静电防护知识培训讲义

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1、静电防护知识培训讲义静电基础知识 静电产生原理与方式 静电危害 静电防护工程部静电基础知识一、静电和静电现象 静电：静电一般指静止的电荷，即相对于另一表面或相对于地的物 体表面上电子过剩或欠缺。表面电子不足带正电，表面电子过剩 则带负电, 不足或过剩的电总量决定表面电荷量。 静电现象：我们把电荷的产生和消失过程的电现象。当一物体上存 在静电时，分子在电中性上不平衡。当试图通过处于不同电位的 一物体和另一物体的转移以重新建立中性平衡时, 就发生静电放电 （ESD）。静电基础知识静电的特点：1 ）高电位：最高可达数万至数十万伏，操作时常达数百和数千伏。 2 ）低电量：静电流多为微安级。3 ）作用时

2、间短：静电放电的持续时间多为微秒级。4 ）受环境影响大：特别是湿度，湿度上升、静电下降。相关术语 1） ESD （ Electrostatic discharg 静电放电）：即是静电放电的意思，具有不同 静电势的两个物体之间的静电转移。 2 ）静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压值称为静电敏感度它与元器件的结构尺寸、材料性能、功耗大小等因素有关?根据国家电子产品防静电放电控制大纲规定，将“静电敏感度”分成三级：1 级： 01999 V2 级： 20003999 V 3 级： 400015999 V非敏感：16000V以上 3 ）静电敏感器件（ ESDS Electrostatic disc

3、harge sensitive- 静电的敏感装置）：静电表敏感器件是指在日常操作，试验，包装，运输等过程中容易遭受静电场或静电 放电的损害分立器件, 集成电路及组件。静电基础知识静电安全：本身很难产生静电的材质 静电消散：可以适当速度泄放静电的材质 导静电体：表面电阻率1012欧姆/单位面积静电基础知识物质的组成物质的组成：物质由大量的分子组成，分子则由原子组成。原子=原子核+电子原子核=质子+中子质子带正电荷，电子带负电荷。质子原子核电子中子静电产生原理电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开， 一个物体带正电，另一个物体带负电，两者的电量相等， 从而使物体带有静电。l接触前 接触后得

4、电子，带负电 失电子，带正电静电产生方式摩擦、接触、感应、电容的改变：V=Q/C摩擦起电摩擦起电实例实例 ：跑动时，肢体摩擦产生静电 纸张摩擦产生静电1000Volts-1000Volts-+-接触起电实例接触起电实例：当人手靠近静电敏感元件时，人手产生的电场会感应到静电敏感元件，使元件 产生瞬间电流后烧毁元件。 感应起电实例：感应起电实例：当人手靠近静电敏感元件时，人手产生的电场会感应到静电敏感元件，使元件 产生瞬间电流后烧毁元件。1000Volts-1000Volts-+-1000Volts- - -1000Volts玻璃 人手 人的头发 尼龙 羊毛 铝 纸 聚乙烯 棉花 硬橡皮 铜 银

5、金(-) (+)常用物品摩擦起电序列常用物品摩擦起电序列l 人体模型（ HBM） 带电器件模型（CDM）l l l 机器模型（MM）l 静电放电（ ESD ）模型静电危害芯 片 内 单 晶 硅 金 属 镀 模 击 穿 产 品 不良率 上升静 电 对 元 器 件 的 损 伤静电的危害二、静电对电子组件的影响1 、静电的基本物理特性:1.有吸引或排斥的力量； 2.有电场存在，与大地有电位差； 3.会 产生放电电流以上这 3 种情形, 可对电子元件造成以下影响:1.元件吸附灰尘，改变线路间的阻抗, 影响元件的功能和寿命；2.因电场或电流破坏元件绝缘层和导体, 使元件不能工作 ( 完全破 坏)3.因瞬

6、间的电场软击穿或电流产生过热，使元件受损，即使仍可 工作,但是寿命受损。上述這三种情況中，如果元件完全破坏，必能在生产及品质测 试中被察觉而排除，影响较少如果元件轻微受损在正常测试中不易被 发現。在這种情形下，常会因经过多层次加工，甚至已在使用时，才 被发现破坏，不但检查不易，而且损失亦难以預測，不知要耗费多少 人力和财力才能查出存在的问题，如果在使用时才发现故障，其损失 将可能包含人命与不可计数的金钱, 所以静电对电子元件产生的危害 不亚于严重火灾和爆炸事故的損失。 静电的危害表 1 静电对部分电子器件的击穿电压器件类型EOS/ESD的最小敏感度 (以静电电压V表示)VMOS MOSFET

7、砷化镓FET EPROM JFET SAW(声表面波滤波器) 运算放大器 CMOS 肖特基二极管 SMD薄膜电阻器 双极型晶体管 射极耦合逻辑电路 可控硅 肖特基TTL301800 100200 100300 100以上 1407000 150500 1902500 2503000 3002500 3003000 3807800 5001500 6801000 1002500静电的危害3 、静电的危害集中体现在以下两方面:1 ）、潜在性（ 1 ）人们对于 3000 V 以下的静电不易感觉；（ 2 ）90% 的 ESD 对元器件, 电路的破坏是潜在性的；（ 3 ）误认为在设计上”有保护电路”,

8、即使造成损伤、也可”恢 复”，因而不予以重视；(4) 静电损伤不能即刻显现出来。2 ）、 严重性（ 1 ）在电子产品运行出现的故障中，有 49% 的原因是静电所致 。（2） 88年美国因ESD影响损失50亿美元。（3） 日本IC生产中的不合格品有45%是由静电造成的。尽管静电的独特作用也为人们带来了方便，如静电复印、静 电喷涂、静电除尘等，但对于电子产品制造业来说，静电的危害不 仅是严重的，甚至是致命的。所以，如何控制静电、以降低其对电子产品的危害，就显得 尤为重要。ESD造成的损失数 据 来 源 ：Stephen Halperin, “Guidelines for Static Contro

9、l Management,“ Eurostat, 1990. 各种制造过程中的静电损失生产中的静电源电子工厂中常见的静电产生源电子工厂中常见的静电产生源人员：坐立、移动工作台面：磨光、油漆、上腊地板：尤其是塑胶地板或地毯椅子：木质、塑胶、纤维质设备：生产仪器、治具、产品本身其它：塑胶垫子、文件夹等任何可能产生摩擦的地方人体相关的几种常见的静电电压人体身上的静电有多高? 1 、在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动，人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。 人体相关的几种常见的静电电压：静电电压（V）静电产生方式 相对湿度1020%RH6590%RH人走过化纤地毯350001500

10、人拿TEFLON硅片架300001200人走过塑胶地板12000250人在工作台边操作6000100人翻塑面说明书文件7000600人拿起普通聚乙烯袋200001000从塑料管中取IC2000200用泡沫盒包装单板210001900人从聚氨脂泡沫座上站起180001500静电防护的目的与作用不只是为 品质不只是为 良率不只是为 人员安全不只是为 应付买方 稽核更为了 量产时的 风险管理更为了 公司整体的 品牌形象电子行业的静电防护静电防护基本原則自然界的所有物质都是由原子组合而成, 原 子中的质子 ( 正电荷) 与电子 ( 负电荷) 存在于我们生活 中每个角落 , 可以这样说 : 静电是无处不

11、有，无时 不在, 时时刻刻存在我们生活中的一切周围。在静电防护过程中打算将静电完全消除是困 难的，是我们可以采取防护措施, 将静电的产生与 积聚控制在最低限度之内。防静电防护的基本原则:1. 在静电安全区域内使用或安装静电敏感组 件。2. 用静电屏蔽容器运输静电敏感组件。系统的运作防静电系统 管理组织1)系统规划企业的静电防护工作是一项系统工程电子产品在生产过程的每个环节都有可能遭受静 电的危害；同时，开发部门应从布板、电路设计、器件选择等方面改进设计，提高产品 的整体抗静电性能。因此，对于静电的控制和防护，不仅仅是哪一个部门的事，而要从 设计、采购、工艺、制造、品质等全流程上考虑安排，统一协

12、调，各司其职，以建立起 完整、严密、有效的静电防护工程体系，这样才能从根本上保障产品的质量。2 ）监测和记录防静电措施要有专人负责落实，并形成制度，才能真正贯彻实施否则一切硬件投入可 能起不到实际作用。人员：应由两人兼职管理，测试，记录多数情况下需两人配合，并防止人员流动断 档。测试和记录：综上所述，每天应完成下列测试和记录。检查防静电工作区内工作人员着装和防静电各项规定执行情况。有条件应在工作现场和流水线上用静电测试仪测各种情况下的静电电压。防静电系统的运作3）培训和素养：应将防静电知识/ 措施作为全员培训的重要内容让每一员工 都弄懂弄通，形成良好的职业习惯如：。服装，图纸资料等不得接触元器

13、件，图纸资料应放入防静电文件袋内 ，悬挂；塑料盒，像皮，纸板，玻璃等易产生静电的杂物不允许堆放在静电安 全工作台上；与静电敏感器件保持至少30cm以上的距离。必需戴好静电环和手套后才可接触元器件，手拿电路板或敏感器件时 尽量持边缘，避免接触其引线和接线片；自觉遵守和执行防静电的制度和规定等。电子行业的静电防护静电安全工作区域应具备的条件一个安全的工作区域，包括所有导电性与绝缘性物体不得存在足 够破坏 ESDS 组件的电荷, 所以整个静电安全工作区域必须具有: 1 ）完整的导电材料及接地系统，使产生静电的运动物体及时地 泄漏,2 ）适当的静电屏蔽容器，3 ）通常规定在该区域内任意二点之间的静电电

14、压不得超过 100 V 。 典型的防静电工作区如下图所示：离子风机防静电 桌 垫防静电 工作台屏蔽袋防静电 地 板警示标志防静电工作椅接地线手腕带l完整的静电防护工作应具备的条件l 1. 完整的静电安全工作区域l 2. 使用静电屏蔽容器运送静电敏感组件l 3. 工作人员具备完全的静电防护观念l 4. 警示客户, 使客户不致因不知道静电而造成对 ESDS 组件破坏人体静电的防护l通常是穿防静电工衣工鞋；并应每天检测并记 录。l测试仪器为人体综合电阻测试仪。 l 工鞋的检测应是单脚进行测试。正确的防静电工衣工鞋着装工鞋正确测试防法中间绿灯亮表示合格人体静电防护l正确佩戴检测合格的防静电手腕带，手腕带要求每天上班前检测并记录一 次。每次离岗重新回到岗位前进行检测，合格确保腕带连接好后方可工作。正确的手腕佩戴手腕带检测人体静电防护防静电手腕防静电手腕是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内 1 M 电阻由导线，铁夹 接地目的是既要随时泄放掉人体上的静电，又要防止快速放电产生的火花，对 静电敏感器件造成损害，并起隔离作用。而断线或接触不良会使静电手环形同 虚设。所谓无线手环实际起不到泄放人体携带的静电荷作用。 1)规范静电手腕带佩戴，夹持方法： a.静电手腕带