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职业健康与安全 --ESD 培训

职业健康与安全 --ESD 培训. 静电概念. ESD （ Electrostatic Discharge ， ESD ）的中文含意：静电放电 ; 因为电子产品生产中静电放电是静电危害最主要的部分，所以 ESD 成为静电的防护代名词 ;. 常见的静电放电现象. 雷电：电压高达数亿伏； 干燥环境下的静电电击：电压可达数千伏； 绝大多数的静电放电是我们看不到的；. See 5000V. Hear 4500V. Touch 3000V. Component Damage 15-30V. 人们对静电的感知.

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Presentation Transcript

  1. 职业健康与安全--ESD培训 本教材由华诺丰源提供

  2. 静电概念 ESD （Electrostatic Discharge，ESD）的中文含意：静电放电; 因为电子产品生产中静电放电是静电危害最主要的部分，所以ESD成为静电的防护代名词; 本教材由华诺丰源提供

  3. 常见的静电放电现象 • 雷电：电压高达数亿伏； • 干燥环境下的静电电击：电压可达数千伏； • 绝大多数的静电放电是我们看不到的； 本教材由华诺丰源提供

  4. See 5000V Hear 4500V Touch 3000V Component Damage 15-30V 人们对静电的感知 • 人体能够感觉到静电时一般电压超过2000V。静电不易感知的原因：电量小，放电时间短 本教材由华诺丰源提供

  5. 一些常见动作的静电电压 本教材由华诺丰源提供

  6. 静电产生的途径 • 接触分离； • 摩擦； • 剥离； • 断裂； • 传导； • 感应； • 其他：热电、光电、压电； 本教材由华诺丰源提供

  7. + + + + + + 接触分离带电 分离带电 不同物质接触分离都会产生静电。 本教材由华诺丰源提供

  8. 摩擦带电 摩擦可以看作反复的接触分离过程 本教材由华诺丰源提供

  9. 工作中因摩擦或接触分离产生静电的地方 • 工作中的人体走动，取放物品都会产生静电 • 设备中的运动也有摩擦或接触分离的动作，因此也会产生静电 • 移动的设备如推车，也会因摩擦产生静电 本教材由华诺丰源提供

  10. 决定摩擦电压的因素 • 接触的程度、表面的均匀度、接触压力、磨力、分离速度等因素都会影响到摩擦电压的大小。 • 材料的不同摩擦电压不同。 • 环境温度湿度的不同对摩擦电压也有重大的影响。湿度越小摩擦电压越大。 本教材由华诺丰源提供

  11. + + 轮子 + 轴 皮带 剥离带电 + + + 物质原有的电荷平衡被打破，两边带上相反的电荷 同种物质的剥离和不同物质间的剥离都会产生静电 不干胶带、胶贴、传送带等都会因为剥离带电 本教材由华诺丰源提供

  12. 断裂带电 物体断裂成后，各部分会带上不同的电荷 本教材由华诺丰源提供

  13. 传导带电 一个不带电的物体接触带电的物体会通过传导带上相同的电荷 本教材由华诺丰源提供

  14. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 感应带电： 接近 静电传递 接地 离开 带电体产生电场，电场中的导体因电荷转移而带电 本教材由华诺丰源提供

  15. 感应带电往往会让电子器件带电，从而造成损坏感应带电往往会让电子器件带电，从而造成损坏 本教材由华诺丰源提供

  16. 工作场地容易产生静电的动作 • 人的活动 • 移动的设备 • 推车 • 传动带 本教材由华诺丰源提供

  17. 工作场地中常见的静电源 • 工作台 漆, 腊面, 塑胶和乙烯树脂等。 • 椅子 玻璃纤维,塑胶, 表面处理木料等。 • 地板 表面处理木料, 腊面, 乙烯树脂等。 • 工作人员 衣物, 头发, 鞋子, 手套等。 • 包装 塑胶袋, 气泡包装, 海绵, 盒子等。 • 办公用品 纸张、文件夹、文件袋、笔等 本教材由华诺丰源提供

  18. ESD风险 我们的工作环境存在许多静电源。。。 • 许多塑胶产品都是容易制造和价格低廉 • 电子产品中也需要采用许多绝缘体材料 • 在移动和摩擦下，即使如金属一般的导体也会产生 静电 • 设备和人体舒适所需要的温湿度要求环境有一定的 干燥，助长静电的产生 本教材由华诺丰源提供

  19. 静电序列 （+） 空气 人类的手 锡面 动物的毛 玻璃 头发 晴纶 羊毛 毛皮 铝 绸子 纸 棉 木材 铁 铜 银 金 硫磺 PVC（塑料） （-） 本教材由华诺丰源提供

  20. 静电序列 • 两物体接触分离或摩擦后，排在前面的带正电，后面的带负电； • 距离越远，摩擦电压越高； • 人类认识的不足：不同列表有所差异；循环现象；反向现象； • 应用时不可作为硬标准。 本教材由华诺丰源提供

  21. di • 产生的电感电压 = L dt 典型的工业静电放电特性 • 放电时间  数纳秒 ~ 数微秒 (  RC ) ( 能够在短至 0.5 nsec 内放电 ) • 放电电流量  数安培 ( I = Q / t ) • 峰值功率  数 KW (  I or V ) • 产生的高频电场  1 MHz ~ 1 GHz 本教材由华诺丰源提供

  22. ESD 电子器件的破坏 即使是相当小的静电放电也可能损坏电子器件！ ESD damage Bipolar IC Field failure HBM simulation failure 静电敏感器件的英文缩写－－ESDS 本教材由华诺丰源提供

  23. ESDS 有多敏感 ? 人体 30 v的静电就会损坏一些敏感器件 一些器件自身10 v静电放电就可能损坏 本教材由华诺丰源提供

  24. ESD 造成的破坏 半导体是最容易受到静电破坏的器件 ... 常见的破坏有: • 氧化层击穿 • 界面过热烧损 • 金属熔化 • 以上的混合模式 本教材由华诺丰源提供

  25. ESD 造成的破坏 Metallization burnout 静电破坏前 静电破坏后 本教材由华诺丰源提供

  26. ESD 对电子业造成的损失 EOS / ESD 其他 60 ~ 75% EOS / ESD 其他 30 ~ 50% 日本调查数据 欧洲调查数据 ESD alone 其他 8 ~ 33% 损失是巨大的！ 美国ESD协会调查数据 本教材由华诺丰源提供

  27. ESD 控制获得的收益 • IC 制造商 ( 高速 bipolar LSI ) 质量改进由 22% 达到 100% • IC 制造商 ( NMOS-LSI) 制作质量损失下降了 50%, 并获得 800% 的 R.O.I. • PCBA 组装加工厂 13% 的生产质量改善，以及市场返修率下降了 1.5% • 半导体制造商 (低功率 Schottky-TTL ICs) 废品率从 2.6% 降至 0.21% 本教材由华诺丰源提供

  28. ESD 破坏的风险 微型化和更高度集成不利于静电防护 USA 1206 0805 0603 0402 0201 Japan 3216 2012 1608 1005 0502 对静电的破坏更加敏感 ! 本教材由华诺丰源提供

  29. ESD 破坏的风险会逐级放大 本教材由华诺丰源提供

  30. 缺乏管制意识的主要原因 1. 人体能感觉出静电存在的水平为 2,000 ~ 4,000 volts，但 敏感器件只须 < 100 volts便能被损坏 ( 大部分 < 1,000 volts ) 2. 大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出。 3. 静电破坏现象有较差的重复性, 并且不容易模拟。 4. 找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成本可 能很高 ( ESD 破坏常被误判为 EOS 损坏 ) 5. 缺乏培训和对问题的重视 本教材由华诺丰源提供

  31. ESD防护的基本技术手段 • 等电位 • 接地 • 中和 • 阻值控制 • 静电场屏蔽 • 湿度控制 • 材料选择和工艺控制避免产生静电 • 敏感器件的标注 • 保护电路和结构设计提高抗静电能力 本教材由华诺丰源提供

  32. 等电位 • 基本原理： • 让可能接触敏感器件的所有表面处于等电位状态，避免静电放电发生。 • 做法：所有可能接触器件的物体使用并联连接（共同连接点） 本教材由华诺丰源提供

  33. 基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。 做法： 建立静电接地系统 使用静电导电或静电耗散材料并接入ESD接地系统 人体佩戴手腕带，并接入ESD接地系统 人体穿防静电鞋 接地 本教材由华诺丰源提供

  34. 基本原理： 电离空气产生正负离子，中和静电电荷。 使用对象：绝缘体或静电太大接地泄放太慢的情况 做法： 离子风机、离子风枪、离子棒 中和（离子化） 本教材由华诺丰源提供

  35. 基本原理：通过电阻控制，控制过强的静电泄放或放电，同时保证人体安全基本原理：通过电阻控制，控制过强的静电泄放或放电，同时保证人体安全 做法： 静电耗散材料的使用 连接安全限流电阻 电阻控制 本教材由华诺丰源提供

  36. 基本原理： 屏蔽静电场 阻隔静电放电电流通过敏感器件 做法： 静电屏蔽材料和屏蔽容器的使用 绝缘材料和阻隔结构 静电场屏蔽 本教材由华诺丰源提供

  37. 基本原理： 增加湿度减少静电的产生，降低摩擦电压 做法： 控制湿度在30～70% 湿度控制 本教材由华诺丰源提供

  38. 基本原理： 通过使用不产生或产生静电小的材料，减少静电 材料表面光洁，减少静电 静电序列的应用 做法： 使用抗静电材料 使用抗静电剂 材料选择和工艺控制避免产生静电 本教材由华诺丰源提供

  39. ESD防护的安全性考虑 • 防止意外漏电等情况： • 安全电流：5mA • 限流电阻：1MΩ • 安全电阻的上限：109Ω（静电泄放的需要） • 漏电断电保护器 • 其他安全考虑： • 出现危险时容易脱开 • 无腐蚀，无刺激等 本教材由华诺丰源提供

  40. ESD标志和标注 ESDS器件警示标志 共同接地点标志 ESDS保护标志 本教材由华诺丰源提供

  41. 防静电区（EPA）标志 接地点标志（一般用于设备） 可能含高电压的EPA标志 本教材由华诺丰源提供

  42. 警示标带，可用于多种区域 早期的静电敏感器件标志，现在还有少数产品在用 可回收使用标志，常用于包装上 本教材由华诺丰源提供

  43. ESD防护材料界定 • Conductive Materials导电材料： 表面电阻率小于1x 105 Ω/square,或其体积电阻率小于 1x 104 Ω-CM • Static Dissipative Material静电耗散材料： 表面电阻率1x 105 Ω/square——1x 1012 Ω/square,或 其体积电阻率1x 104 Ω-CM——1x 1011 Ω-CM • Anti-Static Material 抗静电材料： -能抑制摩擦生电的材料 -摩擦电压200V以下的材料 -抗静电材料没有表面电阻率或体积电阻率的要求. 本教材由华诺丰源提供

  44. ESD防护材料界定 • Insulating Material 绝缘材料： 表面电阻率大于1x1012或体积电阻率大于1x1011的材料 (EIA-625-1994);ESDA ADV 1.0-1994) • Static Shielding Material 静电屏蔽材料： 可防止元件遭受外界的静电场破坏的一种防护屏障 表面电阻小于1.0 x 103 Ω的材料 本教材由华诺丰源提供

  45. ESD防护材料界定 本教材由华诺丰源提供

  46. 建立防静电工作区（EPA) • EPA（electrostatic discharge protected area ）的含义就是静电放电保护工作区 • EPA就是能够提供器件保护条件的工作区域 本教材由华诺丰源提供

  47. 保护区设置 • 涉及到敏感器件的场地就应当设置为保护区，常见的保护区有以下几种情况： 本教材由华诺丰源提供

  48. 静电防护的基本原则 • 原则一：静电敏感器件打开包装的操作只能在EPA中进行。 • 原则二：离开EPA的敏感器件必须使用屏蔽包装或容器存放或运送 • 原则三：定期检测所安装和使用的静电防护用品是否正常 • 原则四：确保供应商明白和遵守以上原则 本教材由华诺丰源提供

  49. 进入EPA的基本要求 • 穿戴合格的防静电用品：防静电服、防静电鞋、防静电手腕带，并通过检测后方可进入 • 防静电区的工作人员有权有义务监督外来人员按照要求进入EPA，对于不符合要求的人员，可以拒绝其进入。 • 每次进入EPA都进行手腕带和鞋的检测 本教材由华诺丰源提供

  50. EPA中的工作规范 • 操作敏感器件之前一定要戴好手腕带，并确保接好接地后再进行操作。 • 外来人员需工作区人员同意才能进入工作区。进行操作或检查前必须戴好手腕带，并接好地。 • 使用离子风机的工作台，必须先开离子风机再进行操作，工作完毕后再关离子风机 • 桌面保持清洁，不必要的物品一律移出工作区 • 不可避免的绝缘材料放入屏蔽袋或远离敏感器件30厘米以上 • 在填写记录区填写资料 本教材由华诺丰源提供

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