现代光电工厂ESD现状与规划

1、ESD(Static Electricity Discharge)结合公司以后的发展均认为:必须提高目前公司全体成员的ESD防护意识. 特拟定此专案说明.希望各中、基层管理干部认真阅读,使大家达成共识. ESD系统规划系统规划建立ESD防护区域，提高品质，杜绝隐患，保证顾客满意度。一一、背景、背景IQC, 生产线，电子仓，SMT, 维修。电子车间，组装车间，工程部，品管部，所有电子车间，组装车间，工程部，品管部，所有接触电子元件、接触电子元件、PCBA和和PCB板人员。板人员。四、对象四、对象二、目的二、目的三、区域三、区域 随着电子科技的的日新月异，电子产品的走向是体积小，高密度，高速度，低

2、功率，在这种情况下产品很容易受到外来的干扰，尤其在消费者意识抬头之际，质量观念巳深植人心，如果产品质量不佳，势必会被市场淘汰，而在众多干扰源里，ESD 是一典型的来源，因为 ESD 随时随地，伴随着人、物产生。 1、ESD基础知识介绍基础知识介绍2、静电控制静电控制3、现代光电目前的现代光电目前的ESDESD现状现状4、现代光电现代光电ESD系统的规划系统的规划五、内容五、内容1.1 1.1 基本概念基本概念1.2 1.2 静电的产生静电的产生1.3 1.3 静电的特点静电的特点1.4 1.4 静电的危害静电的危害1.5 1.5 材料的电特性材料的电特性1.6静电对电子元件的影响1.7静电对电

3、子产品损害有哪些特点1、静电基础知识、静电基础知识1.1 基本概念基本概念l静电：静电就是物体上多余的电荷。它所产生的效应包括带电体之间力的静电：静电就是物体上多余的电荷。它所产生的效应包括带电体之间力的作用和电场。作用和电场。l静电放电（静电放电（ESDElectrostatic Discharge）：带有不同静电电势的物体或表）：带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。1.1 基本概念基本概念常见的名词、术语常见的名词、术语静电敏感度静电敏感度(ESDSElectrostatic Disc

4、harge Sensitivity)静电敏感器件静电敏感器件(ESSDElectrostatic Sensitive Devices)EPA:ESD Area(ESD控制区域控制区域) Protect Area(ESD防护区域防护区域)ECA:ESD Control静电电压能够由 以下几种情况产生： 摩擦剥离起电 感应起电 电容的改变科学定理1、库仑定理 同性排斥 异性吸引2、V=Q/C V=电压（伏特） Q=电荷（库仑） C=电容（法拉）1.2 静电的产生静电的产生物物质质的的结结合合和和分分离离都都会会产产生生静静电电。静静电电的的产产生生静静电电的的产产生生摩摩擦擦起起电电1.2 静电的

5、产生静电的产生1.2 静电的产生静电的产生空空气气石石棉棉玻玻璃璃云云母母头头发发尼尼龙龙羊羊毛毛毛毛皮皮铅铅丝丝铝铝纸纸钢钢木木头头琥琥珀珀硬硬橡橡胶胶铜铜银银硫硫磺磺聚聚合合物物特特氟氟龙龙正正电电负负电电材材料料摩摩擦擦生生电电序序列列表表1.2 静电的产生静电的产生人体活动人体活动静电势（空气相对静电势（空气相对湿度1020% ）湿度1020% ）静电势（空气相对静电势（空气相对湿度6590% ）湿度6590% ）在地毯上走动在地毯上走动350003500015001500在聚乙烯地板上走在聚乙烯地板上走动动1200012000250250在工作台上工作在工作台上工作600060001

6、00100拿聚乙烯纤维包拿聚乙烯纤维包70007000600600从工作台拿起聚乙从工作台拿起聚乙烯衬垫烯衬垫200002000012001200坐在填有聚氟脂泡坐在填有聚氟脂泡膜的椅子上膜的椅子上18000180001500015000人体活动产生典型的静电电压（V ）人体活动产生典型的静电电压（V ）1.2 静电的产生静电的产生1.3 静电的特点静电的特点在在3 30 00 00 0伏伏时时，你你能能 通通过过皮皮肤肤感感知知在在5 50 00 00 0伏伏时时，你你能能 听听见见在在1 10 00 00 00 0伏伏时时，你你能能 看看见见人体对ESD 的敏感1.3 静电的特点静电的特点

7、高电位：高电位：可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数千伏可达数万至数十万伏，操作时常达数百至数千伏（人通常对（人通常对3.5KV以下静电不易感觉到）。以下静电不易感觉到）。低电量：低电量：静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。静电流多为微安级（尖端瞬间放电例外）。作用时间短：作用时间短：微秒级。微秒级。受环境影响大：受环境影响大：特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静特别是湿度，湿度上升则静电积累减少，静电压下降。电压下降。1.4 静电的危害静电的危害n通信产品故障通信产品故障l软件故障软件故障3030多多l硬件故障中器件失效硬件故障中器件失效30%30%多、外应力（环境温湿、多、外应力（环

8、境温湿、灰尘腐蚀、雷电、机械应力、包装等）导致产品故灰尘腐蚀、雷电、机械应力、包装等）导致产品故障约障约3030l器件失效中器件失效中EOS/ESDEOS/ESD失效率占失效率占3040%3040%，而高静电敏，而高静电敏感的器件感的器件EOS/ESDEOS/ESD失效率高达失效率高达60%60%左右。左右。1.4 静电的危害静电的危害EO S/ ESD 引起的失效EO S/ ESD 引起的失效排在第一位排在第一位EOS/ESD 59%电子测试 3%氧化/钝化 3%导体失效 3%硅片断裂 4%引脚短路/开路 7%引脚连接 15%其他 6%高静电敏感器件失效原因排序高静电敏感器件失效原因排序高静

9、电敏感器件失效原因排序高静电敏感器件失效原因排序1.4 静电的危害静电的危害电介质击穿热击穿-半导体氧化层周围的电压超过了氧化层介质击穿电压-氧化层越薄，对静电越敏感。过热和短路会损坏器件-在ESD事件中产生的热量使器件局部过热和使接点融化-热是由放电电流产生的 -热能与放电电流的平方成正比失效的原因失效的原因失效的原因失效的原因1.4 静电的危害静电的危害ESD 失效ESD 失效ESD 失效ESD 失效彷真人体带 彷真人体带 8000V 8000V 静电放电静电放电放电 放电 3 3 次次放大 放大 3000 3000 倍倍1.4 静电的危害静电的危害对对微微电电路路中中的的一一段段线线路路

10、做做E ES SD D实实验验发发现现：2 20 00 0V V 4 40 00 0V V时时线线路路的的阻阻抗抗没没有有发发现现变变化化6 60 00 0V V时时微微电电路路的的性性能能指指标标稍稍有有下下降降，但但仍仍能能通通过过测测试试。8 80 00 0V V 9 90 00 0V V出出现现了了局局部部熔熔断断和和孔孔洞洞，线线路路阻阻抗抗发发生生了了明明显显变变化化1 10 00 00 0V V线线路路断断路路，器器件件被被完完全全损损坏坏。E ES SD D损损伤伤实实验验1.4 静电的危害静电的危害l 器件静电损伤少部分能够在产品出厂前器件静电损伤少部分能够在产品出厂前得到检

11、验控制，大部分流入市场用户，降得到检验控制，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低产品质量和寿命，导致数量级增加维护成本，降低信誉！成本，降低信誉！l 特别是特别是LED灯珠，灯珠，IC等敏感元器件，传等敏感元器件，传输产品中的高速器件多次受静电损伤，严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。重影响产品的可靠性。1.5 材料的电特性材料的电特性l绝缘体很大的体电阻绝缘体很大的体电阻1 110101111 l导体很小的体电阻导体很小的体电阻1 110104 4 l静电释放材料体电阻静电释放材料体电阻1 110104 4 1 110101111 1.6静电对电

12、子元件影响静电对电子元件影响静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的影响：这三种特性能对电子元件的影响：（1 1）静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。）静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。（2 2）静电放电破坏，使元件受损不能工作）静电放电破坏，使元件受损不能工作( (完全破坏完全破坏) )。（3 3）静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤和不稳定）。）静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤和不稳定）。（4 4）静电放电产生的电磁场幅度很大（达

13、几百伏）静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/ /米）频谱极宽（从几米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造十兆到几千兆），对电子产器造 成干扰甚至损坏（电磁干扰）成干扰甚至损坏（电磁干扰）1.7静电对电子产品损害有哪些特点静电对电子产品损害有哪些特点(1). (1). 隐蔽性隐蔽性 人体不能直接感知静电除非发生静电放电人体不能直接感知静电除非发生静电放电, ,但是发生静电放电人体也不一但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉定能有电击的感觉, ,这是因为人体感知的静电放电电压为这是因为人体感知的静电放电电压为2 23 KV,3 KV,所以静电所以静电具有具有隐蔽性隐蔽性。(2).

14、(2). 潜在性潜在性 有些电子元器件有些电子元器件( (LED/IC)LED/IC)受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患电会给器件造成内伤而形成隐患, ,存在时好时坏的可能。因此静电存在时好时坏的可能。因此静电对器件的损伤具有对器件的损伤具有潜在性潜在性。(3). (3). 随机性随机性 电子元件电子元件( (LED/IC)LED/IC)甚么情况下会遭受静电破坏呢甚么情况下会遭受静电破坏呢? ?可以这么说，从一个元可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些件产生以

15、后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机性随机性。(4).(4).复杂性复杂性 静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品(LED/IC(LED/IC) )( (如如: :集成电路集成电路) )的精、的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造

16、成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有相当的相当的复杂性复杂性1、ESD基础知识介绍基础知识介绍2、静电控制静电控制3、现代光电目前的现代光电目前的ESDESD现状现状4、现代光电现代光电ESD系统的规划系统的规划 2、静电控制、静电控制2.1 2.1 为什

17、么要进行为什么要进行ESDESD控制（控制（WhyWhy）2.2 2.2 哪些人要参与进行哪些人要参与进行ESDESD控制（控制（WhoWho）2.3 2.3 在哪些地方需要进行在哪些地方需要进行ESDESD控制（控制（WhereWhere）2.4 2.4 控制什仫（控制什仫（WHATWHAT）2.5 2.5 怎样进行怎样进行ESDESD控制（控制（HowHow）2.1 为什么要进行为什么要进行ESD控制控制(Why）内内部部损损失失 钱钱 时时间间 不不可可估估计计的的损损失失外外部部损损失失 信信誉誉丧丧失失 顾顾客客满满意意度度下下降降W H Y？静静电电不不能能被被消消除除，只只能能被

18、被控控制制！2.2 哪些人要参与进行哪些人要参与进行ESD控制（控制（Who）who?供供应应商商研研发发人人员员采采购购库库房房人人员员生生产产及及测测试试人人员员包包装装人人员员技技术术服服务务客客户户2.3 在哪些地方需要进行在哪些地方需要进行ESD控制（控制（Where）供供应应商商实实验验室室I I Q Q C C仓仓储储生生产产线线装装配配和和测测试试理理货货和和包包装装客客户户现现场场维维修修W H ERE？2.4 控制什么（控制什么（WHAT）EPA(ESD Protection Area)EPA(ESD Protection Area)环境环境 个人个人 材料材料地板地板 个

19、人物品个人物品 原材料原材料温湿度温湿度 工衣工衣 周转材料周转材料工作台工作台 工鞋工鞋 包装材料包装材料工装夹具工装夹具 接地接地 2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）静电控制的原则静电控制的原则l在在EPAEPA控制区域操作所有静电敏感器控制区域操作所有静电敏感器件件l存放、运输所有静电敏感器件要用法存放、运输所有静电敏感器件要用法拉第笼拉第笼l测试和监控整个静电控制流程测试和监控整个静电控制流程2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）EPAEPA控制方法控制方法l定义区域的防护水平定义区域的防护水平l区域明确定义和标识区域明确定义和标识l对区域内的所有导体包括人

20、员可靠接地对区域内的所有导体包括人员可靠接地l消除一切不必要的静电产生源消除一切不必要的静电产生源l运用运用1212英寸原则英寸原则lESDESD防护体系文件的建立防护体系文件的建立2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）EPAEPA区域静电防护等级定义原则：区域静电防护等级定义原则：l产品的静电防护等级产品的静电防护等级l客户需求客户需求l当前当前ESDESD问题调查结果问题调查结果l领导层的期望领导层的期望EPAEPA区域静电防护等级的分类：区域静电防护等级的分类：l一级一级EPAEPA区域区域 100V100Vl二级二级EPAEPA区域区域 500V500V2.5 怎样进行怎样

21、进行ESD控制（控制（How）温度和湿度要求：温度和湿度要求：l一级一级EPAEPA区域（如：生产制造和维修区域等静电高风险区区域（如：生产制造和维修区域等静电高风险区域）温度：域）温度：2030 2030 相对湿度相对湿度(RH)(RH)：4575%4575%l二级二级EPAEPA区域的温湿度一般要求：区域的温湿度一般要求：l温度：温度：1030 1030 相对湿度相对湿度(RH)(RH)：3075%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。条件采取相应的局部环境保证措施。2.5 怎样

22、进行怎样进行ESD控制（控制（How）dEPAEPA区域接地要求区域接地要求接地类型：接地类型：l硬接地：直接接地或通过一低阻抗同大地相连硬接地：直接接地或通过一低阻抗同大地相连 （要求接地（要求接地电阻电阻44）l软接地：通过足够的阻抗接地，从而把电流限制在人体安软接地：通过足够的阻抗接地，从而把电流限制在人体安全电平（一般为全电平（一般为5mA5mA）下）下 。通常采用串接。通常采用串接1M1M阻值接地。阻值接地。接地要求：接地要求：l仪器、金属体等必须连接到公共接地点上仪器、金属体等必须连接到公共接地点上l接地线应采用黄绿色或黄色线接地线应采用黄绿色或黄色线l鳄鱼夹接地是不能被采用的鳄鱼

23、夹接地是不能被采用的l电批、电烙铁必须加强接地电批、电烙铁必须加强接地2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）ESD地2.5 怎样进行怎样进行ESD控制（控制（How）ESDESD控制稽查与评估控制稽查与评估1、ESD基础知识介绍基础知识介绍2、静电控制静电控制3、现代光电、现代光电目前的目前的ESDESD现状现状4、ESD系统的检测与保养系统的检测与保养1、生产车间、生产车间ESD状况2、SMT ESD状况3、电子仓接地状况、电子仓接地状况4、插件拉ESD现状2、生产车间、生产车间ESD状况 NO.1名称名称目前现状目前现状手腕带手腕带建议：统一使用有绳静电带。建议：统一使用有绳静

24、电带。无绳无绳有绳有绳优点：移动方优点：移动方 便便放电原理放电原理：中和电子：中和电子缺点：防护效果差缺点：防护效果差优点：防护效果好优点：防护效果好放电原理放电原理：通过内部：通过内部1M电阻电阻对大地放电对大地放电缺点：不利于移动缺点：不利于移动2、生产车间、生产车间ESD状况 NO.2名称名称目前现状目前现状接地线接地线建议建议：为保证功能，选择直径：为保证功能，选择直径2.5mm包皮铜包皮铜线。线。优点：钢丝弹性好，优点：钢丝弹性好，拉线美观拉线美观缺点：接触电阻大，缺点：接触电阻大，易造成接触不良易造成接触不良优点：接触电阻小优点：接触电阻小缺点：弹性差，时缺点：弹性差，时间久了影

25、响美观间久了影响美观钢丝绳钢丝绳包皮铜线包皮铜线剥皮露铜剥皮露铜2、生产车间、生产车间ESD状况 NO.3名称名称目前现状目前现状工作台工作台建议：统一静电台垫建议：统一静电台垫缺点：非防静电材缺点：非防静电材料料优点：防静电材料优点：防静电材料桌面桌面静电席静电席412、生产车间、生产车间ESD状况 NO.5名称名称目前现状目前现状PCBA板放板放置与置与运输运输建议：建议：统一定制防静电胶盘或统一定制防静电胶盘或泡棉泡棉缺点缺点：PCBA摩擦摩擦造成烂料，掉料，造成烂料，掉料，并且不能达到防并且不能达到防ESD要求要求优点：达到优点：达到ESD和运和运输工艺要求输工艺要求推车叠板放置推车叠

26、板放置用防护用防护ESD泡绵或泡绵或胶盘胶盘必须是防静电材料必须是防静电材料422、生产车间、生产车间ESD状况 NO.6名称名称目前现状目前现状地板地板建议：建议：需进行需进行ESD效果测效果测试，看是否符合试，看是否符合标准标准涂漆地板涂漆地板433、SMT ESD接地状况接地状况 NO.2名称名称目前现状目前现状PCBA放放置置建议建议：统一用防静电：统一用防静电笼笼或或防防静电静电盒放置盒放置木（胶）箱叠木（胶）箱叠板放置板放置缺点：缺点：PCBA摩擦造成烂摩擦造成烂料，掉料，并且不能料，掉料，并且不能达到达到防防ESD要求要求优点优点：符合静电：符合静电和放置要求和放置要求静电笼放置静电笼