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工廠如何消除靜電與防止靜電實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

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靜電控制

靜電的概念
ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)

靜電就是靜止的電荷，就是物體表面有多余
    的電荷（正電荷或負(fù)電荷）存在。
靜電產(chǎn)生有三種方法：
摩擦
相接觸的兩個(gè)物體發(fā)生分離
靜電感應(yīng)產(chǎn)生靜電
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靜電產(chǎn)生的物理解釋
結(jié)果：帶正的靜電荷
結(jié)果：帶負(fù)的靜電荷
相接觸的兩個(gè)物體發(fā)生分離
ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
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ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
   什么是ESD？
 ESD 就是靜 電 泄 放 
（Electronic Static Discharge）
帶有靜電的物體靠近或接觸另一物體，只要它們之間存在電勢(shì)差，就會(huì)發(fā)生靜電荷傳遞。這種靜電荷傳遞過程我們稱之為靜電泄放。當(dāng)這種靜電荷傳遞的過程強(qiáng)度足夠大，大到可以損壞我們的產(chǎn)品，我們就稱之為ESD事件。
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任何物體都可以產(chǎn)生靜電 ！
Everything can be come Charged ！
ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
      什么物體可以產(chǎn)生靜電 ？
  在我們的工作區(qū)域所有物體都可以產(chǎn)生靜電!
手推車，椅子，機(jī)械手，粘膠帶，周轉(zhuǎn)箱和其它物料輸送物品
人體，手套，凈化室用抹布，凈化室用太空服，普通衣服
工作臺(tái)表面，CRT電腦顯示器，手動(dòng)工具，紙，筆記本，文件夾，筆
墻壁，地板，酒精瓶，
ESD 包裝，非ESD 包裝 
等等都可以產(chǎn)生靜電。

Page 4

ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
      什么樣的材料是防靜電材料？
對(duì)于硬盤產(chǎn)品生產(chǎn)，表面電阻小于1x109Ohms 
的材料是理想的ESD材料。
3. Insulator      絕緣材料
2. Dissipative 靜電消耗材料
Conductive 導(dǎo)體材料
105 Ohms /

1011 Ohms /

1 產(chǎn)生靜電少                   2 靜電可以通過接地消除        （但消除速度很快）        3 可以接收的ESD材料
1 產(chǎn)生靜電較少                   2 靜電可以通過接地消除        （消除速度適中）           3 理想的ESD材料
1 產(chǎn)生靜電很多                   2 靜電不能通過接地消除                （消除速度特別慢）           3 非ESD材料
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ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
   ESD的危害
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人體對(duì)大于3000V的靜電才有感覺！但是……
磁頭
PCB/PCC電路板
梳頭發(fā)
撕貼膠帶
走路

對(duì)于ESD我們應(yīng)該統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，并加以提高
ESD 是 隱 藏 的 敵 人
ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
     ESD 是隱藏的敵人
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聽到
5000V
感覺到
3000V
看到
8000V
電子元件
受損
100-500V
針對(duì)我們的Arm產(chǎn)品,安全靜電電壓是 < 100V !

ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
     ESD 如何損害我們的產(chǎn)品
大量的靜電荷在存在電勢(shì)差的物體（人或機(jī)器）與產(chǎn)品之間快速傳遞，短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生很大的電流（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過產(chǎn)品可以承受的電流）重則損毀電路，造成產(chǎn)品不能使用；輕則使電路過熱受到損傷，影響產(chǎn)品的壽命和可靠性。
被ESD損毀的產(chǎn)品
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使電子元件受損的潛在缺陷占90%  在廠內(nèi)很難被發(fā)現(xiàn)
	電子元件即時(shí)失效只占10%
   在廠內(nèi)可被發(fā)現(xiàn)

ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
     決定靜電產(chǎn)生多少的因素
決定靜電產(chǎn)生多少的因素主要有：
1 材料的導(dǎo)電性能：導(dǎo)電材料和靜電消耗材料產(chǎn)生比較少的靜電，絕緣材料產(chǎn)生很多的靜電。
2 環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)靜電的產(chǎn)生有很大的影響，相對(duì)濕度大（空氣潮濕）靜電產(chǎn)生就少，ESD的
   問題就少。反之，相對(duì)濕度小ESD的問題就多。 
3 ESD地板， ESD安全的鞋（包括太空服）及腕帶 的使用對(duì)于降低人體產(chǎn)生的靜電也是非常
   有效的。另外在地板上走動(dòng)比不走動(dòng)產(chǎn)生更多的靜電。
                                                                                   
		    
1 在地 毯上走路
2 穿普通鞋在ESD地板上走路（不使用腕帶）                              
3 穿ESD安全的鞋在ESD地板上（使用腕帶 ） 
5 摩擦絕緣材料	
35000V          8000V	   1500V
10000V          4000V	   200V
50V                10V	   0V
環(huán)境相對(duì)濕度
10-20%RH   40-50%RH    70-90%RH
4000V            1500V	   300V
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ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
     ESD 如何損害我們的產(chǎn)品
ESD 損壞的方式

直接的方式

間接的方式
1. 金屬（小電阻）接觸
帶靜電的物體接觸產(chǎn)品 (HBM)
物體接觸帶靜電的產(chǎn)品 (CDM)

2. 電路
熱拔插
帶電測(cè)試
靜電感應(yīng)
不直接接觸

電磁干擾（EMI）
不直接接觸
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降 低 成 本
  提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量
  客 戶 滿 意
  增 加 利 潤(rùn)
ESD Basic Knowledge  ESD基礎(chǔ)知識(shí)
     ESD 防護(hù)的好處
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靜電測(cè)試儀950元jdkz.taobao.com
ESD Control ESD控制
我們?nèi)绾慰刂艵SD？
Three fundamental principles
三個(gè)基本的控制原理
-- Ground/Bond all conductors ( 為所有導(dǎo)體進(jìn)行接地處理。注意：人也是導(dǎo)體）
-- Control Charges on Nonconductors ( 控制容易產(chǎn)生較多靜電絕緣材料）
-- Use protective packaging for transit and storage ( 在產(chǎn)品運(yùn)輸和存貯過程中使用ESD防護(hù)包裝）
ESD 控制  =  Man ( 人 ) + Machine (機(jī) ) +Material (料 )+Method(法 )+ Environment( 環(huán) )
Man ( 人 )
--手腕帶 ，ESD鞋，ESD椅子,衣服 … 
Machine ( 機(jī)  )
-- 接地，控制靜電電流
-- 消除 / 屏蔽 電磁干擾和交流電場(chǎng)
Material ( 材料 )
-- 使用導(dǎo)體材料
-- 盡量使用靜電消耗材料
-- 使用 ESD地板，ESD桌墊
-- 不用或盡量少用絕緣材料
Method ( 方法 )
-- 預(yù)防 （創(chuàng)建ESD安全的環(huán)境）
-- 保護(hù) （保護(hù)對(duì)ESD敏感的產(chǎn)品或零部件，避免金屬小 
                  電阻接觸 ）
-- 屏蔽 （對(duì)非ESD安全的物品進(jìn)行法拉第或距離屏蔽 ）
-- 消除 （通過接地，離子化消除產(chǎn)生的靜電）
Environment ( 環(huán)境  )
-- 溫度 / 濕度控制
-- 局部使用離子風(fēng)機(jī)
-- 員工 ESD培訓(xùn)
-- 管理
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ESD Control ESD控制
   ESD安全區(qū)域和ESD風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)
 -- 處理對(duì)ESD敏感的產(chǎn)品必須在ESD安全區(qū)域（ ESD Safe Area)內(nèi)進(jìn)行。
 -- 在ESD安全區(qū)域處理對(duì)ESD敏感的產(chǎn)品，必須依照ESD安全處理程序進(jìn)行。
 -- 沒有進(jìn)行必要的ESD防護(hù)，不允許進(jìn)入ESD安全區(qū)域。
           ESD敏感產(chǎn)品的處理工序依照產(chǎn)品的特點(diǎn)和可能
   造成的ESD損壞劃分為四個(gè)ESD風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)：
1A 級(jí)  -- 特別高的ESD風(fēng)險(xiǎn)
1 級(jí)     -- 很高的ESD風(fēng)險(xiǎn)
2 級(jí)     -- 較高的ESD風(fēng)險(xiǎn)
          （ 以上級(jí)別只用行磁頭和硬盤生產(chǎn)工序）
3 級(jí)     -- 高的ESD風(fēng)險(xiǎn) （硬盤生產(chǎn)Drive Top Cover安裝到位以后
             工序PCCA / Hook up Die /  IC 安裝，焊接及通電測(cè)試工序）
4 級(jí)     -- 中等的ESD風(fēng)險(xiǎn) （PCCA ，Hook up 一般工序）
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靜電防護(hù)安全區(qū)域（ ESD Safe Area)
靜電測(cè)試儀950元jdkz.taobao.com
ESD Control ESD控制
   ESD控制 --- 接地
兩種可用的接地系統(tǒng)

L
N
E

產(chǎn)品
ESD墊子
機(jī)器或夾具
ESD腕帶
ESD地板
ESD鞋
工作臺(tái)
ESD凈化服

L
N
E

產(chǎn)品
ESD墊子
機(jī)器或夾具
ESD腕帶
ESD鞋
工作臺(tái)
ESD凈化服
ESD接地銅排
ESD地板
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ESD Control ESD控制
   ESD控制 --- 接地

產(chǎn)品
ESD墊子
機(jī)器或夾具
ESD腕帶
ESD鞋
工作臺(tái)
ESD凈化服
ESD地板
人體通過ESD凈化服、ESD鞋及ESD地板接地接地電阻通常在 1x10e8~ 1x10e9歐姆,這時(shí)人體的靜電電位在500V以下。
人體通過ESD腕帶接地，接地電阻可以確保在 1x10e6~ 1x10e7歐姆，可以確保人體的靜電電位在10V以下。
機(jī)器或夾具等金屬物體通過接地線接地，接地電阻通常小于10歐姆，可以將機(jī)器或夾具等金屬物體上產(chǎn)生的靜電隨時(shí)導(dǎo)向大地，減少靜電對(duì)產(chǎn)品的危害。
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針對(duì)我們的Arm產(chǎn)品,安全靜電電壓是 < 100V !

ESD Control ESD控制
接地是針對(duì)導(dǎo)體材料進(jìn)行ESD控制最簡(jiǎn)單最有效的方法
人員接地
腕帶
太空服，太空鞋，防靜電手套
防靜電服裝，防靜電鞋
設(shè)備接地
對(duì)生產(chǎn)流水線必須進(jìn)行硬接地，流水線的輸送皮帶必須是金屬或ESD材料。
工作臺(tái)應(yīng)使用金屬臺(tái)面或ESD桌墊臺(tái)面，并對(duì)工作臺(tái)面進(jìn)行硬接地。
貯存ESD敏感產(chǎn)品或零部件的架子和手推車必須滿足ESD軟接地要求。
設(shè)備 / 工具通過軸承或氣缸聯(lián)接的接觸ESD敏感產(chǎn)品部分應(yīng)考慮另接接地線接地。
設(shè)備 / 工具接觸ESD敏感產(chǎn)品的部分不得使用絕緣材料，應(yīng)使用金屬或ESD材料。并至少滿足ESD軟接地的要求。

硬接地 – 指使用接地線對(duì)導(dǎo)體材料進(jìn)行接地，金屬硬接地，對(duì)地電阻應(yīng)小于 10 歐姆。
軟接地 – 指不使用接地線的接地 ，對(duì)地電阻（RTG）應(yīng)小于 1X10^9 歐姆。
   ESD控制 --- 接地
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ESD Control ESD控制
   ESD控制 -- 粘膠帶
-- 粘膠帶的使用必須控制到最少，如果必須使用，應(yīng)使用 ESD 安全的膠帶如：3M 40 或42 。
-- 對(duì)非ESD 安全的膠帶，在撕膠帶，貼膠帶和揭膠帶時(shí)應(yīng)考慮在離子風(fēng)機(jī)下進(jìn)行或遠(yuǎn)離產(chǎn)品
   12英寸以外進(jìn)行。
-- 維修設(shè)備，聯(lián)接電線等禁止使用粘膠帶。
ESD膠帶
撕貼膠帶會(huì)產(chǎn)生很高的靜電，由于膠帶是絕緣材料，產(chǎn)生的靜電可以保留較長(zhǎng)時(shí)間。不是生產(chǎn)工藝必須的膠帶必須從工作臺(tái)上拿走，嚴(yán)禁使用膠帶來固定物體或電氣維修。
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ESD Control ESD控制
   ESD控制 -- ESD安全物料
PE 袋

ESD  Tray

非ESD材料 Tray

普通紙、計(jì)算器、普通膠帶

零部件料盒
ESD 材料的文件夾
ESD 材料的椅子
凈化紙 &amp;amp; 許可的筆
拉圾筒
ESD 屏蔽包

保持非ESD材料與我們的ESD敏感產(chǎn)品12英寸以上距離   
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ESD Control ESD控制
   ESD控制 --- 離子化
對(duì)絕緣材料接地并不能消除所帶的靜電，要消除所帶的靜電需要使用離子風(fēng)機(jī)。離子風(fēng)機(jī)的作用是在局部形成離子平衡的環(huán)境，它產(chǎn)生的離子可以在較短的時(shí)間內(nèi)中和目標(biāo)物體上多余的電荷。
風(fēng)扇很臟不但有Contamination 的問題，影響離子產(chǎn)生，同時(shí)由于有大量 Particle 存在，反而會(huì)帶來ESD 問題。--應(yīng)定期（每周）用IPA對(duì)風(fēng)扇和發(fā)射針進(jìn)行清潔。（工程部/設(shè)施部執(zhí)行，QA核查）
有維護(hù)標(biāo)簽，一要定期對(duì)風(fēng)機(jī)校準(zhǔn)，二要定期進(jìn)行清潔維護(hù)。
指示燈亮（表示在工作）,應(yīng)打到>60%最大風(fēng)速。
高度18-24 Inch
產(chǎn)品區(qū)域
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ESD Control ESD控制
   ESD控制應(yīng)該做到
1） 在ESD安全的工位處理對(duì)ESD敏感產(chǎn)品。
2） 在處理對(duì)ESD敏感產(chǎn)品之前戴上腕帶，防靜電手套。
3） 對(duì)所有金屬設(shè)備和工具進(jìn)行接地處理。
4） 讓ESD敏感產(chǎn)品與絕緣材料最少保持12英寸（約30公分）的距離。 
     （如果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了保護(hù)如：產(chǎn)品放在ESD包內(nèi)，放在 蓋上蓋子的ESD 安全
       物料盒內(nèi)；如果對(duì)絕緣材料進(jìn)行了屏蔽或使用了離子風(fēng)機(jī)，ESD敏感產(chǎn)品與
       絕緣材料之間不受這個(gè)距離的限制。）
5） 總是保持工作區(qū)域干凈整潔，拿走不必要的物料，特別是拿走不是生產(chǎn)必需
       的普通塑料制品，紙制品及個(gè)人物品。
6） 對(duì)ESD敏感產(chǎn)品可能接觸的設(shè)備部件， 測(cè)量設(shè)備接地，確保牢固有效安全。
7） 不要用金屬物體接觸對(duì)ESD敏感產(chǎn)品的暴露的輸入電路，減少對(duì)ESD敏感產(chǎn)
       品不必要的接觸。
8） 服從ESD敏感區(qū)域，ESD安全紀(jì)律要求。
9） 如果你對(duì)ESD有不清楚的可以聯(lián)系本地ESD控制部門。
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ESD Control ESD控制
ESD公式
Q + M = ESD
“Q”      : 在產(chǎn)品或零部件，工具或其它物體（包括人體）上的 靜電荷
                  （通常是由于摩擦或者是靜電感應(yīng)產(chǎn)生的）
“M”     : 與產(chǎn)品或零部件暴露的輸入電路進(jìn)行小電阻的金屬聯(lián)接。
“ESD”  : 短時(shí)間內(nèi)的大電流損壞產(chǎn)品或零部件，造成 ESD損壞
沒有金屬聯(lián)接:                          Q + M = ESD            沒有ESD損壞
沒有靜電荷    :                          Q + M = ESD            沒有ESD損壞
沒有靜電荷和沒有金屬聯(lián)接:      Q + M = ESD            沒有ESD損壞
用這個(gè)公式來幫我們理解如何解決ESD問題
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ESD Control ESD控制
ESD公式
消除金屬聯(lián)接（M）:  Q + M = NO ESD
 避免金屬聯(lián)接的方法：
設(shè)計(jì)工具，使暴露的電路不能接觸工具的金屬表面
在工具的表面使用ESD消耗材料（ESD墊子等）
暴露的電路
好
好
不好
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ESD Control ESD控制
ESD公式
  為導(dǎo)體進(jìn)行可靠的接地（對(duì)固定金屬導(dǎo)體：接地電阻< 10 ohms ,對(duì)移動(dòng)導(dǎo)
   體，ESD材料或不可以接地的導(dǎo)體：接地電阻< 1X10^9 歐姆。）

減少或消除摩擦、撕粘膠帶等等所有可以產(chǎn)生靜電的操作。

如有必要，使用離子風(fēng)機(jī)消除絕緣材料上的靜電。

從工位上拿走不是生產(chǎn)必須的絕緣材料。

對(duì)于生產(chǎn)工藝必須的絕緣材料和ESD敏感的產(chǎn)品，保持安全距離（12英寸
   以上）。
減少或消除靜電荷 （Q）:        Q + M = NO ESD
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ESD Control ESD控制
ESD公式
  很多人首先試著只是控制 Q ( 靜電荷 ) 
  但消除M ( 金屬聯(lián)接 ) 通常是最廉價(jià)的，最容易的，從長(zhǎng)期來說也
   是最有效的解決辦法。
  聰明的做法是把控制 Q ( 靜電荷 ) 和消除M ( 金屬聯(lián)接 ) 結(jié)合起來
這取決于在每個(gè)工藝過程中哪一種方法最容易，最廉價(jià)。
  你必須不斷改善和優(yōu)化你的工藝過程，否則ESD的問題將繼續(xù)困
   惑著你!
Q + M = ESD
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ESD Control ESD控制
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
 電子元器件就像雞蛋，電子元器件對(duì)ESD十分敏感就像雞蛋從高處落下很容易摔壞。
 電子元器件帶有靜電就像一個(gè)被舉高的雞蛋
 不是高度摔破了雞蛋，而是高度的突然改變（摔下雞蛋）摔破了雞蛋。
 不是高的靜電電壓損壞了電子元器件，而是靜電電壓的突然改變損壞電子元器件。
 金屬聯(lián)接造成的靜電電壓的突然改變等同從高處摔下雞蛋。
如果超過這一高度摔下(靜電泄放)
雞蛋( 電子元器件 ) 將被摔破(損壞)
高度（靜電荷的多少）
搬運(yùn)雞蛋( 電子元器件 ) 越過障礙物，                                   如何保證雞蛋( 電子元器件 ) 不被摔破(損壞) ？？？
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ESD Control ESD控制
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
第一種解決方法
降低障礙物的高度，
 相當(dāng)于傳統(tǒng)的 ESD 控制思路
  只是控制靜電荷和電壓，去除絕緣材料、使用接地、離子風(fēng)機(jī)等等
如果超過這一高度摔下(靜電泄放)
雞蛋(電子元器件 ) 將被摔破(損壞)
高度（靜電荷的多少）
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ESD Control ESD控制
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
第二種解決方法
在地板上靠近障礙物地方墊上軟墊子防止雞蛋被摔破
在工作表面上墊上 ESD墊子或 ESD薄膜（靜電消耗材料），防止電子元器件
暴露的電路直接接觸金屬表面。
高度（靜電荷的多少）
超過這一高度摔到?jīng)]有墊子的地面雞蛋將被摔破
超過這一高度摔到墊有墊子的地面雞蛋將被摔破
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ESD Control ESD控制
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
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第三種解決方法
為雞蛋穿上防摔的軟套。
為電子元器件增加 ESD 防護(hù)： 使用
 ESD屏蔽袋，設(shè)置分流和限流電阻等
 等。
高度（靜電荷的多少）
超過這一高度摔到地面，穿上防摔軟套的雞蛋將被摔破
超過這一高度摔到地面，沒有
防摔軟套的雞蛋將被摔破
Faraday Cage 法拉第籠
具有法拉第籠作用的ESD屏蔽袋，ESD Tray( 注意：只有封閉或蓋好才會(huì)有法拉第籠屏蔽防護(hù)作用）

ESD Control ESD控制
電子元器件與 雞蛋 – ESD 控制思路
高度（靜電荷的多少）
第四種解決方法
讓雞蛋停在高處不摔下
電子元器件仍然帶上靜電荷，但是不泄放，當(dāng)然不會(huì)損壞電子元器件但
風(fēng)險(xiǎn)依然存在，有可能在下一工序就會(huì)發(fā)生靜電泄放，損壞電子元器件
---- 這不是一種好的ESD解決辦法。

如果超過這一高度摔下(靜電泄放)
雞蛋(電子元器件) 將被摔破(損壞)
也許我們還有其它的解決辦法？？？
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不用的或用過的抹布不允許放在工作臺(tái)上
（十一）工作臺(tái)面

臟的夾具
每班應(yīng)在吃飯前和下班前進(jìn)行兩次工位（工作臺(tái)面和夾具）清潔，每次必須清潔干凈。

工作臺(tái)面或夾具抽檢不合格

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04-14