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1、LOA Operation 静电基本知识培训教材,Andy 2010年2月20日,内 容 提 要,静电的概念 静电对电子工业的危害 静电危害的防护 离子产生器介绍 有关静电的基本概念-补充部分,1.什么是静电？,停留在物体表面，相对静止不动的电荷 。 按照物质所带电荷的存在与变化状态可分为动电（流电）现象和静电现象；静电现象是对于观察者而言，所带电荷处于静止或相对稳定状态。,3. 静电怎样产生？,静电产生的原理在于：物质因外力作用，原子或分子结构发生变化，该物质中性带电平衡状态被打破，使其丢失或得到电子，物质即由中性状态改变为带电状态。 静电可因多种原因而发生: 例如,物体间的摩擦、接触和分离
2、、电场感应、介质极化等等许多物理过程都可能导致静电。,3.1 物体间的摩擦带电,3.2 导体间的接触带电,3.3 导体的感应,对于导体，其电子能自由流动。 在电场内，导体内的电荷会受电场的影响，发生迁移，导体的一端带正电，另一端带负电，这种现象叫静电感应。 对于绝缘体，其分子中的正负电荷相互束缚，不能自由流动。 在电场内，绝缘体内的电荷会受电场的影响，也发生迁移，绝缘体的一端带正电，另一端带负电，这种现象叫极化。,3.4 静电感应和极化,4. 影响静电强弱的因素,摩擦剧烈程度 材料特性 接触面积 分离速度 温度 相对湿度,5. 静电的特点,1.不平衡的电荷 V=Q/C 2.物体的表面 3. 静
3、止不动,6. 静电危害的表现形式,静电吸附 Electrostatic Attraction (ESA) 静电放电 Electrostatic Discharge (ESD) 功率型损伤电流敏感型器件 静电过压 Electrostatic Over-Stress (EOS) 电压型损伤电压敏感型器件 静电放电所导致的电磁干扰 (EMI),6.1 静电吸附-微污染（ESA）,微粒子会吸附或被吸附和积聚在生产设备和产品表面上。 由于强大的静电吸力，室内气流难以吹走它们。,6.2 静电放电（ESD）,指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移 。 积聚的静电荷会向附
4、近低电位找路径放电以释放能量。愈近愈容易。,6.3 静电放电所导致的电磁干扰（EMI）,由静电放电所产生的脉冲约在1ns 10ns之间，即约100MHz 1GHz。 若与设备上微处理器所操作的频率相近，则可能产生干扰，影响设备正常运作。,7.1 静电对产品的危害,焊接不稳和不可靠 导电微粒会致使线路短路 “潜在”损坏线路板上的电子零件，减短产品的工作寿命。 污染产品外貌，形成次品现象。,7. 静电的危害,7.2 静电放电对IC的影响,* 热击穿-短路发热 * 介电击穿 * “潜在性”静电放电的破坏,即时失效 10% 延时失效 90,“潜在性”含义是什么:,事实证明，静电在电子或相关工业所引起的
5、问题严重影响： 成品率降低 = 成本高 产品品质不稳定 = 客户没有信心 有效的控制和解决 可获得更好的收益和公司形象,7.3 静电的间接影响,8. 电子器件所能承受的静电电压,从上表可见大部分器件的静电破坏电压都在几百至几千伏，而在干燥的环境中人活动所产生的静电可达几千伏到几万伏。,9.典型的静电电压,10. 如何避免静电在电子工业上的影响,10.1 最理想的方法是在电子元件内加入保护性线路-设计方面; 10.2 减除工作桌上绝缘材料物件，或不能接地的导体材料物件-尽量减少静电源; 10.3 安装静电控制设备和实施静电防护措施 -静电控制。,10.2 典型工作环境中的静电电荷源,10.3 静
6、电控制,*静电控制的基本途径: -1. 添加剂/表面处理 -2.接地 -3.屏蔽 -4.中和,3）形成导电网 a. 导电纤维 b. 导电网,1）利用空气中的水分 a. 浸泡法（擦洗后失效） b. 防静电母粒（分子迁移）,2）掺入导电物质 a. 金属粉等 b. 导电碳黑,10.3-1 静电控制的基本途径 添加剂/表面处理,误区： 只要采用防静电材料，表面就不会有静电！ 即使是金属，也有可能带极高的静电！ 条件： 1- 附近有静电源 2- 没有接地措施 3- 金属摩擦也会带上静电,10.3-1 静电控制的基本途径 添加剂/表面处理,10.3-2 静电控制的基本途径 接地,电器, 电子零件, 装置,
7、 和设备的放电控制规划标准 （2.5 ANSI/ESD S20.20） 设备和共同接地均要小於1.0 欧姆,受控区域： 工作表面： 1 x 109 ohms, 200 volts 腕带联线：0.8 to 1.2 x 106 ohms 工作鞋： 1 x 109 ohms 地板： 1 x 109 ohms 坐椅： 1 x 109 ohms 储运货架： 1 x 109 ohms 移动设备： 1 x 109 ohms,10.3-2 静电控制的基本途接地,个人防护： 手腕带：35 x 106 ohms 地板-鞋面系统：35 x 106 ohms, 100 volts 工作服：1 x 105 to 1 x
8、 1011 ohms,10.3-2 静电控制的基本途径 接地,在导体中，其电子能自由流动，由于同性相斥，其电荷会分布在表面上，形成等电位。 屏蔽现象 放一接地的空壳导体到一电场中，电场不能穿入壳内； 在已接地的空壳导体内，若放一带电物体，其所产生的电场只会存在空壳内，不会跑出来。,10.3-3 静电控制的基本途径 屏蔽,10.3-4 静电控制的基本途径 离子中和,选择离子中和设备的重要参数： 离子平衡度低，稳定 要求: 0 35V 中和效率高 臭氧产生率低 保养维修少，方便容易 与洁净室兼容根据要求,11. 离子产生器介绍,离子产生器,交流离子风扇,直流离子风扇,离子风枪,离子风扇,11.1
9、离子产生器分类,“交流” 和 “直流”:,-1. 各自工作原理,1,2,4,3,6,5,交流:放电针尖依一定的频率同时释放正负离子,1,2,4,3,6,5,+,+,+,+,+,+,直流:放电针尖各自释放正或负离子,+,+,+,-,-,-,交流,直流,放电针尖,-2. 各自优缺点,7kV / 4.5kV,气流,保护表面,以无穷化解有限 保持低水平的平衡,11.2 离子产生器的离子中和(一),离子产生器会增加在空气中的正和负离子数量，异性离子会被吸至和中和带电表面，同性离子会被排斥回空气。 这是一动态过程。,11.2 离子产生器的离子中和(二),在一针尖上，加上足够高的电压，则会在附近空气产生电晕
10、放电，在电晕放电区内会产生离子。 同极性离子会被排斥出电晕放电区，异极性离子会走向针尖，反电荷转入针尖所在的线路。 控制针尖上的功率，可调整离子的输出数量。,11.3 离子产生器技术,检测仪器：CPM (Charge Plate Monitor) 检测项目：1）残余电压； (-35VV*35V) 2）消电时间；（1000V-100V） 不同离子产生器的测试方法： 离子风机: 距离检测仪器30CM; 风枪/风嘴: 距离检测仪器15CM;,11.4 离子产生器的检测,台式离子风机,风枪/风嘴,因为电极上的高电压会吸附尘埃和产生微粒，所以要定期清洁电极上的尘粒和微粒，以移除离子输出屏障。 清洁电极，
11、简单的只需用软毛擦，擦走电极上的尘粒和微粒。 若有需要用棉纤棒和无水酒精IPA来清洁，则必须小心注意，不要留下棉纤维在电极上。 清洁时远离对金属灰尘颗粒敏感的器件。 如需拆装保养与维修, 须由授权人员操作.,11.5 离子产生器的保养与维修,12. 有关静电的基本概念,补充部分,12.1 防静电工作台组成,屏蔽袋,12.2 概念区分,-1.防静电、抗静电、导电、静电耗散、绝缘材料 Anti-Static -防静电、抗静电（整体概念） 导电材料 - Ps 10e5/sq Ps10e12/sq Pv10e11/sq 抗静电材料 - 摩擦静电压200V,-2. 敏感标记和受保护标记,静电敏感,静电防
12、护,-3. 电阻与电阻率 XX电阻：测试时得到的电阻值 XX电阻率：材料的固有电性能指数 *对应: “表面电阻/表面电阻率”; “体电阻/体电阻率”;,12.3 一些静电防控的守则,标签对静电敏感的产品 避免零部件互相摩擦，产生静电 对静电敏感的产品，只利用防静电容器做储存和运输 防静电容器应远离任何可引起静电放电的材料 对静电敏感的产品，只容许已接地人员在防静电区内接触 接地人员须妥善接地 清理工作台上不需要的物品，尤其是绝缘体 只允许最少的操作人员在防静电区内工作 立即报告在设备和程序上潜在的问题 把所有静电防控设备稳妥接地 使用监控测试设备，定期监察成效。,12.4 常用的静电检测仪器,静电带检测仪,万用表,离子发生器检测仪,静电电压检测仪,表面电阻检测仪,END,
