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1、电子工业静电防护指南电子工业静电防护指南 目录目录 第1章静电基本概念 第 章静电基本概念 第2章电子工业中的静电问题 第3章静电防护原理 第4章防静电工作区 EPA 的构成和技术要求 第5章EPA的防静电工艺与质量管理 第 章防静电系统的检验第6章EPA防静电系统的检验 第7章静电放电模型与器件 设备ESD敏感度测试 第1章静电基本概念 小节 1 1静电的定义与不同类型的电1 1静电的定义与不同类型的电 1 2 静电的产生 1 3 静电屏蔽导静电静电耗散静电绝缘材料的划分 1 3 静电屏蔽 导静电 静电耗散 静电绝缘材料的划分 1 4 摩擦分离起电的极性排列与难起静电材料 抗静电材 料 料
2、1 5 静电感应与静电屏蔽 1 1静电的定义与不同类型的电静电的定义与不同类型的电 1 静电的定义静电的定义 一种处于相对稳定状态的电荷一种处于相对稳定状态的电荷 1 ESD Electro Static discharge 的意思是 静电释放 国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD 中文名称为静电阻抗器 国际上习惯将用于静电防护的器材统称为ESD 中文名称为静电阻抗器 2 静电具有的特点静电具有的特点 高电位 小电量 对地分布的电容小 泄放与放电时间短 高电位 小电量 对地分布的电容小 泄放与放电时间短 受环境条件影响 湿度 40 60 3 不同类型的电不同类型的电 3 不同类型的电不同
3、类型的电 有以下3种类型 处于稳定状态不产生流动的电荷称为静电 处于稳定状态不产流动的电荷称为静电 在导体中 电荷随着外施恒定不变的电场 做定向运动形成的电流称为直流电 在导体中 电荷随着外施周期性方向变化的电场 做周期性方向变化的运动形成的电 流称为交流电 4 几种常见的静电物理量纲及换算几种常见的静电物理量纲及换算 1 2 静电的产生静电的产生 1 静电的产生静电的产生 固体起电 粉体起电 喷粉工艺 液体起电 喷油工艺 2 固体起电产生 固体起电产生 摩擦分离 剥离 感应 3 摩擦分离 摩擦分离 导电金属 2 静电屏蔽材料静电屏蔽材料 2 静电屏蔽材料静电屏蔽材料 定义 防止静电场通过或穿
4、入的材料 体积和表面电阻小于1X103欧 ANSI ESD S541 3 静电耗散材料静电耗散材料3 静电耗散材料静电耗散材料 定义 带电体上的电荷由于静电中和 泄漏 放电而使之部分或全部消失的现像的材料 表面电阻率1X107欧 1X1011欧 体积电阻率 1X106 1X1010欧 GB12158 防止静电事故通用导则 体积和表面电阻 511欧 体积和表面电阻1X105 1X1011欧 IEC61340 5 1 4 静电绝缘材料 静电绝缘材料 定义 不能耗散和泄漏静电荷的材料 定义 不能耗散和泄漏静电荷的材料 表面和体积电阻率等于或大于 1X1011欧 1X1010欧 m 体积和表面电阻大于
5、1X1011欧 IEC61340 5 1 总结总结 常规下划分常规下划分总结总结 常规下划分常规下划分 a 1X103欧 静电屏蔽材料 b 1X102 1X 105欧 导静电材料 b 1X101X 10 欧 导静电材料 c 1X105 1X1011欧 静电耗散材料 d 1X1011欧 静电绝缘材料 1 5 摩擦分离起电的极性排列与难起静 电材料 抗静电材料 电材料 抗静电材料 1 6 静电感应与静电屏蔽 定义 定义 在外电场的作用下 导体中电荷在导体中重新在外电场的作用下 导体中电荷在导体中重新 分布的现象分布的现象 分布的现象分布的现象 静电屏蔽定义静电屏蔽定义 为了避免外界电场对仪器设备的
6、影响或 为了避免电器设备为了避免外界电场对仪器设备的影响或 为了避免电器设备 的电场对外界的影响的电场对外界的影响 用用一一个空腔导体把外电场遮住个空腔导体把外电场遮住 使使的电场对外界的影响的电场对外界的影响 用个空腔导体把外电场遮住用个空腔导体把外电场遮住 使使 其内部不受影响 也不使电器设备对外界产生影响 这就 叫做静电屏蔽 其内部不受影响 也不使电器设备对外界产生影响 这就 叫做静电屏蔽 静电屏蔽 分类 静电屏蔽 分类 被动蔽被动蔽静电在蔽静电在蔽 外外如包装袋如包装袋被动屏蔽被动屏蔽 静电场在屏蔽静电场在屏蔽 外外面面 如包装袋如包装袋 主动屏蔽 静电场在屏蔽 内部 主动屏蔽 静电场
7、在屏蔽 内部 接地 如内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属 网罩 电子管用金属管壳 接地 如内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属 网罩 电子管用金属管壳 第2章电子工业中的静电问题 静电对电子产品的危害静电对电子产品的危害 小节小节 2 1 静电效应与静电对微电子制造业的危害 2 2 静电放电敏感器件 SS 或 S S器件 2 2 静电放电敏感器件 SSD或ESDS器件 2 3电子生产 使用环境中的静电源与静电防护场所 2 1 静电效应与静电对微电子制造业的危害 1 吸附尘埃吸附尘埃 2 静电放电及产生的宽带电磁脉冲效应静电放电及产生的宽带电磁脉冲效应 3 静电场感应及放电静电场感应及放电
8、 2 2 静电放电敏感器件 SSD或ESDS器件 人体模型 人体模型 人体静电对电子产 品 用 人体静电对电子产 品 用100pF的电容容串联一个的电容容串联一个1 5K 欧电欧电阻阻 机器模型机器模型 模拟带电导体对电子器件模拟带电导体对电子器件机器模型机器模型 发生静电放电发生静电放电 带电器模型带电器模型带电器模型带电器模型 电子器件本身在 加工 处理运输引起摩擦而带电 接触 人体或导体 产生静电放电 电子器件本身在 加工 处理运输引起摩擦而带电 接触 人体或导体 产生静电放电 2 3 电子生产 使用环境中的静电源与静电 防护场所防护场所 第3章静电防护原理 小节 静电耗散及泄漏3 1静
9、电耗散及泄漏 3 2 静电中和 3 3 静电屏蔽与接地 3 3 静电屏蔽与接地 3 4 环境增湿 静电耗散的原理静电耗散的原理 3 1静电耗散及泄漏 静电耗散的原理静电耗散的原理 将电子生产用的各类用品 装备 用ESD防护材料来制备 当因各种原因在其上产生的 静电时 通过静电消散使其静电不能在用 装备 某点或某区域积累 降低单位面积 的静电电量 从而起到降低静电电位作用 防止静电放电的发生 静电泄漏的原理 静电泄漏的原理 带电体上的电荷通过内部和其表面等途径 而使之部分或全部消失的现象 1 静电耗散及泄漏静电耗散及泄漏一一般要求般要求 1 静电耗散及泄漏般要求静电耗散及泄漏般要求 将各类ESD
10、防护用品 装备 仪器设备 生产存储环境的导体等与大地之间进行电气 连接 将积累或感应的静电泄放到大地 人体各类防护品装备任表与接地极之间静电泄漏电系统电人体 各类ESD防护用品 装备 任一表面与接地极之间静电泄漏电阻 系统电阻 小于1G欧 1X109欧 都可以认为合格 2 防静电材料防静电材料 装备装备 使用中的安全问题使用中的安全问题2 防静电材料防静电材料 装备装备 使用中的安全问题使用中的安全问题 在电子工业生产过程中 使用的电源有220V 380V或更改电压源 防静电装备 用品 最低电阻值需要用静电耗散材料 1M欧 用品 最低电阻值 需要用静电耗散材料 1M欧 直接接触SSD的包装和工
11、装器不宜使用表面电阻和体积电阻低于1X104欧导静电材 料和金属制品 防放电和感应放电 人体不可超过人体不可超过5mA 物体带静电物体带静电5000V 2S 对地电压小于 对地电压小于 100V 物体带静电物体带静电 对地分布电容对地分布电容 200PF 2S 对地分布电容对地分布电容 200PF 1 静电中和定义静电中和定义 3 2 静电中和 1 静电中和定义静电中和定义 带电体上的电荷与内部和外部相反符号的电荷 电子或离子 的复合而使所带的静电荷 部分或全部消失的现像 2 静电中和静电中和原理 离子静电消除器 2 静电中和静电中和原理 离子静电消除器 利用无源自感式 直流高压 同位素 a射
12、线 电离等原理 通过金属放电针或放射线使 空气电离产生正负离子与静电电源上的正负电荷中和 从而消除静电源上积累的静电 离子静电消除器 离子静电消除器 残余电压小于 100V和 50V IEC61340 5 1 ANSI ESDS20 20 1999 静电中和也可以采用静电刷 静电梳 来实现 它是在金属棒上装上一排导电纤维 当 静电静电刷与绝缘物相接触时 在接触过程中 可因电晕 泄漏等消涂绝缘物上的静电 3 静电中和使用场合静电中和使用场合3 静电中和使用场合静电中和使用场合 当不便使用当不便使用ESD防护材料时 必须将某些高绝缘易产生静电的防护材料时 必须将某些高绝缘易产生静电的 用品存放在用
13、品存放在工工作台或艺线作台或艺线上上时时 或者要操作或者要操作SSD时使用的各类时使用的各类用品存放在作台或艺线时用品存放在作台或艺线时 或者要操作或者要操作时使用的各类时使用的各类 器具不能良品接地时 为了预防静电积累及放电就必须对操作 环境采取中和措施 器具不能良品接地时 为了预防静电积累及放电就必须对操作 环境采取中和措施 3 3 静电屏蔽与接地 1 静电屏蔽原理 静电屏蔽原理 为了避免外界电场对仪器设备的影响或 为了避免电器设备的电场对外界的影响 用 一个空腔导体把外电场遮住 使其内部不受影响 也不使电器设备对外界产生影响 2 静电屏蔽结构静电屏蔽结构 2 静电屏蔽结构静电屏蔽结构 屏
14、蔽壳可以做成金属隔板式 盒式 也可以做成电缆屏蔽和连接 器屏蔽 屏蔽壳不可存在孔洞 3 使用场所 使用场所 用于对高压电源产生的静电场屏蔽用于对高压电源产生的静电场屏蔽 SSD屏蔽屏蔽 用于对高压电源产生的静电场屏蔽用于对高压电源产生的静电场屏蔽 SSD屏蔽屏蔽 4 静电屏蔽类别 静电屏蔽类别 被动屏蔽 定义 静电场在屏蔽 外面 理论上讲屏蔽体不一定需要接地 为了其电位与地电位相等 或为了屏蔽体电子设备接地与理论上讲屏蔽体不一定需要接地 为了其电位与地电位相等 或为了屏蔽体电子设备接地与 屏蔽体存在较大原电位 因此需要屏蔽接地与设备接地互连 如静电屏蔽包装就是使用被 动屏蔽 原理 主动屏蔽 定
15、义 静电场在屏蔽 内部 屏蔽体必须接地保证屏蔽 感应电流泄漏 主动屏蔽 定义 静电场在屏蔽 内部 屏蔽体必须接地 保证屏蔽 感应电流泄漏 如内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩 电子管用金属管壳 环境增湿 3 4 环境增湿 环境增湿 表面电阻减小 使物体积蓄电荷可以更快在泄漏 对于静电达到最佳的控制环境相对湿度应保持在40 70 最佳 65 70 以上 对于静电达到最佳的控制 环境相对湿度应保持在40 70 最佳 65 70 以上 此方法不能常用 第4章防静电工作区 EPA 的构成和技术要求的构成和技术要求 小节 4 1 EPA的构成 构成 4 2 EPA内的接地与防雷 1 EPA定义和
16、总体技术要求 4 1 EPA的构成 定义和总体技术要求 EPA electrostatic discharge protected area 防静电工作区定义 配置各种防静电装备 用品 和设置接地系统 等电位连接 能限制静电的积累和电位 具有边界和专门标记的生产 维护 存储 使用 装配SSD的场所 EPA的范围 生产车间和库房 电子机房 计算机 程序 测试机房等 电子维修站 包括移生产车间和库房 电子机房 计算机 程序 测试机房等 电子维修站 包括移 动式 临时维修点 电子方舱 发射平台 电子测控 通信 指挥中心 航空器 EPA技术要求 1 EPA内所有金属导体仪器设备防静电装备人员应接地适于与其他各类接地共1 EPA内所有金属导体 仪器设备 防静电装备 人员应接地 适于与其他各类接地共 用一个接在体 如电力 2 当不便采取静电泄漏和接地措施消除EPA内绝缘体 设备 工具 夹具 和各种操作 产生的静电时应使用电离系统 离子静电消除器等 提供静电中和或采取屏蔽措施 产生的静电时 应使用电离系统 离子静电消除器等 提供静电中和或采取屏蔽措施 3 EPA内各种接地措施应符合GB50169 电
