企业培训_esd种子讲师培训系列之epa介绍

EPA區域介紹 ESD種子講師培訓系列教材之 QC2010 08 教材大綱 一 EPA的構成及技術要求1 EPA的構成2 EPA總體技術要求 包含接地 二 EPA的防靜電工藝及質量管理1 EPA的防靜電工藝及要求2 EPA內的質量管理三 EPA內防靜電系統的檢驗1 電阻的測試和電阻率的計算2 靜電電壓衰減時間的測試3 靜電屏蔽性能的測試4 摩擦起電電壓和EPA系統靜電電壓的測試5 靜電電量的測試 一 EPA的構成及技術要求大綱 1 EPA的構成2 EPA總體技術要求 包含接地 EPA的構成及總體要求 一 EPA 靜電防護區 ESDProtectiveArea 的定義 配備各種防靜電裝備 設置接地系統 能限制靜電的積累 具有確定邊界和專門標記的生產 維護 存儲 使用 裝配各種靜電敏感料件的區域 二 EPA的總體技術要求 1 EPA內所有的金屬導體 儀器設備 防靜電裝備 人員應接地 保持等電位 2 當不便采取靜電泄露和接地措施消除靜電時 應使用電離系統提供靜電中和或采取靜電屏蔽措施 3 在EPA之外 必須采用防靜電包裝對靜電敏感料件提供保護 不允許直接將其暴露在防靜電包裝之外 4 EPA區域需施行溫濕度管控 溫度範圍 22 28 濕度範圍 40 70 5 EPA區域的靜電防護應該能對靜電敏感度 100V以上的靜電敏感料件提供防護 典型的EPA示意圖 1 警示地線標示2 靜電防護地板3 垃圾簍4 檢測儀器和設備5 桌墊6 接地設施7 離子風扇8 防靜電蠟9 桌面清洗劑10 物架靜電防護墊11 文件夾12 防靜電運輸管支架 13 測試臺14 警示標示15 貼紙和膠帶16 腕帶測試儀17 剛性包裝18 腕帶與鞋環接地點19 靜電衣20 柔性包裝21 接地線22 靜電椅23 PCB處理24 垃圾袋 EPA區域硬件要求 一 人體靜電防護用品 靜電衣 導電拖鞋 靜電腕帶 靜電手套 靜電指套 二 防靜電物流傳遞用品 導電箱 導電料盒 靜電托盤 靜電泡棉 靜電隔板 防靜電烏龜車 靜電台車 三 防靜電地板 防靜電的PVC地板 環氧樹脂地板 橡膠地板 防靜電地毯 四 防靜電操作系統 工作臺 工作椅 工具類 電烙鐵 吸錫器 靜電毛刷 等 五 防靜電接地系統 防靜電獨立接地系統公用的防靜電接地系統 六 環境控制系統 溫濕度控制設備 環境潔凈度控制系統 防塵抹布 粘塵墊等 七 生產裝聯設備 防靜電的大錫爐 回焊爐 AOI ICT 置件機 八 特殊防靜電用具 各類防靜電消除器 離子風扇 離子槍 靜電消除刷等 防靜電劑 九 靜電測量監控系統 非接觸式與接觸式靜電壓量測儀 高阻測試儀 靜電屏蔽性能測試儀 接地電阻測試儀 接地系統檢測儀 CPM測試儀 EPA區域軟件要求 一 ESD培訓大綱及人員培訓二 防靜電工藝 工程設計文件三 靜電相關的企業及國家國際標準四 管理規章 操作章程 采購制度五 完整的質量保證體系六 防靜電警示標示及管理七 包裝 儲存 運輸要求八 接地 連接系統要求和指導九 所用SSD靜電敏感度分級及使用指南 EPA區域的防靜電工藝大綱 一 建立EPA區域的工藝原則二 固定崗位的防靜電工藝要求三 流動崗位的防靜電工藝要求四 EPA環境的靜電防護要求五 工件流動狀態的靜電防護要求六 售後服務中的靜電防護要求 建立EPA區域的工藝原則 一 根據作業區所使用器件的靜電敏感度制定防護措施二 查詢月 季 年平均濕度和最低濕度範圍 按照最低濕度采取相應的防護工藝 EPA內溫度範圍 18 28 相對濕度 40 70 確定防護措施時要注意到最低濕度對濕敏元件的影響 三 要根據操作環境中實際測得的靜電壓數據作為采取防護的依據 四 EPA區域出入口應設置醒目的清晰易見的警示標誌 五 EPA內應儘量避免產生瞬時高電壓的作業 六 EPA內桌面 儀器設備 焊接工具 人體等必須接地處於等電位 七 EPA禁止放置非生產性物品 如餐具 茶葉帶 提包 毛織品 塑料製品 報刊 橡膠手套 圓錐形紙卷等 八 EPA內操作人員所用的圖紙 資料 應裝入透明的防靜電塑料袋 不得使用普通的塑料袋 九 EPA區域生產作業過程中不得隨意推拉窗簾 建立EPA區域的工藝原則 九 EPA區域生產作業過程中不得隨意推拉窗簾 十 操作人員在每次重新上崗操作前必須進行靜電防護檢查 合格后才能進行生產 十一 EPA內需進行某種維護 修理作業時 維護人員應攜帶并使用防靜電維修包 并遵守EPA相關規定 十二 EPA內使用的包裝材料必須選用防靜電包裝袋 確保包裝材料在作業中不積累靜電荷 十三 EPA內人員應穿靜電衣 導電鞋 佩戴靜電腕帶等 十四 非EPA人員經許可進入現場時 須穿好靜電衣 工作鞋 在生產場所不允許觸摸SSD料件或PCB 不允許靠近操作人員 十五 EPA應避免設在大功率輻射電磁場 高壓源附近 固定崗位的防靜電工藝要求 一 本區域要裝統一的接地母線 二 在整個作業崗位鋪設防靜電地板 并延伸至EPA區域入口處 三 有條件時要安裝接地系統監視器 四 具有自動輸送帶的流水線 流水線應接地 並且輸送帶對地電阻 靜電泄露電阻 要小於1 109 五 流水線的工裝板應由靜電消散材料制成并與流水線體接觸 實現靜電泄露 六 流水線按作業崗位需要 設置統一的接地點 以便操作者隨時連接腕帶 流動崗位的防靜電工藝要求 一 使用防靜電的運轉器具 包裝袋 二 流動作業的相對固定崗位應鋪設防靜電地墊 三 操作者應穿靜電衣 戴腕帶 穿防靜電工作鞋 四 當操作者走到某一工作崗位時 應先將腕帶的鱷魚夾加到流水線接地點再操作 五 操作鍵盤崗位的靜電防護應通過鍵盤保護帶將靜電泄露至大地 六 維修人員應配備防靜電的維修包 EPA環境的靜電防護要求 一 一般的防靜電生產車間應按照廠房容積大小及離子發生器的有效範圍設置吊式離子靜電消除器 二 防靜電廠房一般采用大型橫式條吸頂結構式離子靜電消除系統 對於防靜電場所要求較高的場所要采用實行計算機程序控制的離子柵 使EPA永遠處於靜電防護狀態 三 要求不高的電子機房可不使用離子靜電消除系統 但應鋪設防靜電地板 四 EPA區域內設備應采取硬接地措施接地 五 EPA區域墻壁材料應防塵 六 人員應該穿戴靜電衣 鞋並且采取防塵措施 七 入口處使用防塵粘墊 進風系統應設置防塵過濾裝置 八 EPA區域的窗簾應采用防靜電布料 九 定期測試EPA區域防靜電指標 記錄溫濕度并存入環境檔案 實施調整與控制 工件流動狀態的靜電防護要求 工件流動狀態主要是回焊爐 波峰焊 產品隨輸送帶流動 對於流動狀態的工件主要采取局部靜電消除法 目前比較有效的方法是把靜電消除器安裝在焊接設備的兩端或流動件旁 實施靜電中和 售後服務中的靜電防護要求 售後維修現場靜電防護條件較差 爲了達到靜電防護效果 作業中應該采用防靜電維修包 操作者作業時將維修包鋪展開 利用現場水管 接地設備等接地物就地接地 並且戴好手腕帶 EPA區域的質量管理與企業ESD培訓大綱 一 靜電分析二 SSD料件的靜電防護性能設計三 EPA的管理要求四 防靜電工程設計和管理五 企業ESD培訓 靜電分析 靜電分析是制定企業靜電防護計劃及靜電防護工程設計的重要依據 包括對產品進行的分析與對環境靜電源進行的分析兩部分 一 產品分析的內容1 對SSD及由其構成的產品進行分類 分級 列出清單 劃出分布區 統計流量 流向及庫存周轉情況 2 對產品電路進行分析 凡是器件輸入端與輸出端均應采取防護措施 3 對產品結構中可能存在的靜電互聯或感應狀況作出分析處理 4 對成套設備在使用中可能存在的靜電互聯或感應狀況作出分析處理 5 對產品的測試與實驗設備在使用中本身的靜電放電或靜電防護要求作出分析處理 靜電分析 靜電分析是制定企業靜電防護計劃及靜電防護工程設計的重要依據 包括對產品進行的分析與對環境靜電源進行的分析兩部分 二 環境靜電源分析內容1 對處理SSD料件的生產 庫存 流經場所可能存在的靜電源的範圍 大小 性質 存在時間等主要數據列入檔案 2 對含有SSD的生產作業環境和存放庫房的溫度 濕度及年變化狀況進行統計分析 找出規律 3 對企業在產品變更中有可能存在的靜電源作出正確的估計 4 對企業在大環境變更中有可能產生的靜電源及時作出分析 SSD料件的靜電防護性能設計 產品設計過程中凡涉及到靜電防護設計的技術文件 管理文件都要作出專門的標記 規定技術要求 提出技術規範 主要內容如下 1 在電原理圖或邏輯圖中 應在規定位置用靜電警示符號標示出采用輸入端保護網絡同時進行接地的SSD料件 2 PCB板設計中SSD輸入端的走線要儘量避免靠近邊緣 對輸入端進行防護 3 對涉及到SSD的明細表 裝焊圖 外購件匯總表 調試檢驗說明 物資器材清單等文件應在規定位置標示出靜電警示符號 作為操作者 管理人員 采購人員注意和妥善保護的依據 4 在包裝設計圖紙的有關部位也要作出特別標記 EPA的管理要求 一 工藝文件靜電防護的基本工藝文件主要有 企業靜電防護的專業工藝規程 EPA區域的點檢卡 防靜電作業崗位的器件配置明細表等 其主要要求如下 1 工藝文件目錄及其他相關文件中 在有關靜電防護的文件和條款的明顯位置 應標示ESD警示符號 提醒使用人員注意2 在靜電防護的專業工藝規程和防靜電守則等專業文件的封面或首頁標示ESD警示符號 3 結合新建 擴建 技術改造 應一次性完成靜電防護的整套設施建設 相關的施工安裝圖必須明確表明技術要求 竣工時必須作為工程驗收的條件之一 4 工藝文件中涉及到防靜電檢查 測試條款時 應明確儀器 設備的防靜電的測試要求 EPA的管理要求 5 靜電防護的技術文件 應包括對靜電防護器材進行檢查和測試的要求 二 標準化1 制定和貫徹執行ESD防護標準 積極推性國內外相關的靜電防護標準 如IEC MIL ANSI ESDS20 20 GB等 2 對設計文件 工藝文件進行那個標準化審查時 涉及到的靜電防護條款應重點審查 3 防靜電工程設計 施工與驗收及防靜電材料物品的檢驗應滿足標準要求 防靜電工程設計 一 防靜電工程設計是指一個防靜電生產環境的全方位系統設計 絕不僅是 地板 或 桌墊 的設計 應包括 環境設計 墻壁 地面 人體靜電防護要求 物流傳遞系統 生產設備 電壓系統 離子消除系統 接地系統 防雷系統設計 主要包括以下幾個方面 1 根據生產環境分析資料和SSD的要求提出工程設計和驗收方案 2 以及設計及標準要求 購買防靜電工程材料 并分別列出分類清單和器材管理方案 并審核生產廠家 3 工程按設計要求進行施工 二 防靜電工程驗收的主要要求 1 EPA區域應明顯的防靜電區域界線和ESD警示標識 2 經驗收測量 工程所有的設計和實施應滿足標準要求 3 工程的防靜電效果和持久性能應能夠監控 4 工程工藝性好 具有可操作性 5 工程技術文件 實時指導及驗收報告應完整 企業ESD培訓 企業靜電防護的全員培訓是非常重要的事情 發達國家相關企業中接受過ESD培訓的人員一般占職工總數的70 以上 企業ESD防護培訓的主要對象有 一 廠內新進人員 二 第一次接觸與操作SSD的工序人員 三 與SSD有關的采購 設計 操作及管理人員 四 可能進入EPA區域的儀器設備維修和維護人員 凡是進過培訓的人員都必須經考核合格后方可上崗 靜電防護系統的測試 一 靜電防護系統測試目的及特點二 電阻的測試和電阻率的計算三 靜電電壓衰減時間的測試四 靜電屏蔽性能的測試五 摩擦起電電壓和EPA系統靜電電壓的測試六 靜電電量的測試 靜電防護系統測試的目的及特點 一 靜電防護系統測試的目的 1 為防靜電工程設計和改善產品自身的防靜電性能提供依據 2 在實際運行條件下 檢驗人體 設備 工裝器具等是否可能成為靜電源 3 檢驗防靜電材料物品和工程的防靜電性能和質量 4 評價靜電防護措施的效果5 發生靜電放電危害后進行模擬測試 分析事故原因 為采取有針對性的防護措施提供依據 二 靜電防護系統測試的特點 1 靜電測試儀器要有很小的輸入電容和極高的輸入電阻 原因 靜電電量很小 所以在測試過程中即使有極少的電荷從帶電體流入測試儀器泄露掉都會對測試結果產生很大的影響 2 測試結果往往與測試方法和測試電壓等測試條件按有關 因此要求測試采用先進的儀器 按照國際標準 國家和行業規定的測試方法 測試電壓 測試電極進行測試 3 靜電測試受各種環境條件的影響顯著 不同的溫濕度條件對測試結果影響較大 因此在測試報告中必須注明溫濕度等環境條件 電阻的測試和電阻率的計算 一 電阻和電阻率的定義 1 表面電阻 在一個給定的通電時間后 施加在被測物品表面任意兩點電極間的直流電壓與電電流的比值 單位是歐姆 2 靜電泄露電阻 在一個給定的通電時間后 施加在被測表面某點與其接地點間直流電壓與電流的比值 單位是歐姆 3 體積電阻 在一個給定的通電時間后 施加在被測物體相對兩個表面上的電極之間的直流電壓與電流的比值 單位是歐姆 4 表面電阻率 當物體表面流過直流電流時 單位長度上的電壓降與單位寬度上的電流降的比值 單位是歐姆 平方米 5 體積電阻率 當物體表面有直流電流流過時 單位厚度上的電壓降與單位面積上的電流降的比值 單位是歐姆 厘米 電阻的測試和電阻率的計算 二 電阻測試的原理 1 恒壓比較法 對高阻 大於105 通常采用恒壓比較法 原理如下圖 Rx AU U0 1 R0U 直流穩壓電源的輸出電壓U0 高阻直流放大器的輸出電壓R0 標準電阻Rx 被測電阻A 高阻直流放大器的放大倍數PS 如果改變電源電壓U 標準電阻R0或放大倍數A的大小 可以改變量程 2 伏安法 伏安法是根據歐姆定律測量電阻的一種基本方法 測量原理如下圖 電阻的測試和電阻率的計算 測量時首先將開關K撥到右邊 短路被測電阻 使其所帶的靜電泄露掉 然後把開關撥到左邊 給被測電阻兩端施加一定的直流電壓 通過電壓表與電流表的讀數計算出電阻值 Rx U I測量電壓的高低要根據被測電阻的大小來選擇 并選擇不同靈敏度的電流測量儀錶保證測量精度 3 接地電阻測試 接地電阻測試的目的是爲了檢查接地設施是否可靠地接地 接地體附近的土壤電阻是否滿足接地的要求 常見的有接地電阻表法 測試示意圖如下 電阻的測試和電阻率的計算 測試時將E接線柱接於被測接地體上 P接線柱接於輔助電壓極上 C接線柱接於輔助電流極上 電壓極 電流極要與被測物體埋設在統一深度的一條直線上 並且使電壓極與被測物體 電流間的距離以10 20m為宜 然後搖動手把 使轉速達到某一穩定值 調整其旋鈕使接地電阻測量儀指針指向零位 即可得到被測接地體的接地電阻 電阻的測試和電阻率的計算 三 測試電極 1 IEC61340 5 1規定的點對點電阻 系統電阻測試電極結構如下圖所示 電極參數 導電橡膠厚度為邵氏60 10 重量2 5 0 25Kg 導電橡膠體積電阻不大於1K 導電橡膠直徑 63 1mm 電阻的測試和電阻率的計算 2 IEC61340 5 1規定的表面電阻測試電極參數 導電橡膠厚度為邵氏60 10 重量2 5 0 25Kg 導電橡膠體積電阻不大於1K 內柱狀電極直徑 30 0 5mm 環狀電極內徑 57 0 5mm 外徑 63 0 5mm四 影響電阻測試的因素 1 環境溫濕度一般材料的電阻值隨環境現對濕度的升高而減小 因此測量電阻時 必須將試樣放置在規定的溫濕度環境下達到平衡后 24 48h 再測試 2 測試電壓高分子材料一般為非線性電阻材料 因此歐姆定律并不適用 選擇的測試電壓不同 則得到的電阻值也會有差別 3 測試時間對高分子材料施加直流電壓時 先是有一個較大的充電電流 接著是比較長時間緩慢減小的吸收電流 最後是一個比較穩定的電流 因此測量時需要在穩定后再讀取數值或加壓15 60s后再讀數 電阻的測試和電阻率的計算 4 測試電極使用不同的電極 因電極接觸電阻 施加壓力 不同結構和接觸面潔凈度等都可能引起較大的測試誤差 所以必須按照相關標準規定的測試要求選擇電極 5 測試儀器A 測試線的絕緣電阻應大於1012 B 測試設備的輸入阻抗要高C 儀器精度要在 5 以內D 儀錶量程要在103 1011之間E 測試電流小於10 8安培時 應對測試系統采取嚴格的屏蔽措施 消除外界干擾帶來的影響 靜電電壓衰減時間的測試 一 靜電電壓衰減時間的定義 帶電體上的電壓下降到其起始值的給定百分數所需要的時間 靜電衰減時間是一個非常重要的參數 不但能判定材料靜電泄露性能的優劣 同時能彌補材料電阻不均所引起的電阻測試誤差 并在嚴格的情況下判定材料靜電泄露性能的優與劣 二 靜電衰減時間表徵參數 靜電電壓半衰期與90 電壓衰減期 電子行業通常采用90 電壓衰減期 如IEC61340 5 1規定電壓衰減測試範圍是 1000 100V 三 靜電電壓衰減時間的測試 1 測試原理 利用充電的接觸式電極直接使樣品帶電 然後將樣品接地并通過非接觸式靜電場測試儀和時間計數器來測試樣品的靜電耗散情況 2 測試過程 將樣品放置在靜電衰減測試儀充電極板上并良好接觸 對充電極板及測試樣品充電至初始電壓值U1 1000 然後將樣品接地泄放靜電 使初始電壓衰減到指定電壓U2 100V 時間計數器 靜電電壓衰減時間的測試 從接地泄露靜電開始至電壓衰減到指定電壓時結束 四 測試注意事項 1 由於此測試儀器投資較大 另外其測試特點決定了實際工作中有些防靜電材料物品不便采用此中測試 所以很多企業沒有開展此項測試 但鑒於此測試方法具有不同於其他檢驗方法的特點 因此對直接接觸SSD的以及可采用此種方法檢驗的物品 都應開展此項目檢驗 2 由於充電時的環境要求和靜電衰減時間與環境相對濕度呈反比關係 所以測試時的環境溫濕度要符合相關標準的規定 3 選用測試儀的分辨率一般為0 1S 測試儀器應儀校合格 4 由於SSD靜電敏感度較高 所以電子行業對防靜電材料物品作靜電衰減時間測試時應測試靜電衰減至 100V時的時間 靜電屏蔽性能測試 一 測試原理 通過人體放電裝置給測試電極施加一個1000V的人體模擬靜電放電脉衝 通過放置在包裝袋內的電容傳感器感應到穿過包裝袋的電場信號 通過取樣電阻和電壓測試裝置顯示出穿過包裝袋的電壓值 二 測試儀器 采用該法的靜電屏蔽檢測儀的設計電壓為1000V 由一個ESD脉衝發生器和一組電極構成 組成部分如下 1000V的高壓電源 100pF 1500 的人體放電模型電路 取樣電阻 電壓顯示器 水銀開關 電容傳感器 不銹鋼放電頭 三 電路示意圖如下 靜電屏蔽性能測試 PS 通過此裝置測試出來的是穿透電壓值 如果將此裝置接入電腦 能夠能量計算軟件 即可得出傳統能量值 ANSI ESDS20 20即是以能量測試值來判定的 50nJ 靜電電位 電壓 的測試 靜電電位 電壓 是帶電體表面某點的靜電電位與制定參考點之間的電位差 由於通常取大地為參考點 零電位點 因此靜電電壓即被測點與大地之間的電勢差 一 接觸式靜電電壓測量1 定義 將被測帶電體用對地絕緣的電纜直接連接在高輸入電阻的靜電電壓表的測試電極上 測試出帶電體的靜電電壓 2 測試原理圖 靜電電位 電壓 的測試 U C0U0 C0 C C 測試儀器輸入電容R 測試儀器輸入電阻U 測試儀器表頭讀數U0 接入儀器前帶電體的實際電壓考慮到C上的電壓通過儀器輸入電阻衰減 因此實際測試出的電壓U C0U0 C0 C e t R C C 通過上式可以看出 A 表頭讀數U低於帶電體的實際電壓U0 為減小測試誤差 應使C C0 即盡可能地減小測試儀器的輸入電容 一般儀器的輸入電容小於30pF B 隨著測試時間t的增加 表頭讀數按指數規律衰減 為減小由此造成的測量誤差 應儘量提高測試儀器的輸入電阻 一般儀器輸入電阻應在10