在箱体的相关位置).b. 如果接收的静电敏感物料放置在屏蔽袋中, 必须保证该物料完全被屏蔽袋包围, 开口端折叠起来并用封签粘住,从而避免了静电的破坏.c. 在非静电防护区域接收或发送静电敏感器件时,必须保证静电敏感物料被放置在屏蔽袋中.d. 如果接收到的静电敏感器件未用防静电屏蔽袋包装, 工作人员不能接收并直接与部门的ESD协调员联系解决.2. 所有静电敏感元器件在投入生产之前不能从包装容器中取出,只有在投入生产时方可从箱体中取出.a. 任何一个防静电的包装盒(内部装有静电敏感元器件)必须有一个合适的盖子,而且盖子的状态必须能保证内部的静电敏感元器件不会受到跌落、灰尘、与带静电物料的意外接触等方面的损坏.b. 任何一个防静电的包装袋(内部装有静电敏感元器件)一端必须有一个封签,该封签将折叠着的物料取出口封住,而且折叠封口的状态必须能保证内部的静电敏感元器 件不会受到灰尘、与带静电物料的意外接触等方面的损坏.注意1: 在操作员工将静电敏感物料从防静电包装箱中取出时,他们可能会把包装箱的上盖去掉,目的是方便操作. 如果操作者暂时不取放物料, 必须将上盖按正确的方法盖好.注意2: 操作员从静电防护箱中取出和放回静电敏感物料时, 静电防护袋的折叠端口和封签必须完好无损.防静电工作台面的个人操作规程3. 必须确保防静电工作台面已经通过静电安全设施方面的测试和鉴定(测试过程必须在对静电敏感物料进行取放之前).4. 在对静电敏感物料进行取放之前, 必须正确穿戴和使用已经通过测试的防静电手腕带,脚腕带或防静电鞋. 5. 如果工作过程中,操作员有可能与静电敏感元器件有直接接触,则必须穿戴防静电工衣. 注意1: 防静电服不是完全意义上的静电防护设备.注意2: 在很多场合,穿戴珠宝首饰是违反安全和工业卫生条例的. 但仅对于静电防护而言, 珠宝首饰是不会造成负面影响的. 通用静电防护要求1. 在对静电敏感元器件进行操作时, 必须全过程穿戴静电防护设施(防静电手腕带/脚腕带, 防静电鞋等).2. 任何静电敏感元器件只有在完全的无静电环境中从屏蔽袋中取出.3. 任何易产生静电的物品都不许放置在装有静电敏感物品的屏蔽袋中. 注意1: 根据间隙比率的特征, 标识用的墨水,表面的涂层,以及ESD不合格标签等可以与坏品一同装在静电防护袋内, 或者粘贴在袋子的外边.坏品标签不是静电来源. 任何其它非防静电的纸制品都不能与静电敏感物品一同放在防静电袋内.1. 如果在接收静电敏感物品时发现其包装或标识不符合规定, 在操作之前首先告诉相关的经理,在得到答复之后再采取行动.2. 无论何时, 在需要对静电敏感物品进行查对数量和检验质量时, 都不能将物品从保护袋中取出.3. 不能将咖啡杯(尤其是泡沫材料制作的)、糖果包装、食品和饮料罐或包装放置在静电敏感物品附近.4. 食品、饮料等不许带到防静电的工作环境中.5. 其它污染物如非防静电的皮肤清洁剂, 油性物品,各类化妆品等是不允许带到防静电的环境中.6. 非静电防护的纸制品不允许在防静电的工作台上使用, 因为它有可能触及到静电敏感元器件. 千万不能将静电敏感的物品放在防静电工作台上面的非静电防护的材料上.7. 不能让操作员的非静电防护的工作服碰到静电敏感物品. 如故操作员早工作时穿戴防静电工作服, 必须确保这种防静电工作服的材料是经过IBM认可的.标准静电防护要求一个防静电手腕带,或两个防静电脚腕带, 或一双经过IBM认可的防静电鞋是一个操作者在接触静电敏感物品或在总装过程中每时每刻都要配备的.操作员在穿戴防静电鞋操作时(防静电手腕带除外),操作过程必须是站立的.任何姿势的坐着操作是不允许的. 在搬运静电敏感物品时, 须将物品放在被确认的防静电袋, 防静电箱内或防静电托盘中.携带静电敏感物品走出经过认可的区域是不允许的. 静电敏感物品必需存放在防静电袋或防静电箱中. 静电敏感物品只有在立即总装的时候,或放入另外的防静电容器中时才可以从原始的防静电容器中取出. 当然其它情况下,象系统维护,修理时是允许把静电敏感物品从容器中取出的, 只是别忘了操作过程中要正确的接地.其它象硬盘选件区域对硬盘器件的重新包装等,对物品的静电防护同样是不可忽视的. 总而言之,各种对静电物品的操作过程中, 相关的静电释放措施是最基本的要求.静电敏感物品不能堆放在一起,也不能放置在一台机器的表明. 静电敏感物品在工作状态下, 只有在操作员在场时才可以放在工作台面上, 其它情况如吃饭时间,中休时间或下班后等所有静电敏感物品必须放回原来的静电保护袋或容器中. 静电敏感物品在运输和存储过程中绝对不允许放置在静电防护容器的盖子上, 除非该物件是防置在静电屏蔽袋中,而且静电屏蔽袋的开口处有折叠包装结构,以便使内部的物品不能裸露在外边. 用于盛装静电敏感物品的容器在取放物品时必须保证整个系统是接地的.充电电池及充电器是不允许放置在防静电工作台上的.容易产生静电的材料如泡沫塑料,化纤制品等是不能在静电工作区域使用的, 除非在有可能的情况下把它们单独分离开,或放置在防静电工衣内部,而且离静电敏感材料至少保持一英尺的距离. 其它容易产生静电的物品如无线电设备,录音磁带,录像磁带,影像音像设备,耳机,电风扇, 手机,注塑枪,非防静电的带子及其分割器具等.个人静电防护要求个人接地个人接地往往是在配戴防静电手腕带,或者两个脚腕带/防静电鞋时采用的一种个人接地方式. 通常在站立操作的环境中采用这种方法接地. 尽管如此,操作员在与静电敏感物品直接接触时如果配戴的是防静电手腕带,则操作员 可以采取坐着的方式. 所有个人接地的设备必须定期进行检验,而且检验设备是经过IBM认可的.注意: 当穿戴两个防静电脚腕带或防静电鞋来作为静电释放的措施时,必须保证它们跟防静电地垫完全接触.防静电手腕带防静电手腕带是通过一个集成在接地线上的1000000ohm的电阻与地相连的. 而且所有的手腕带必须有一个可以迅速“断开”的装置来保证操作员在特殊情况下的人身安全.所有防静电手腕带必须是IBM认可的产品.配戴防静电手腕带时必须确保位置合适,松紧适度以保证腕带的导电片与操作员的手臂紧紧相连接. 导电线缆的终端香蕉扣必须与接地插头密切相连. 有时在临时紧急情况下可以用类似导线与地线相连,而且一旦恢复正常必需马上标准起来. 由于防静电腕带与皮肤接触时由于皮肤太干燥而影响导电性能,在这种情况下,需要在相关部位涂抹IBM认可的导电剂来提高皮肤与导电带之间的导电性能.如果工作前检验ESD手腕带/脚腕带时发现不能通过测试, 则该手腕带/脚腕带必须立即丢弃,并重新更换一条能通过测试的正常工作的腕带. 如果采用助导剂来提高手腕带/脚腕带的导电性能时,必须将此化学制剂列入部门化学品使用名单中,以便能根据使用量及时订购.注意1: 油基的助导剂是不允许用来提高导电能力的. 注意2: 任没有通过的正常ESD测试仪的防静电腕带是不许再被使用的.防静电脚腕带在操作静电敏感物品时,我们有时用防静电脚腕带. 然而防静电脚腕带在使用过程中通常与接地的防静电地垫相连接.安装和使用的具体方法可以依照供应商的推荐程序执行. 必须保证脚腕带与小腿的皮肤有足够的接触(保证导电正常). 如果需要的话,可以使用IBM认可的助导剂来加强起导电性能. 这种防静电措施只能使用在站立工作的生产环境中. 如果操作者在防静电工作区域需要坐着工作,很抱歉,必须戴手腕带. 注意! 当防静电脚腕带没有通过测试仪的测试时,立即停止使用,并用手腕带来代替. 通常来说,脚腕带的安全性能不如手腕带.防静电服装/外套穿防静电衣服可以用于灰尘控制和防止静电荷在衣服上的积累. 一般来说,防静电服不能直接和静电敏感物品相接触. 如果工作过程中静电敏感物品很可能和工作服相接触,则需要穿戴防静电外套并通过其它防静电设施相连接,以便及时排放掉积聚的静电荷.注意1! 防静电工作服装/外套不能单独用来防静电. 只有经过测试的防静电手腕带/脚腕带才可以单独用做防静电设施.注意2! 任何塑料材料的工作服或塑料袋在工作过程中是不能穿戴的. 防静电外套必须经过专业技术人员的批准才可以使用.防静电手套/指套防静电手套/指套常用于污染源控制或者对热的静电敏感物品进行操作. 防静电手套/指套的使用必须严格执行相关程序而且需要得到ESD协调员的批准.注意! 普通的园艺手套不能当作防静电手套来使用.静电敏感物品的取放,仓储,和运输必须严格执行静电防护指南. 这些静电防护指南, 操作规程,和操作要求的严格执行是为了是静电造成的危害最小,提高我们产品的质量和可靠性.ESD 防护要求下列的通用和特殊的静电防护要求在操作静电敏感物品时必须一直执行.厂内包装静电敏感物品(如主板,硬盘,内存,CPU等)在同一厂区内/不同厂区运输,分装,或者分配过程中必须使用静电保护容器来防止静电引起的破坏,而且所有静电敏感物品的包装容器外面必须贴上防静电标识.防静电袋防静电袋是保护静电敏感物品免于静电场和静电释放而导致损坏的最有效的方法之一. 硬盘必须用合适的防静电盒或袋来包装. IBM认可的ESD容器(盒和袋)可以在如下网址上查询: 防静电袋要求具有如下特征:确保防静电袋没有被损坏(表面有孔洞,或者划破现象).注意:不要将静电敏感物品放在已经损坏的防静电袋中.任何损坏的防静电袋不能使用.防静电袋至少有两层膜结构(内层膜的导电性能比外层膜差,目的是让静电电荷由内层传到外层).注意: 不能让静电敏感物品与静电屏蔽袋的外层表面相接触. 因为外层膜的材料表面不能起到静电保护的作用.静电屏蔽袋的大小以完全容纳静电敏感物品,开口处能够折叠并能用封签粘住,以避免任何可能的接触(与内部静电敏感物品).静电屏蔽袋的外面必须有明确的防静电警告标识.负离子发生器在使用之前必须经过IBM相关部门的认可.静电敏感物品元器件,一般组装件,线路板,芯片,模块等必须在相关的工位至少有如下的预防措施:操作员接地或者防静电的自动抓手操作员接地并且在防静电的工作区域操作在送到/送离防静电区域时采用防静电的安全包装.在没有个人接地的情况下严禁对任何静电敏感物品进行操作. 当取放静电敏感物品时,应避免触及阵脚,金手指或线路.防静电的地面处理在静电敏感器件的操作区域,静电释放装置或导电地板(瓷砖,地垫等)是不需要的.除非该区域用做半导体生产,或者是一个加湿的制造工序要求更高的防静电措施来最大限度地降低防静电工作区域的静电积累. 具体的地面处理要求可以同IBM的ESD协调员联系来确定是否需要在静电敏感区域安装静电释放装置或导电地板.静电释放装置或导电地板表面的电阻必须小于1000000 ohm,而且直接与地相连.工作台用做静电敏感物品操作的(采取了静电释放装置或导电地板的)工作台面必须接地.温度和湿度控制 温度和湿度控制是控制静电在元器件,设备仪器以及操作员身上的积累的一个有效的方法. 合适的相对湿度(42%)是理想的防静电工作区域的基础,只要没有加速灰尘积聚,或在过波峰焊槽时没有导致印刷线路板分层的前提下 必须明确的意识到只有温度和湿度控制对一个静电防护区域来说是不够的. 静电防护设施是必须同时使用的.加湿程序有些位置在可能的情况下需用极性导体液. 就是说在生产状态下要用非导体液来检查环境的静电电压. 如果发现静电电压超出要求的标准, 则需要立刻采取如遮蔽、负离子或其它工艺来消除静电.