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ESD培训教材（员工类）,研发中心工艺部 2012.09.26,这是静电放电（ESD）在作怪！,前言,内容,一、ESD基础知识介绍 二、静电控制 三、公司目前的ESD现状 四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 3,1.1 基本概念 1.2 静电的历史及影响 1.3 静电的产生 1.4 静电的特点 1.5 静电的危害 1.6 材料的电特性,Page 4,一、静电基础知识,案例,2004年4月3日电 4月2日下午3时54分，位于萧山浦阳镇的杭州硅宝化工有限公司发生火灾，杭州市消防支队萧山大队火速派出五辆消防车和三个民办消防队赶赴火场。 起火的是公司一个约300多平方米的仓库，里面存有大量化学原料，着火后，火势十分凶猛，十几公里以外就能看到滚滚浓烟。消防员到场后，迅速开展灭火行动，架起两架泡沫炮和三支泡沫枪实施扑救，并用水枪对化学药品进行稀释。扑救过程中，仓库内化危品桶不断发生爆炸。 经过三个多小时扑救，火灾于晚7时被彻底扑灭。据消防部门初步调查，火灾原因是该公司两名员工在对六甲基二硅氮烷进行倒料时产生静电，引发火灾。此次火灾过火面积300多平方米，火灾损失10余万元。（2004-04-03 10:01:56） 来源 新华网浙江频道,Page 5,案例,日本曾对不合格的电子产品进行过解剖分析，发现45%的不合格器件是由静电放电造成的。美国也在上世纪八十年代初作过统计，它的电子工业每年由于静电造成的损失高达100亿美元。英国经过数年调查了解到，该国上世纪7080年代，每年因静电造成的电子产品损失约为20亿英磅。 北京某航天研究所，在1992年初组装调试我国“资源卫星”上使用的一种仪器时，因人体静电放电导致2只价值6000美元的进口并遭禁运的CCD器件（一种MOS器件）失效，几乎影响卫星的发射进度。,Page 6,Page 7,1.1 基本概念,常见的名词、术语 静电敏感度(ESDSElectrostatic Discharge Sensitivity) 静电敏感器件(ESSDElectrostatic Sensitive Devices) EPA:ESD Area(ESD控制区域) Protect Area(ESD防护区域) ECA:ESD Control,Page 8,1.1 基本概念,闪电 600BC-Thales发现用毛皮摩擦过的橡胶可以吸起羽毛。 公元1400年，欧洲人在黑火药的生产过程中采用了静电控制。 公元1600年，William Gilbert 重复了Thales 的实验，并观察到干燥天气的影响。,Page 9,1.2 静电的历史及影响,公元1700年Hauksbee 发明了静电发生器、验电器，发现了电磁感应现象。 公元1800年 -Faraday 发明了法拉第笼， -Kelvin 发明了静电测试仪， -造纸厂使用了接地技术， Volta 发明了电池。,Page 10,1.2 静电的历史及影响,正面！ 复印机 环境控制 工业过程控制 危害！ 医院里麻醉蒸气爆炸 飞行器在飞行过程充电影响了通信 在1960年第一个ESD敏感器件诞生 现在计算机里的磁头是ESD最敏感 的器件，敏感度约20V。,Page 11,1.2 静电的历史及影响,法拉第笼静电屏蔽原理,法拉第笼（Faraday Cage）是一个由金属或者良导体形成的笼子。是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成。其笼体与大地连通，高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体10厘米时，出现放电火花，根据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部电势为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外表面上。 静电屏蔽原理 导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。,Page 12,1.3 静电的产生,Page 13,1.3 静电的产生,Page 14,同极相斥异极相吸,1.3 静电的产生,Page 15,1.3 静电的产生,影响摩擦起电的因素 物质结合的紧密度 分开的速度 材料的导电性 摩擦系数以及位置,Page 16,1.3 静电的产生,Page 17,1.3 静电的产生,Page 18,干 燥 环 境 更 易 积 累 静 电 电 荷,1.3 静电的产生,Page 19,人 体 被 感 应 起 电 了,1.3 静电的产生,电容的改变 物体带的电压与物体的等效电容有很大关系： V=Q/C 物体带的电荷一定时，它的电压取决于电容大小： 增加电容，电压减少 降低电容，电压升高,Page 20,Page 21,1.4 静电的特点,高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数千伏（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）。 低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。 作用时间短：微秒级。 受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降。,Page 22,1.4 静电的特点,产品故障 软件故障30多 硬件故障中器件失效30%多、外应力（环境温湿、灰尘腐蚀、雷电、机械应力、包装等）导致产品故障约30 器件失效中EOS/ESD失效率占3040%，而高静电敏感的器件EOS/ESD失效率高达60%左右。,Page 23,1.5 静电的危害,Page 24,1.5 静电的危害,Page 25,1.5 静电的危害,Page 26,1.5 静电的危害,Page 27,1.5 静电的危害,Page 28,1.5 静电的危害,Page 29,1.5 静电的危害,Page 30,ESD能引起电过应力（EOS），熔化器件的金属部分,EOS有下列特点：,持续时间较长的大电流,对器件的大面积损伤,损伤可以明显观察到,1.5 静电的危害,附：各种常用器件的静电敏感性,人体静电可以损毁任何一个常用半导体器件,Page 32,器件静电损伤少部分能够在产品出厂前得到检验控制，大部分流入市场用户，降低产品质量和寿命，导致数量级增加维护成本，降低信誉！ 特别是无线产品中射频器件，传输产品中的高速器件多次受静电损伤，严重影响产品的可靠性。,1.5 静电的危害,Page 33,器件静电损伤案例 99年GSM BTS2.0生产时射频放大器ERA-3SM大面积（10以上）失效，生产静电损伤。 GSM BTS3.0的GM51RCU单板U6位置放大器（ERS-5SM）持续高失效率RF电缆静电损伤。 2000年3月CC08ASL用户板上二极管RD5和RD6不良率达90%，为生产中传送塑料板摩擦静电损伤。 光网络产品SS62S16.TWC板上OQ2536失效率高达10000ppm，为电缆插装静电损伤。,1.5 静电的危害,Page 34,1.5 静电的危害,Page 35,绝缘体很大的体电阻11011 导体很小的体电阻1104 静电释放材料体电阻1104 11011,1.6 材料的电特性,内容,一、ESD基础知识介绍 二、静电控制 三、目前的ESD现状 四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 36,常见的防静电使用工具（防静电工具包）,常见的防静电材料,常见的防静电材料,常见的防静电材料,该纸箱里面有涂炭层 起静电屏蔽的作用,一般纸箱为绝缘材料,常见的防静电材料,注意：外层泡膜袋没有防静电作用，而是易产生静电的材料！,易产生静电,防静电标识,2.1 为什么要进行ESD控制（Why） 2.2 哪些人要参与进行ESD控制（Who） 2.3 在哪些地方需要进行ESD控制（Where） 2.4 控制什仫（WHAT） 2.5 怎样进行ESD控制（How）,Page 43,二、静电控制,Page 44,2.1 为什么要进行ESD控制(Why）,Page 45,2.2 哪些人要参与进行ESD控制（Who）,Page 46,2.3 在哪些地方需要进行ESD控制（Where）,EPA(ESD Protection Area) 环境 个人 材料 地板 个人物品 原材料 温湿度 工衣 周转材料 工作台 工鞋 包装材料 工装夹具 接地 ,Page 47,2.4 控制什么（WHAT）,静电控制的原则 在EPA控制区域操作所有静电敏感器件 存放、运输所有静电敏感器件要用法拉第笼 测试和监控整个静电控制流程,Page 48,2.5 怎样进行ESD控制（How）,EPA控制方法 定义区域的防护水平 区域明确定义和标识 对区域内的所有导体包括人员可靠接地 消除一切不必要的静电产生源 运用12英寸原则 ESD防护体系文件的建立,Page 49,2.5 怎样进行ESD控制（How）,EPA区域静电防护等级定义原则： 产品的静电防护等级 客户需求 当前ESD问题调查结果 领导层的期望 EPA区域静电防护等级的分类： 一级EPA区域 100V 二级EPA区域 500V,Page 50,2.5 怎样进行ESD控制（How）,温度和湿度要求： 一级EPA区域（如：生产制造和维修区域等静电高风险区域）温度：2030 相对湿度(RH)：4575% 二级EPA区域的温湿度一般要求： 温度：1030 相对湿度(RH)：3075% 注：产品物料对环境温湿度有特殊要求时，应根据需要和实际条件采取相应的局部环境保证措施。,Page 51,2.5 怎样进行ESD控制（How）,EPA区域接地要求 接地类型： 硬接地：直接接地或通过一低阻抗同大地相连 （要求接地电阻4） 软接地：通过足够的阻抗接地，从而把电流限制在人体安全电平（一般为5mA）下 。华为通常采用串接1M阻值接地。 接地要求： 仪器、金属体等必须连接到公共接地点上 接地线应采用黄绿色或黄色线 鳄鱼夹接地是不能被采用的 电批、电烙铁必须加强接地,Page 52,2.5 怎样进行ESD控制（How）,Page 53,典 型 的EPA 接 地 系 统,2.5 怎样进行ESD控制（How）,防静电工作台垫起到释放静电的原理？,2.5 怎样进行ESD控制（How）,公共接地点并联： 1、接地整洁有序 2、接地灵活方便 3、保持工作台上各 设备的地电平一致 4、接地可靠,2.5 怎样进行ESD控制（How）,在对单板、芯片、端口操作时，应穿防静电工作服，带防静电手腕且防静电手腕要可靠接地,人员规范,2.5 怎样进行ESD控制（How）,人员的规范操作临时摆放或操作单板,单板或芯片应该放置在防静电材料上进行操作,2.5 怎样进行ESD控制（How）,设备、仪器的接地（包括计算机） 便携式防静电操作台 防静电工具（螺丝刀、毛刷、镊子等） 腕带、手套、工衣、工鞋 防静电包装材料 物理接口 接口保护套、电缆的放电处理,工程维护现场检查点：,人员规范,2.5 怎样进行ESD控制（How）,Page 59,ESD控制稽查与评估,2.5 怎样进行ESD控制（How）,内容,一、ESD基础知识介绍 二、静电控制 三、目前的ESD现状 四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 60,Page 61,3.1 组织机构及职责 3.2 规范的建设 3.3 EPA区域环境建设 3.4 日常管理的规范化 3.5 防静电硬件材料的论证和管理 3.6 外协厂/供应商的ESD控制 3.7 ESD技术路标,三、华为目前的ESD现状,Page 62,公司ESD委员会,供应链,产品与解决方案体系,全球技术服务部,外地工厂,各 产 品 线,中 央 平 台 开 发 部,研 究 所,各 产 品 线,办 事 处 备 件 库,电 装,总 测,仓 储,执行层,核心层,3.1 组织机构及职责(公司),Page 63,公司ESD控制的组织结构分为核心层和执行层。 核心层负责标准的制定、修改和组织结构、管理制度的建立，监督标准的实施。 执行层负责标准的实施、检查、纠正和反馈职能。稽查工作由核心层和执行层共同完成。,3.1 组织机构及职责(公司),Page 64,建立了完善的ESD管理体系，确保从研发、生产、市场全流程ESD控制措施得到严格执行。,3.2 规范的建设,备注：公司ESD项目组于2008年1月对ESD控制规范进行了升级，新规范由原来的8大规范升级到12大规范（以上表格蓝色字体部分为新增的章节），其可读性与适用性比老规范更强。,Page 65,在EPA区域配置了先进的ESD测试仪器和设备：在一级EPA区域建立了全面ESD测试系统,安装了ESD门禁系统、ESD数据采集系统,和温湿度监控数据采集系统 目前大部分防静电周转材料采用永久的防静电材料 3G产品等高端产品的前加工生产区域（无线单板制造SMT区域和焊接区域）已配置了加湿系统、 ESD数据采集系统 在EPA区域的重点的工位进行了离子化 满足S20.20及TL9000标准要求；并通过TL9000认证 目前一级EPA区域静电场等级达到100V要求 重点区域通过跟线能满足静电等级为50V的ESSD器件的生产,3.3 EPA区域环境建设,Page 66,ESD宣传、培训、稽查及防静电硬件设施的检测和维护工作全面例行化： 在各生产区域全面落实了ESD主管负责制，在ESD项目小组的指导下全面负责该区域的静电防护日常管理工作。各部门ESD技术员是贯彻落实静电防护工作的骨干力量。 培训和认证方面:员工ESD培训率100%，ESD培训包括入职培训、再培训和提高培训三个方面。培训后要进行ESD考核认证，EPA内的工作人员、接触ESD敏感器件的操作人员和管理人员经过ESD认证后，至少每隔一年要进行重新培训考核认证。目前工程师以上人员采用网上自学、网上考核的方式，技术员以下采取集中授课和纸面考核。,3.3 日常管理的规范化,Page 67,稽查方面:分为自查、周度稽查、月度稽查、季度稽查、年度稽查。操作人员每天自查；ESD技术员负责组织本部门的周查、月度稽查；ESD小组负责组织季度稽查、年度稽查。 ESD宣传方面：做到板报、网上宣传、向员工发ESD知识传单相结合的方法。 防静电硬件设施的检测和维护：按照规范要求定期进行，确保防静电关键硬件在一年度的稽查中都能覆盖。,3.3 日常管理的规范化,Page 68,新防静电硬件、材料（包含周转材料和发货材料）必须经过防静电性能的认证测试，认证合格才可以上编码采购；采购来料需要经过IQC（或工具库房）的接收测试（抽检）合格才能接收；进入公司的防静电硬件、材料ESD小组将进行定期的或不定期的稽查抽测，用以验证其防静电的有效性。 认证测试适用于新的防静电包装材料引进和新的供应商引进，该认证测试只是用于周转和发货包装材料，器件来料包装材料的防静电性能只进行接收检测。防静电包装材料的认证：原则上到第三方认证，ESD小组进行抽测认证。,3.4 防静电硬件材料的论证和管理,Page 69,新的防静电硬件、材料目前实施集中论证，分散采购。 目前已完全了绝大多数的防静电硬件、材料的ESD认证、推广和维护，并完成相关的作业指导书 ，系统防静电能力得到了较大的提升，主要有：永久性防静电的吸塑材料、IXPE、中空板等，各种离子风机、实时接地监控保护系统、ESD测试系统、接地系统、防静电镊子、防静电胶带、防静电镊子、防静电地板砖、防静电吸锡器、及各种防静电周转工具、包装材料、ESD测试仪器等。,3.4 防静电硬件材料的论证和管理,Page 70,外协厂和合作方，作为公司产品加工的重要执行主体之一，纳入我司的防静电管理体系，每年至少进行一次，对ESD控制过程进行全面的综合的评审。 供应商作为我司来料质量保证的主要责任者，引进供应商有必要对其静电防护情况进行认证，当出现来料质量问题（ESD问题）也需要对供应商进行ESD稽查，根据来料可靠性的实际需要可以定期或每年对一些供应商实施ESD稽查，如重点静电敏感器件供应商，存在静电控制问题的供应商等。,3.5 外协厂/供应商的ESD控制,Page 71,在TQC的配合下，ESD小组成功地对我司国内的主要生产ESSD器件的外协厂/供应商进行了防静电方面的稽查和指导。目前已完成了PCBA的OEM厂（信华、斯比泰、科泰等），外协厂（华荣、华灏等）、内存条厂（记忆科技）、LCD厂（康惠、信利、京东方、宇顺等）、手机生产商（FLEX、佳汇、泰金宝、桑菲等）等，晶针厂（上海南洋、华晶等）、电源厂（如中远通）、IC厂（杭州鸿普办事处等）、光器件厂（飞通、BOOKHAM等）、厚膜器件厂（振华等）的ESD稽查并推动其进行了整改。 对华为特别重要的供应商（如信华、斯比泰、科泰、中远通、飞通等）进行了ESD指导，帮助其建立有效的ESD防护体系。 通过ESD稽查和整改过的外协厂和供应商，静电防护水平大有提高，目前斯比泰防护水平基本能满足华为射频单板的要求。,3.5 外协厂/供应商的ESD控制,Page 72,3.6 ESD技术路标,Page 73,静电防护总体水平: 一级EPA区域为50V 环境: 一级EPA区域一般工位离子化 ESD硬件: 推动重点供应商（如PCBA外协厂）关键工位配置静电场的实时监控系统,静电防护总体水平: 一级EPA区域完全达到100V 环境: 在一级EPA区域实行ESD门禁系统 在无线单板制造区域配置加湿系统 一级EPA区域关键工位离子化 ESD硬件: 在所有EPA区域配置ESD自动测试记录系统 在SMT线体关键工位配置静电场的实时监控系统,静电防护总体水平: 一级EPA区域完全达到100V 特别区域为50V 环境: 一级EPA区域配置加湿系统 ESD硬件: 推动重点供应商（如PCBA外协厂）配置ESD自动测试记录系统 对一级EPA区域的关键工位配置静电场的实时监控系统,+ 2007,+ 2008,+ 2009,3.6 ESD技术路标,Page 74,ESD管理: 建立完善ESD硬件、材料性能及测试数据的采集、跟踪和监控系统 材料： 直接接触静电等级小于50V的器件的包材ESD性能改良为表面电阻小于1*109欧姆 外协厂/供应商管理： 推动外协厂、供应商ESD整改，确保其静电防护等级水平满足相应ESSD器件的要求,ESD管理: EPA区域ESD工作专人化及例行化 材料： 直接接触静电等级小于100V的器件的包材ESD性能改良为表面电阻小于1*1010欧姆 外协厂/供应商管理： 推动外协厂、供应商ESD整改，确保其静电防护等级水平满足相应ESSD器件的要求,ESD管理: 初步建立ESD硬件、材料性能及测试数据的采集、跟踪系统 静电防护技术顺利有效的转移和拷贝到新工厂 材料： 直接接触静电等级小于100V的器件的包材ESD性能改良为表面电阻小于1*1010欧姆 外协厂/供应商管理： 推动外协厂、供应商ESD整改，确保其静电防护等级水平满足相应ESSD器件的要求,+ 2007,+ 2008,+ 2009,3.6 ESD技术路标,内容,一、ESD基础知识介绍 二、静电控制 三、公司目前的ESD现状 四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 75,Page 76,四、常见的不符合静电控制规范的实例,1,2,3,4,Page 77,四、常见的不符合静电控制规范的实例,1,2,3,4,四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 78,物料摆放乱，防静电和不防静电物料混放，既不符合防静电要求，也不符合8S要求。,四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 79,这是一种常见现象：用防静电屏蔽袋装着的和没装的单板放在一块，再将不防静电的白色泡沫放在里面，而且单板有横有竖，这样不但静电损伤器件，而且容易将一些器件碰掉。,四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 80,特别注意：白色气泡袋不防静电，而且还会产生很高的静电，对单板存在很大的静电隐患。,四、常见的不符合静电控制规范的实例,Page 81,没拆包装的拉手条经常放置在裸露单板附近，造成ESD