HDD Failures and Handling

HDD Failures and Handling

School of Mechanical Engineering

Institute of Engineering

Suranaree University of Technology

Measurement and Test requirements Disc Balance Acoustic Leak test NRRO & RRO Track registration

Measurement and Test requirementsฮาร์�ดด�สก์�ถูก์ออก์แบบให้�ทำ�างานตามข้�อก์�าห้นดทำาง

เทำคน�คต�างๆ เช่�น shock, vibration, temperature, humidity,

altitude และ magnetic field ถูก์ป้!องก์"นจาก์ ESD Breathing hole บน top cover จะต�องไม�ถูก์ส�%งข้อง

ห้ร์&อวั"สด(อ&%นมาป้)ดไวั� ไม�ม*แร์งภายนอก์มาก์ร์ะทำ�า ห้ร์&อก์ดต�อฮาร์�ดด�สก์� ข้นาดข้องก์ร์ะแสและก์�าล"งไฟฟ!าทำ*%ป้!อนให้�ก์"บ

ฮาร์�ดด�สก์�อย�ในพิ�ก์"ดทำ*%เห้มาะสม

Measurement and Test requirementsฮาร์�ดด�สก์�ถูก์ออก์แบบให้�ทำ�างานตามข้�อก์�าห้นดทำาง

เทำคน�คต�างๆ(ต�อ) ฮาร์�ดด�สก์�ถูก์ต�อลงด�นผ่�านสก์ร์ทำ*%ใช่�ย0ดฮาร์�ดด�สก์�เข้�า

ก์"บส�%งทำ*%ถูก์ต�ดต"1ง สก์ร์ทำ*%ใช่�ถูก์ข้"นย0ดด�วัยแร์งบ�ดทำ*%ก์�าห้นด ควัามล0ก์ทำ*%

ก์�าห้นด Interface เห้มาะสม เช่�น SATA Power-off sequence ข้องฮาร์�ดด�สก์�ถูก์ก์�าห้นด

แล�วัตาม “Required power-off sequence.”

Measurement and Test requirements Disc BalanceDisc Balance Acoustic Leak test NRRO & RRO Track registration

Disk Balance

A disk drive recording device comprises at least two platters for storing magnetic recording data and a spindle motor rotating at high speed for mounting the platters.

Disk Balance

The disk drive is assembled by using pushing devices to push the platters toward the center of the spindle motor in respective directions to bring a portion of an inside circumference of a concentric center hole of each of the platters in contact with an outer circumference of the spindle motor so that the center of gravity of each platter coincides with a center axis of the spindle motor.

Disk Balance

Method for balancing a rotating assembly using eccentric rings (United States Patent 6947253)

Measurement and Test requirements Disc Balance AcousticAcoustic Leak test NRRO & RRO Track registration

Acoustic

Sound power level Measurements are to be taken in accordance

with ISO 7779. The mean of the sample of 40 drives is to be

less than the typical value. Each drive is to be less than the maximum

value.

Acoustic The sound power in dB

converted from Watts as follows:

Ten times the common logarithm of the ratio of the acoustic power to the reference sound power, 10-12 W or 1 pW.

The symbol is LW

Acoustic

The criteria of A-weighted sound power level are described below.

Acoustic

The background power levels are to be recorded.

Sound power tests are to be conducted with the drive supported by spacers so that the lower surface of the drive be located 25±3 mm above from the chamber floor. No sound absorbing material shall be used.

Acoustic

The acoustical characteristics of the disk drive are measured under the following conditions.

Idle mode - Power on, disks spinning, track following, unit ready to receive and respond to control line commands.

Operating mode - Continuous random cylinder selection and seek operation of actuator with a dwell time at each cylinder.

Measurement and Test requirements Disc Balance Acoustic Leak testLeak test NRRO & RRO Track registration

Leak Test

It is air leak test when air pressure is applied into the HDD cavity.

It indicate HDD seal performance.

Measurement and Test requirements Disc Balance Acoustic Leak test NRRO & RRONRRO & RRO Track registration

NRRO & RRO

Non-repeatable Run-out (NRRO) is one of the main sources of Track Mis-Registration (TMR) which prevents high track density.

NRRO & RRO

It is reported that NRRO is mainly generated by the defect frequencies of ball bearing.

Minimizing NRRO, lowering acoustical noise, and improving reliability.

There is an upper limit at which the Ball Bearing design can no longer overcome the NRRO problem at the higher areal densities.

Currently with Ball Bearings, NRRO has settled in the 0.1 micro-inch range.

NRRO & RRO

Fluid Dynamic Bearing (FDB) motors generates less NRRO due to the higher viscosity of lubrication oil between the sleeve and stator.

NRRO & RRO

FDB design higher damping reduced frequency resonance better non-operational shock resistance greater speed control improved acoustics.

NRRO & RRO

Error Types: NRRO (Non-Repeatable Run-Out)

External shock and vibration (other spindles) Spindle bearing runout (periodic but not

synchronous) Air turbulence: disk vibration/flutter, actuator

windage Actuator pivot and flex cable bias (nonlinear)

NRRO & RRO

Error Types: RRO (Repeatable Run-Out) Synchronized to spindle rotation Disk slip, thermal motion, drive induced

vibration, STW NRRO Compensation techniques (include peak filter

and feed forward)

Measurement and Test requirements Disc Balance Acoustic Leak test NRRO & RRO Track registrationTrack registration

Track registration

Disk Transfer Rate:

The test defines the linear reading speed in thousand bytes/sec. In the end, the test gives two numerical values - speed in the beginning and in the end of the disc.

Track registration

Disk Access Time:

The test defines an access time in ms. The final value is equal to the sum of average latency and average seek time.

Disk CPU Utilization:

The test shows the CPU utilization in percents in the course of data exchange with a disc.

Failures Failures

Media Failures Head Failures Head-Media Spacing / Fly Height PCBA Failures Mechanical Failures Thermal Asperity (TA) Off Track Read/Write

Media Failurethe platters and the magnetic media,

servo operation and the like. read or write errors, poor handling, scratches on the media surface, errors in low-level formatting, etc.

Head and Head Assembly Failures improper flying height, head contamination, defects in head manufacture,

bad wiring between the heads and the logic board

Head-Media Spacing / Fly HeightThere are many ways that hard disk can fail

The most famous way is “Head crash”

Head crashes is are the "airline disasters" of the hard disk world but actually responsible for a small percentage of total drive problems

Head crashes on HDD

Above : A severe headcrash on a SCSI hard disk

Head crashes on HDD Cause:

dust or contamination sudden jolt or shock.

Recovery Possibilities: Most of head crash are completely

unrecoverable some head crashes are mild and most of

the data can be recovered.

Logic Board or Firmware Failuresrelated to the drive's integrated logic board, its chips and other components, and the software routines (firmware) that runs it.

Mechanical Failuresthe spindle motor or bearings, motor burnout, "stuck" bearings, excessive heat,excessive noise and vibration.Actuator problems

Thermal asperity (TA)Definition: A TA is a read signal spike caused by sensor temperature rise due to contact with disk asperities or contaminant particles.

Cause: TA’s may cause GMR or MR heads to temporarily lose their reading capability, and may potentially damage the transducer.

Track average amplitude (TAA)Definition: the average peak-to-peak value of the

data over a specified range of sectorsDepends on the density of the drive’s platter the sensitivity of the read-channel.

If the TAA is too high, the magnetic flux from the platter will cause the MR head to saturate, which distorts the waveform that the head sends to the preamp.

If the TAA is too low, causing random bit errors.

Clean room's critical control

ESD control Contamination control

Electrostatic Discharge (ESD)Electrostatic discharge (ESD) is the sudden and momentary electric current that flows between two objects at different electrical potentials (such as ground). The term is usually used in the electronics and other industries to describe momentary unwanted currents that may cause damage to electronic equipment.

Type of ESD Damage

Upset Failure Catastrophic Failure

Upset Failure

Upset failures occur when an electrostatic discharge has caused a current flow that is not significant enough to cause total failure, but in use may intermittently result in gate leakage causing software malfunction or incorrect storage of information.

Catastrophic Failure

Direct catastrophic failures occur when a component is damaged to the point where it no longer functions correctly.

Latent catastrophic failures occur when ESD weakens a component to the point where it still functions correctly during testing, but subsequent minor electrical overstresses or power surges during normal operation of the equipment cause the component to fail.

ESD Test Models

Human-Body Model (HBM) Machine Model (MM) Charged-Device Model(CDM)

The HBM was developed to simulate the action of a human body discharging accumulated static charge through a device to ground, and employs a series RC network consisting of a 100-pF capacitor and a 1500-Ω resistor.

Human-Body Model (HBM)

R=1 MΩ R=1.5 kΩ

C=

100 pF

MR

Machine Model (MM)The MM simulates a machine discharging accumulated static charge through a device to ground. It comprises a series RC network of a 200-pF capacitor, and nominal series resistance of less than 1 ohm. The output waveform usually is described in terms of peak current and oscillating frequency for a given discharge voltage.

R=1 MΩ RL=1 Ω

C=

200 pF

MR

Charged-Device Model(CDM)The CDM simulates charging/discharging events that occur in production equipment and processes. Potential for CDM ESD events occur when there is metal-to-metal contact in manufacturing.

Controlling ESD

Dissipate and Grounding Isolation Prevention

Dissipate and Grounding

Grounding is a means of draining the static charges present on your body, by use of a personal grounding device or a wrist strap.

Human SuitMachineToolsWorking Area

Isolation

Isolation can also be accomplished by keeping charge generating materials away from working area

plastic bagscellophane tapepaper workcommon untreated plastic materialsstyrofoam cups

Isolation

during storage and transportationpacking of components and assemblies to protect static charges cannot penetrate

containers made of conductive materials or have a conductive layer.

Prevention of ESD

Never enter an ESD-sensitive area without taking the proper precautions.

Test ground devices for correct operation on a daily basis.

Open ESD-sensitive items only at a static-safe workstation.

Always keep your workstation clean and clear of unnecessary material, particularly common plastics.

Prevention of ESD

Place ESD-sensitive items on a dissipative surface, not on top of a blueprint or other paperwork.

Return ESD-sensitive items to their ESD-protective containers when not actively working with the items.

Do not hold ESD-sensitive items against your clothing. Even if you are wearing a wrist strap, your body is grounded but your clothes are not!

ESD Environment

Temperature 19-25 C Relative humidity 40-60% Dust (Cleanroom Technology)

Contaminations สิ่��งปนเป อนใน HDD การควบค�มสิ่��งปนเป อน การคาดการณ์�และการว�เคราะห์�สิ่��งปน

เป อน

What is Contamination

Contamination ห้มายถู0ง ส�%งแป้ลก์ป้ลอมทำ*%เข้�าไป้ป้ะป้นก์"บสายก์าร์ผ่ล�ตและส�งผ่ลก์ร์ะทำบให้�เก์�ดควัามเส*ยห้ายก์"บต"วังานและ/ห้ร์&อก์ร์ะบวันก์าร์ผ่ล�ตQuality, Reliability, Yield, Cost

ขนาดของอน�ภาคแขวนลอย

ชน�ดและผลกระทบของแห์ล"งปน เป อนต่"อ HDD

สิ่��งปนเป อนท$�เป%นป&จจ(ยสิ่)าค(ญท$�สิ่"งผลกระทบต่"อHDD ฝุ่(3นละอองข้องแข้4ง สาร์ป้ร์ะก์อบไอออน�ก์ สาร์ป้ร์ะก์อบออแก์นน�ก์ สาร์ห้ร์&อฝุ่(3นทำ*%ม*ค(ณสมบ"ต�ทำางแม�เห้ล4ก์ อ&%นๆ เช่�น สนามแม�เห้ล4ก์ ESD ก์าร์ส"%น คล&%น

ไมโคร์เวัฟ

ฝุ่�,นละอองของแข-งได�แก์�อน(ภาคต�างๆ เช่�น Silicon oxide, Silicon carbide, Aluminum oxide, ฝุ่(3นควั"น

ฝุ่�,นละอองของแข-ง (ต่"อ)

เพิ&%อให้�ก์าร์ถู�ายทำอด ส"ญญาณได�ด* Slider จะ ต�องบ�นใก์ล�ก์"บ Platter

มาก์ และบ�นด�วัยควัามเร์4วัสงเพิ&%อให้�อ"ตร์า

ก์าร์ส�งถู�ายข้�อมลม*ค�าสงฝุ่(3นละอองจะสร์�างควัามเส*ยห้ายอย�างมาก์ ต�อ Slider และ พิ&1นผ่�วัข้อง Platter และ

ข้วัางก์"1นก์าร์ถู�ายทำอดส"ญญาณ

ผลกระทบจากอน�ภาคฝุ่�,นละอองของแข-งล"ก์ษณะข้องงานทำ*%เส*ยห้ายอ"นเน&%องมาจาก์อน(ภาคข้องแข้4ง (Hard Particle) ซึ่0%งทำ�าลายบนต"วังาน

Particulate Contaminationค&อ Contamination ทำ*%ส�วันให้ญ�เก์�ดมาจาก์ฝุ่(3นทำ*%ลอยอย�ในอาก์าศ แล�วัสามาร์ถูทำ*%จะตก์มาส�ต"วังานได�ซึ่0%ง Contamination ในล"ก์ษณะน*1จะม*ผ่ลส&บเน&%องมาจาก์ป้ร์าก์ฏก์าร์ณ�ทำาง

ผลกระทบจากอน�ภาคฝุ่�,นละอองของแข-ง

การถ่"ายเทประจ�ไฟฟ1า (ESD) ค&อวั"สด( 2ช่�1นม*จ�านวันป้ร์ะจ(ไฟฟ!าไม�เทำ�าก์"น ซึ่0%งจะสามาร์ถูทำ�าให้�ฝุ่(3นมาต�ดอย�บนต"วังานได�

สิ่ารไอออน�ก

สิ่ะสิ่มท$� Slider ท)าให์2ระยะห์"าง ระห์ว"าง Slider และ Platter

ลดลง ก(ดกร"อนท$� Slider

ได�แก์� ไอออนบวัก์และไอออนลบ เช่�น Surface finishing of component or machine (Electroless Nickel plating), สาร์ป้ร์ะก์อบคลอร์*น (chloride), sulfate, phosphate and other --> corrosion

สิ่ารออแกนน�ก

สิ่ารประกอบออแกนน�กจะท)าให์2การ ถ่"ายทอดสิ่(ญญาณ์จาก HDD

(Hard-disk interface, HDI) ขาดเสิ่ถ่$ยรภาพ และสิ่ร2างความเสิ่$ย

ห์ายต่"อห์(วอ"าน

ได�แก์� Silicone, Dissolved organic phosphorus (DOP), สาร์ลดแร์งต0งผ่�วัป้ร์ะเภทำ Surfactant, Plasticizer, Outgases material from heating plastic, Adhesives

สิ่ารห์ร4อฝุ่�,นท$�ม$ค�ณ์สิ่มบ(ต่�ทางแม"เห์ล-ก ได�แก์� เศษฝุ่(3นผ่งห้ร์&ออน(ภาคข้องสาร์ทำ*%ม*ค(ณสมบ"ต�

ทำางแม�เห้ล4ก์ เช่�น Strontium (Sr), Samarium (Sm), วั"สด(ผ่สมเห้ล4ก์ก์"บโบร์อน ซึ่0%งค(ณสมบ"ต�เป้<นแม�เห้ล4ก์, Neodymium (Nd)

สาร์ห้ร์&อฝุ่(3นทำ*%ม*ค(ณสมบ"ต�ทำาง แม�เห้ล4ก์จะทำ�าให้�ก์าร์อ�านข้�อมลข้องห้"วัอ�านผ่�ดพิลาด ห้ร์&อเก์�ดก์าร์ทำ�าลายส"ญญาณแม�เห้ล4ก์บน Platter

สิ่นามแม"เห์ล-กไฟฟ1า

สนามแม�เห้ล4ก์ไฟฟ!าจาก์อ(ป้ก์ร์ณ�ใดๆ จะเข้�าไป้ร์บก์วันก์ร์ะบวันก์าร์อ�านและเข้*ยนข้�อมล

ห้"วัอ�าน(Read/Write head) จะทำ�างานโดยก์าร์เป้ล*%ยนส"ญญาณแม�เห้ล4ก์ไฟฟ!าเป้<นข้�อมลห้ร์&อเป้ล*%ยนจาก์ข้�อมลเป้<นส"ญญาณแม�เห้ล4ก์ไฟฟ!าข้01นก์"บวั�าเป้<นก์ร์ะบวันก์าร์อ�านห้ร์&อเข้*ยน

ข้�อมล

แห์ล"งท$�มาของสิ่��งปนเป อน

ManMaterialsMachineProcessesEnvironment

Contamination Source

ParticleIonic

OrganicMagnetic

Wave

Contam

ination

DefectFailureWearCrashError

Man ควัามช่&1นและเช่&1อโร์คต�างๆจาก์ ลมห้ายใจ เห้ง&%อ

ก์าร์ไอ/ จาม และก์าร์ผ่ายลม เป้<นป้=จจ"ยทำ*%ทำ�าให้� เก์�ดไอข้องสาร์ป้ร์ะก์อบไอออน�ก์

ควัามร์�อนในร์ป้ควัามร์�อนส"มผ่"ส (Sensible heat) และ ควัามร์�อนแฝุ่ง (Latent heat) ซึ่0%งจะทำ�าให้�ม*ผ่ลต�ออ(ณห้ภม�และควัามช่&1นภายในพิ&1นทำ*%ควับค(ม

ฝุ่(3นละออง ต�ดตามผ่�วัห้น"ง เส�นผ่ม เส�นใยข้อง เส&1อผ่�าต�างๆ และสป้อร์�ข้องเช่&1อร์า

Contamination ท$�เก�ดจากคน เก์�ดได�ห้ลายวั�ธี* อาทำ�เช่�น ก์าร์แต�งห้น�า, ก์าร์เคล&%อนไห้วั , ผ่�ดร์ะเบ*ยบในก์าร์ป้ฏ�บ"ต�ต"วัใน Cleanroom

พ5ดห์ร4อห์ายใจ จะม*ก์าร์แพิร์�ก์ร์ะจายฝุ่(3น ห้ร์&อน�1าออก์มา

การแผ"ความร2อน เป้<นล"ก์ษณะ Particulate Contamination

Man

อน�ภาคฝุ่�,นละอองจากมน�ษย�

ประเภทของการเคล4�อนไห์ว

จ)านวนฝุ่�,นละออง/นาท$

น"%งห้ร์&อย&น เฉยๆ 100,000

ข้ย"บแข้น ข้า คอ ห้"วั 500,000

ก์าร์เคล&%อนไห้วัต"%งแต�เทำ�าข้01นไป้

1,000,000

ก์าร์เป้ล*%ยนจาก์ย&นเป้<นน"%ง 2,500,000

เด�นด�วัยควัามเร์4วั 3 ก์�โลเมตร์/ช่"%วัโมง

5,000,000

เด�นด�วัยควัามเร์4วั 8 ก์�โลเมตร์/ช่"%วัโมง

10,000,000

อ(ต่ราการเก�ดฝุ่�,นละอองจากการเคล4�อนไห์วของมน�ษย� ขนาดให์ญ"กว"า 0.3 ไมครอน

ร์�างก์ายข้องมน(ษย�ก์4ย"งสามาร์ถูเป้<นต"วัก์�าเน�ด Molecular Contamination ออก์มาได�เช่�นก์"น

ผ�วห์น(งท$�ห์ล�ดลอกออกมาก-เป%น contam

เสิ่2นผมท)าให์2เก�ด Chloride ออกมา

Man

เคร4�องสิ่)าอาง ม*ส�วันป้ร์ะก์อบห้ล"ก์ ค&อ Silicones ซึ่0%งถู&อได�วั�าเป้<น Molecular Contamination

Man

Man

บนผ�วห์น2าของคน เก์�ดคร์าบม"นออก์มาเพิ&%อห้ล�อเล*1ยงผ่�วัไม�ให้�แห้�ง ซึ่0%งน"%นจะทำ�าให้�เก์�ดคร์าบ Silicone ถู�าใช่�ม&อไป้ส"มผ่"สผ่�วัห้น�า

Man

การเคล4�อนไห์ว

ข้ณะอย�น�%ง วั"ดค�า Particle ได�ป้ร์ะมาณ 30-40

ถู�าเคล&%อนไห้วัโดยใช่�ควัามเร์4วัมาก์ จะวั"ด Particle ได�ถู0ง 40,000-50,000

Man

การไอ ห้ร์&อจาม สามาร์ถูทำ�าให้�เก์�ด Molecular Contamination ป้ร์ะเภทำ Bacteria ออก์มาได� ถู0งแม�จะม* Mouth Cover

Man

ไม"ควรสิ่นทนาก(น ในข้ณะทำ*%ห้น�าช่�1นงานห้ร์&อม*งานวัางอย�ด�านห้น�า

Man

ไม"ควรเอ4อมห์ย�บงานอ4�น โดยม*งานวัางอย�ทำ*%ห้น�าพิ&1นทำ*%ทำ�างานเพิร์าะอาจม*ฝุ่(3นตก์ลงไป้ส�ต"วังานได�

Man

ไม"เป7ด Mouth Cover และก์ร์ะทำ�าก์าร์ใดๆ ทำ*%ทำ�าให้�ผ่�วัห้น"งโผ่ล�ออก์มาภายนอก์

Man

ไม"ย4นพ�ง/เท2าโต่9ะ เพิร์าะจะทำ�าให้�ฝุ่(3นทำ*%อย�บร์�เวัณน"1นต�ดก์"บต"วัเร์าและน�าไป้ส�ต"วังานทำ*%ผ่ล�ตได�

Man

Materials

ฝุ่(3นละอองทำ*%ต�ดมาก์"บช่�1นส�วัน สาร์เคม*จ�าพิวัก์ Surfactant ทำ*%ต�ดมาจาก์ก์ร์ะบวันล�าง Outgases material จ�าพิวัก์ adhesive สาร์แม�เห้ล4ก์จาก์ VCM

อ(ป้ก์ร์ณ�ทำ*%ใช่�ใน Cleanroom ต�องไม�ม*ส�วันป้ร์ะก์อบทำ*%ทำ�าจาก์ไม�

Materials

อ(ป้ก์ร์ณ�ทำ*%ใช่�ใน Cleanroom ต�องไม�ม*เป้<นวั"สด(ทำ*%เก์�ดสน�ม

สน�มทำ*%อย�บนโลห้ะ

ภาพิข้องเน&1อสน�มทำ*%มองเห้4นด�วัยก์ล�องก์�าล"งข้ยายสง

ภาพิงานทำ*%เก์�ดป้=ญห้ามาจาก์คร์าบสน�ม (AIO)

Materials

Machine/Processes

ไอร์ะเห้ยข้องควัามช่&1นจาก์เคร์&%องจ"ก์ร์ ควัามร์�อนจาก์เคร์&%องจ"ก์ร์ สาร์ทำ*%เป้<นป้=จจ"ยข้องก์าร์เก์�ดสาร์ป้ร์ะก์อบ

ไอออน�ก์และออแก์นน�ก์ ก์าร์ส"%นและเส*ยง

ก์าร์ก์ร์ะทำบก์"นร์ะห้วั�างโลห้ะก์"บโลห้ะ ก์าร์ข้ดข้*ดโลห้ะห้ร์&อก์าร์ข้"ดส*จะก์�อให้�เก์�ดเศษข้องโลห้ะห้ล(ดร์�อนออก์มา

Machine/Processes

Environment (External)

อากาศภายนอกท$�เข2าสิ่5"พ4นท$�ควบค�ม โดยก์ร์ะบวันก์าร์ป้ร์"บอาก์าศและก์าร์ร์"%วัไห้ลเข้�า

ฝุ่�,นละออง สาร์ข้องแข้4งแข้วันลอยในอาก์าศ อ�ณ์ห์ภ5ม� ความด(น และ ความช4น จาก์ภายนอก์ สิ่ารประกอบออแกนน�ก (Organic

Compound) สาร์ทำ*%ม*องค�ป้ร์ะก์อบส�าค"ญค&อ คาร์�บอน และ ไฮโดร์เจน

สิ่ารประกอบไอออน�ก (Ironic Compound) สาร์ป้ร์ะก์อบทำ*%ร์วัมต"วัก์"นด�วัยพิ"นธีะไอออน�ก์

การร(�วเข2าของคล4�นสิ่นามแม"เห์ล-กจากภายนอก แห์ล"งภายนอกอ4�นๆ เช่�น เส*ยง แสง ก์าร์ส"%น และ เช่&1อ

จ(ล�นทำร์*ย�

Environment (Internal)

พ4นผ�วภายในของผน(งและเพดานในพ4นท$�ควบค�ม

ฝุ่(3นล ะออง เช่&1อร์า ฯลฯ ก์าร์ซึ่�อมแซึ่มในพิ&1นทำ*%ควับค(ม

ก์าร์ต�ดต"1งห้ร์&อซึ่�อมแซึ่มเคร์&%องจ"ก์ร์ ต�องควับค(มก์าร์ทำ�างานไม�ให้�เก์�ดฝุ่(3น/เศษโลห้ะ เน&%องจาก์เม&%อม*ก์าร์เจาะห้ร์&อต"ด จะก์�อให้�เก์�ดป้=ญห้าเร์&%องผ่งฝุ่(3นป้ร์ะเภทำ Sillicon Oxide/ Sillicon Carbide ร์วัมไป้ถู0ง Hard Particle ทำ�าให้�เก์�ดควัามเส*ยห้ายก์"บช่�1นงานได� ก์าร์ทำาส*จะก์�อให้�เก์�ดป้=ญห้าด�าน Out gassing และ Sillicon ได� ล�วันแล�วัแต�ทำ�าให้�เก์�ดควัามเส*ยห้ายทำ"1งส�1น

Environment (Internal)

ชน�ดและแห์ล"งท$�มาของสิ่��งปนเป อน

MaterialsAcrylates(เร์ซึ่�%นช่น�ดห้น0%ง)SiliconeDOPSulfur compoundChloridesSulfateSilicon oxide, Silicon carbideAluminum oxideTitanium carbideTitanium nitrideSr, Nd

Sourcesก์าวั สาร์ย0ดเก์าะ (Adhesives)เคร์&%องส�าอาง (Lotion, lipstick)สาร์เพิ�%มควัามย&ดห้ย(�น(Plasticizers), plastic containersGloves, rubber, เห้ล4ก์ทำ*%ผ่�านก์าร์พิาสซึ่�เวัช่"%น (passivate steels)Human, bagFracture on suspension (FOS) cover coatSand, sand paper, cementวั"สด(เคล&อบเงา (Polishing material)ป้าก์ค*บเซึ่ร์าม�ก์ส� (Ceramic tweezers)ห้ห้น*บ (Clip ring)สาร์เคล&อบ Voice coil motor (VCM), hand tools

การควบค�มสิ่��งปนเป อน ส�%งป้นเป้A1 อนต�างๆ ทำ*%ได�ก์ล�าวัมาแล�วัเป้<นป้=จจ"ยส�าค"ญทำ*%ทำ�าให้�เก์�ดควัามผ่�ดพิลาดและเส*ยห้าย

ข้อง HDD โดยเฉพิาะทำ*%ห้"วัอ�านและ Platter ในก์ร์ะบวันก์าร์ผ่ล�ต HDD จ0งจ�าเป้<นต�อง

ควับค(มสภาวัะควัามสะอาดต�างๆ ให้�อย�ในร์ะด"บทำ*%ไม�ก์�อให้�เก์�ดควัามผ่�ดพิลาดในก์าร์ผ่ล�ต พิ&1นทำ*%ควับค(มสภาวัะควัามสะอาดด"งก์ล�าวัเร์*ยก์

วั�า ห์2องสิ่ะอาด (Cleanroom)

น�ยามห์2องสิ่ะอาด(Cleanroom) Federal Standard 209E

ห้�องทำ*%ม*ต"1งแต� 1 โซึ่นข้01นไป้ทำ*%ได�ร์"บก์าร์ควับค(ม อน�ภาคแขวนลอยในอากาศ (Airborne

Particles) ISO 14644-1

ห้�องทำ*%ได�ร์"บก์าร์ควับค(มอน(ภาคแข้วันลอยในอาก์าศ และควับค(มป้=จจ"ยอ&%นๆทำ*%เก์*%ยวัข้�อง

ห์2องสิ่ะอาด (Cleanroom)

ด"งน"1นห้�องสะอาดควัร์ห้มายถู0ง บร์�เวัณทำ*%ม*ก์าร์ควับค(มสภาพิแวัดล�อมข้องห้�องอย�างเห้มาะ

สม : ร์ป้แบบก์าร์ไห้ลข้องอาก์าศ (Air flow

pattern) อน(ภาคแข้วันลอยในอาก์าศ อ(ญห้ภม� ควัามด"น ควัามช่&1น แสง ก์าร์ส"%น ป้=จจ"ยอ&%นๆ ทำ*%ส�งผ่ลก์ร์ะทำบต�อค(ณภาพิ

ข้องผ่ล�ตภ"ณฑ์�

อน�ภาคแขวนลอย (Airborne Particles)

ป้ร์ะก์อบด�วัย ฝุ่(3นละอองข้องแข้4ง สสาร์จ�าพิวัก์ข้องเห้ลวั เช่&1อจ(ล�นทำร์*ย� ก์Cาซึ่ทำ*%ป้นเป้A1 อนจาก์ภายนอก์

อาจมาจาก์แห้ล�งภายในห้ร์&อภายนอก์ห้�องสะอาดก์4ได�

อน�ภาคแขวนลอย (Airborne Particles) อาก์าศทำ"%วัไป้จะม*สาร์แข้วันลอยข้นาดให้ญ�

ก์วั�า 0.5 m ป้ร์ะมาณ 10 ถู0ง 1000 ล�านอน(ภาคต�อป้ร์�มาตร์อาก์าศ 1 m3

ผ่�อาศ"ยสามาร์ถูป้ล�อยอน(ภาคแข้วันลอยทำ*% ม*ข้นาดให้ญ�ก์วั�า 0.3 m ป้ร์ะมาณ

105 อน(ภาค/นาทำ* ผ่�อาศ"ยสามาร์ถูป้ล�อยส�%งม*ช่*วั�ตจ�าพิวัก์

แบคทำ*เร์*ย สป้อร์�ข้องเช่&1อร์า ออก์จาก์ร์�างก์ายได�เป้<นจ�านวันมาก์อ*ก์ด�วัย

Federal Standard 209E Airborne Particulate Cleanliness Classes (1992)

particles/ft³

Class

0.1 µm

0.2 µm

0.3 µm

0.5 µm

5 µm

1 35 7 3 1

10 350 75 30 10

100 750 300 100

1,000

1,000 7

10,000

10,000 70

100,000

100,000

700

สิ่ภาวะแวดล2อมภายในห์2องสิ่ะอาด

อ(ณห้ภม� ควัามช่&1น ควัามด"น แสงสวั�าง ร์ป้แบบก์าร์ไห้ล

การควบค�มอ�ณ์ห์ภ5ม�

อ�ณ์ห์ภ5ม�ท$�เห์มาะสิ่ม ก)าห์นดต่ามความต่2องการ ของกระบวนการผล�ต่ ห์ากไม"ม$ความสิ่)าค(ญ

ทางด2านการผล�ต่ ม(กก)าห์นดให์2อย5"ในช"วง 72 oF (22.2 oC) ± 0.25 oF (0.14 oC)

การควบค�มความช4น ความช4นสิ่(มพ(ทธ์�ท$�เห์มาะสิ่ม ข=นก(บ

ล(กษณ์ะงาน กระบวนการผล�ต่ ห์ร4อชน�ดผล�ต่ภ(ณ์ฑ์�

ความช4นสิ่5งไป อาจสิ่"งผลให์2ผล�ต่ภ(ณ์ฑ์�ม$ ค�ณ์สิ่มบ(ต่�ห์ร4อค�ณ์ภาพเปล$�ยนไป

ความช4นสิ่(มพ(ทธ์�ต่)�าไป จะเก�ดประจ�ไฟฟ1า ท$�ว(สิ่ด�ห์ร4อช�นสิ่"วน ท)าให์2เก�ดป&ญห์า อน�ภาคด5ดต่�ดก(นได2

ห์ากไม"ม$ข2อก)าห์นดเฉพาะ โดยท(�วไป ก)าห์นดให์2ม$ความช4นประมาณ์ 40-60

%RH

การควบค�มความด(น ควัร์ร์"ก์ษาควัามด"นในห้�องสะอาดให้�เป้<น

บวัก์เสมอ (positive pressure) ทำ�าได�โดยจ"ดให้�ทำางเข้�าออก์ทำ*%ป้)ดม�ดช่�ด

และม*พิ"ดลมเป้3า (air shower) เพิ&%อด"นลมออก์ไป้ป้!องก์"นม�ให้�อน(ภาคเข้�ามาป้น

เป้A1 อนในห้�อง ห้�องทำ*%ม*ร์ะด"บควัามสะอาดต�างก์"น ให้�ม*

ควัามด"นต�างก์"นอย�างน�อย 0.05 น�1วัน�1า

การควบค�มแสิ่งสิ่ว"าง

ห้าก์ไม�ม*ก์าร์ก์�าห้นดพิ�เศษให้�ใช่�แสงสวั�าง 1,080 – 1,620 lux

ร5ปแบบการไห์ล Conventional Flow Cleanroom Unidirectional Flow Cleanroom Mixed Flow Cleanroom Isolated Flow Cleanroom Cross Flow Cleanroom

Conventional Flow Cleanroom

High Efficiency Air Filter

ProductionEquipment

Air Extract

ก์าร์ Design ในล"ก์ษณะ น*1ส�วันให้ญ�น�ยม Design

ส�าห้ร์"บ Cleanroom Class 10,000 และ1,000

Unidirectional Flow Cleanroom

Air Extract

High Efficiency Air Filters

ProductionEquipment

ก์าร์ Design ในล"ก์ษณะน*1 ส�วันให้ญ�น�ยม Design

ส�าห้ร์"บ Cleanroom Class 100

Mixed Flow Cleanroom

ProductionEquipment

Air Extract


Mixed Flow Cleanroom

Isolated Flow Cleanroom

ProductionEquipment

Air Extract


Cross Flow Cleanroom

ว(สิ่ด�สิ่)าห์ร(บห์2องสิ่ะอาด ไม�เป้<นทำ*%สะสมข้องส�%งสก์ป้ร์ก์ได�ง�าย

ป้ร์าศจาก์ห้ล(มร์พิร์(น ร์อยแตก์ผ่�วัข้ร์(ข้ร์ะ ทำนทำานต�อก์าร์ส0ก์ห้ร์อจาก์ก์าร์ใช่�งาน ไม�สะสม Electrostatic charge สามาร์ถูซึ่�อมแซึ่มห้ร์&อถูอดเป้ล*%ยนได�

สะดวัก์ ม�ต�คงทำ*%ไม�เป้ล*%ยนไป้ตามอ(ณห้ภม�และ

ควัามช่&1น สามาร์ถูเช่&%อมต�อก์"บวั"สด(อ&%นๆ ได�

ว(สิ่ด�สิ่)าห์ร(บห์2องสิ่ะอาด

เม&%อวั"ตถู(เส&%อมค(ณภาพิ ต�องไม�ม*ผ่ลต�อส�%งแวัดล�อม

ม*ค(ณสมบ"ต�ดดซึ่"บเส*ยงตามต�องก์าร์ ค(ณสมบ"ต�เห้มาะก์"บก์าร์ควับค(มอ(ณห้ภม�

ห้ร์&อเป้<นฉนวัน และก์"นก์าร์ซึ่0มผ่�านข้องไอน�1าตามต�องก์าร์

อ�ปกรณ์�สิ่)าห์ร(บห์2องสิ่ะอาด Air Filter (ต"วัก์ร์องอาก์าศ) Air Shower (ฝุ่=ก์บ"วัอาก์าศ) Air Lock (แอร์�ล4อก์) Passing-Thru Box (ก์ล�องส�งผ่�าน) Laminar Flow Product (ต"วัสร์�างก์าร์

ไห้ลแบบร์าบเร์*ยบ) Air Return (ช่�องลมก์ล"บ) Cleanroom Apparel (เคร์&%องแต�งก์าย

ส�าห้ร์"บห้�องสะอาด) Minienvironment

Air Filter

HEPA Filter (High Efficiency Particulate Air Filter)

VEPA Filter (Very High Efficiency Particulate Air Filter)

ULPA Filter (Ultra Low Penetration Air Filter)

HEPA Filter

ม$ประสิ่�ทธ์�ภาพการกรองอน�ภาคขนาด 0.3 m ต่)�าสิ่�ด 99.97% โดยว�ธ์$การทดสิ่อบ

แบบ DOP (Di-octylphthalata Test) และม$ Pressure Drop สิ่5งสิ่�ด

ไม"เก�น 25.4 mm.Hg ท$� Rated Airflow Capacity

น(�นค4อม$อน�ภาคขนาด 0.3 m เพ$ยง 3 อน�ภาคจากจ)านวน 10,000 อน�ภาค

เท"าน(นท$�ผ"านทะล� Filter ไปได2

VEPA Filter

ม$ประสิ่�ทธ์�ภาพการกรองอน�ภาคขนาด 0.3 m ต่)�าสิ่�ด 99.9997% โดยว�ธ์$การ

ทดสิ่อบแบบ DOP และม$ Pressure Drop สิ่5งสิ่�ดไม"เก�น 25.4 mm.Hg ท$�Rated Airflow Capacity

น(�นค4อม$อน�ภาคขนาด 0.3 m เพ$ยง 3 อน�ภาคจากจ)านวน 1,000,000 อน�ภาค

เท"าน(นท$�ผ"านทะล� Filter ไปได2

ULPA Filter ม$ประสิ่�ทธ์�ภาพการกรองอน�ภาคขนาด 0.3

m ต่)�าสิ่�ด 99.9999% โดยว�ธ์$การ ทดสิ่อบแบบ DOP และม$ Pressure

Drop สิ่5งสิ่�ดไม"เก�น 25.4 mm.Hg ท$�Rated Airflow Capacity

น(�นค4อม$อน�ภาคขนาด 0.3 m เพ$ยง อน�ภาคเด$ยวจากจ)านวน 1,000,000 อน�ภาคเท"าน(นท$�ผ"านทะล� Filter ไปได2

Air Shower

อาก์าศทำ*%ใช่�ก์"บฝุ่=ก์บ"วัอาก์าศจะต�องถูก์ก์ร์องเป้<นอย�างด*เพิ&%อ

ใช่�ทำ�าควัามสะอาดอ(ป้ก์ร์ณ�ห้ร์&อพิน"ก์งานทำ*%ต�องเข้�าไป้

ป้ฏ�บ"ต�งานให้�องสะอาด

Air Lock

แอร์�ล4อก์ใช่�ส�าห้ร์"บร์"ก์ษาร์ะด"บควัามด"นภายในห้�อง

สะอาด ม*ล"ก์ษณะเป้<นเห้ม&อนห้�องเล4ก์ๆ ห้�องห้น0%งก์�อนเข้�า

ห้�องสะอาด

Passing-Thru Box

ก์ล�องส�งผ่�านเป้<นอ(ป้ก์ร์ณ�ทำ*%ใช่�ในก์าร์เคล&%อนย�ายวั"ตถู(จาก์

ภายนอก์เข้�าส�ห้�องสะอาด และใช่�เคล&%อนย�ายผ่ล�ตภ"ณฑ์�จาก์

ห้�องสะอาดออก์ส�ภายนอก์ห้�อง

Vertical and Horizontal Laminar Benches

ผ่ล�ตภ"ณฑ์�ทำ*%ใช่�ส�าห้ร์"บก์าร์สร์�างก์าร์ไห้ลแบบร์าบเร์*ยบ

Cleanroom Apparel

เคร์&%องแต�งก์ายส�าห้ร์"บป้ฏ�บ"ต�งานในห้�องสะอาด

Cleanroom Apparel

Cleanroom Apparel (Class 10,000)

Shoe Covers

Laboratory Coat

Hair Net

Safety Glasses

Clean Room Gloves

Putting On

Taking Off

Cleanroom Apparel (Class 100)Shoe Covers

Hair NetGowning

Bunny SuitBootiesHood

Nose/Mouth Mask

Safety GlassesClean Room

GlovesFace ShieldRespirator

Putting On

Taking Off

Outside Clean Room

For Handling Wafers

Clean Room Dos and Don’tsDon’t ! touch your face or skin with

gloves touch building hardware, oily

machinery, or wafer loading areas

lean on equipment wear cosmetics, powders, or

colognes wear anything on fingers--

remove all rings and bracelets use paper, pencils or markers

that leave dust or lint

Clean Room Dos and Don’tsDo:change gloves whenever they get dirty or tornuse a fresh pair of gloves whenever handling wafers wipe down wafer handling areas with isopropanol use clean room paper and dust-free ball point pens

HDD HandlingHard disk drives (HDD) can be critically damaged by static electricity, shock, vibration and other factors. Therefore, the proper handling of HDD in appropriate environment to ensure their reliability is important.

• General instructions• Handling of the package• Storage and handling after unpacking• Assembly and testing

General instructions

✓

✓

1. Wear a wrist strap when handling HDD

2. Places HDD on a static-free place


3. Do not carry two or more HDD with one stacked on top of another

4. Do not leave HDD in a vertical position without putting it in a container

✗

✗


5. Do not let HDD bump against one another

6. Do not drop HDD ✗

✗

Handling of the Package

✓1. Use a packaging

box exclusively prepared for the HDD

✗


2. Do not drop the packaging box

3. Do not step on the packaging box ✗

✗


4. Take care when stacking packages. The number of packages that can be stacked is limited follows the instructions (except when they are palletized)

✗

Storage and Handling after Unpacking

1. Do not leave HDD in environment with extremely high/low temperature or with in an excessive humidity

✗


2. If the HDD in unpacked when its temperature is lower than room temperature, wait until the HDD temperature is as warm as the room temperature to avoid dew condensation

✓

✓


3. When placing HDD temporarily in the case after unpacking, put it in antistatic and shock absorbing material at the bottom and all four inner side of the case

✓


4. Put a shock absorbing mat and antistatic mat on the desk where HDD is to be handle (the antistatic should be on the top)


5. Putting the HDD on the top of the shield bag will not protect the adverse effect of static electricity discharge

✗


6. When carry the HDD contained in a case, make sure that the case is not exposed to any shock and vibration

!

Assembly and Testing

1. When carrying HDD on a cart or belt conveyor, take appropriate measures to protect them from shock and vibration

✗

✗


2. Mounting and tools

• Use low impact screwdriver

• Follow tightening torque requirements

• Recommended plane level for mounting

!


3. Powering off; the disk continues rotating under its own inertia for about 30 seconds. After the test is completed and power is turned off, wait until the disk comes to a complete stop before disconnecting the cable and moving the HDD

!

Q & A

Documents

HDD Failures and Handling