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1、ESD防护培训完全版第一章：静电科学和防御意识第一章：静电科学和防御意识 静电破坏防御的重要性静电破坏防御的重要性 静电科学静电科学 静电在电子业中的破坏模式静电在电子业中的破坏模式 静电破坏防御的基本要求静电破坏防御的基本要求 一些不正确的观念一些不正确的观念 静电破坏防御原理静电破坏防御原理日常生活和工作中的静电干燥的季节，人与人之间的接触 塑料尺吸引小纸片 脱毛衣辟啪闪光 电脑显示器沾满灰尘，不易清除 塑料糖纸吸在玻璃窗上静电除尘、静电喷漆、静电分选、复印与电摄影 、静电生物效应、静电起电、静电助燃等等。什么是静电什么是静电 ？静电：静电：静止未流动的电荷。能够长时间停留在某些静止未流动
2、的电荷。能够长时间停留在某些 物料上。物料上。静电放电：静电放电：当两个带不同静电电位的物件相互接近到当两个带不同静电电位的物件相互接近到 某程度或接触时，静电从一个物件突然流某程度或接触时，静电从一个物件突然流 放到另一物件上的现象。放到另一物件上的现象。静电荷的基本单位：静电荷的基本单位： 库伦库伦 Coulomb (C)Coulomb (C)ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即“静电放电”的意思。ESD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生 足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电 子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起 即时的和不可逆转的损坏。电荷的一些特性
3、电荷的一些特性 电荷不能够被生产或消灭，只能够被转移。电荷不能够被生产或消灭，只能够被转移。 一块布料和一片塑胶的摩擦可以促使百万亿电荷的转移一块布料和一片塑胶的摩擦可以促使百万亿电荷的转移电荷的相互影响电荷的相互影响同性相斥同性相斥异性相吸异性相吸这也是造成电子流动的基础这也是造成电子流动的基础 ！静电发生的原理失去电子后带 （+）电子得到电子后带 （-）电子物质 A物质 B- 所有物体是由带（+）电电子和带（-）电电子构成.- 静电发生在导体或半导体等所有物体上.+ + + + + + +静电的静电的“ “产生产生” ”静电的产生有四个途径。静电的产生有四个途径。1. 1. 接触分离接触分
4、离 （最常见的（最常见的 摩擦摩擦 ）2. 2. 电感应电感应3. 3. 电容效应电容效应电容效应只增加静电破坏的风险程度，并没有改变电荷量电容效应只增加静电破坏的风险程度，并没有改变电荷量 ！4. 4. 压电效应压电效应静电的静电的“ “产生产生” ” 摩擦摩擦 生电生电主要来源：主要来源： 接触接触 + + 摩擦摩擦 压力压力或或+ + 分离分离 静电不是由摩擦产生的！静电不是由摩擦产生的！ 许多物料的表面都不够平整或具备足够的柔性，来达许多物料的表面都不够平整或具备足够的柔性，来达 摩擦过程增加接触面，接触产生静电。摩擦过程增加接触面，接触产生静电。 片状物和粘带具备良好的接触条件，所以
5、较容易产生片状物和粘带具备良好的接触条件，所以较容易产生摩擦和接触生电摩擦和接触生电到接触到接触/ /分离所需要产生静电的程度。分离所需要产生静电的程度。静电。静电。 除了增加接触面，摩擦也同时增加分离速度。除了增加接触面，摩擦也同时增加分离速度。摩擦接触面积增大-两个物体摩擦时发生热产生静电. -静电由于接触的程度或表面的均匀度、 接触压力、磨力、分离速度等不同而电荷 量不同. + + + + + +要点- - 两个物体互相接触后分开时易发生静电两个物体互相接触后分开时易发生静电. . - - 静电是我们周围常见到的现象。静电是我们周围常见到的现象。 液体的静电液体的静电流动生电流动生电 （
6、高阻抗液体）（高阻抗液体） 即使是流体也能产生静电即使是流体也能产生静电 ！喷射生电喷射生电 （任何液体）（任何液体）气体的静电气体的静电 纯净的气体不会生静电纯净的气体不会生静电移动气体分子所需要的能量远低于足以产生静电所需的移动气体分子所需要的能量远低于足以产生静电所需的 能量。能量。 气体的生电情况是基于气体中的杂物，气体的生电情况是基于气体中的杂物，经过高度过滤的气体测试显示无静电现经过高度过滤的气体测试显示无静电现 象。象。 如果需要防静电，使用良好过滤的气体如果需要防静电，使用良好过滤的气体 或电离气体或电离气体气体喷射时喷射粒子和孔之间发生摩擦而产生静电. -光线与材料的表面反应
7、留下正电荷 -紫外线（太阳线）照射电子产品时间过长易产生 静电. 光电子带电 材料（包括材料的相对性）材料（包括材料的相对性） 接触力接触力 分离速度分离速度 环境湿度环境湿度 接触面积和表面粗糙情况接触面积和表面粗糙情况静电量静电量决定静电量的主要因素：决定静电量的主要因素：在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和 增加静电破坏风险！增加静电破坏风险！（+） 空气人类的手锡面动物的毛 玻璃头发晴纶 羊毛毛皮铝绸子纸棉木材铁铜银金硫磺PVC（塑料）- - 该序列是按带电量多少由正到负排该序列是按带电量多少由正到负排序，最上是带序，
8、最上是带 （+ +）电子最多，依）电子最多，依次减弱至最下为带（次减弱至最下为带（- -）电子最多）电子最多 . .要点静电序列表（例子）静电序列表（例子）（-）注：表中距离越远者注：表中距离越远者 产生的电量越大产生的电量越大空气中的水气增加空气的导电性，因此减少静电的产生或空气中的水气增加空气的导电性，因此减少静电的产生或 累积。累积。湿度的考虑湿度的考虑 相对湿度越高越好相对湿度越高越好 ( 60% )( 60% ) 高湿度对于一些考虑高湿度对于一些考虑 ( ( 例如腐蚀、污染例如腐蚀、污染 ) ) 不利不利 折中湿度要求折中湿度要求 40% 60%40% 60% 低于低于 30% 30
9、% 的湿度对于的湿度对于 class 1 class 1 防御要求十分困难防御要求十分困难 干燥而带杂质的空气，在高速流动下（如清洁工艺）干燥而带杂质的空气，在高速流动下（如清洁工艺） 也容易产生静电也容易产生静电 30% 30% 是防静电的下限要求是防静电的下限要求 ( ( 试验观察到试验观察到“ “中和电流中和电流” ”在在30%30%左右出现左右出现 ) ) 70% 70% 是常用的上限（基于污染冷凝等考虑）是常用的上限（基于污染冷凝等考虑）ESDESD控制的推荐控制的推荐40 % 60% R.H.40 % 60% R.H.范围范围 美国军标美国军标 MIL-STD-1695 MIL-S
10、TD-1695 推荐推荐30 % 70% 30 % 70% R.H. R.H. 什么湿度适合？什么湿度适合？湿度不应该作为主要的湿度不应该作为主要的ESDESD控制手段控制手段 ! !只能作为后备的只能作为后备的“ “安全网安全网” ” ! !湿度的作用类似离子风机，但效率较低。而且湿度控制的湿度的作用类似离子风机，但效率较低。而且湿度控制的 成本也可能十分可观。成本也可能十分可观。重要的观念重要的观念 什么湿度适合？什么湿度适合？典型的静电量典型的静电量拆除拆除 PCBA PCBA 的非防静电气泡包装的非防静电气泡包装Relative humidityRelative humidity10%
11、10%40%40%55%55%26KV26KV20KV20KV 7KV7KV走过毛地毯走过毛地毯35KV35KV15KV15KV 7.5KV7.5KV工作台上的一般移动工作台上的一般移动 6KV6KV 800V800V 400400V V从工作台上拾取塑胶袋从工作台上拾取塑胶袋 20KV20KV 3KV3KV 1.2K1.2KV V一切活动都可能产生静电！一切活动都可能产生静电！ 即使在高达即使在高达 90% 90% 湿度下，大量的静电还是可能产生湿度下，大量的静电还是可能产生 ! !不戴静电环在作业台上作业800-1000V800-1000V生产线上常生产线上常见的静电源见的静电源 工作台工
12、作台漆漆, , 腊面腊面, , 塑胶和乙烯树脂等。塑胶和乙烯树脂等。 地板地板表面处理木料表面处理木料, , 腊面腊面, , 乙烯树脂等。乙烯树脂等。 椅子椅子玻璃纤维玻璃纤维, , 塑胶塑胶, , 表面处理木料等。表面处理木料等。 工作人员工作人员衣物衣物, , 头发头发, , 鞋子鞋子, , 手套等。手套等。 包装包装塑胶袋塑胶袋, , 气泡包装气泡包装, , 海绵海绵, , 盒子等。盒子等。 组装组装塑胶工具塑胶工具, , 喷射式清洁剂喷射式清洁剂, , 吸锡工具吸锡工具, , 电烙电烙 铁铁, , 刷子刷子, , 热风枪热风枪, , 吸尘机吸尘机, CRTs , CRTs 等。等。静电
13、是否有危害？静电是否有危害？电荷如果保持在电荷如果保持在“ “ 静止静止” ”状态下是安状态下是安 全的！全的！ESD ESD 则可能具巨则可能具巨 大破坏性大破坏性 ! !闪电现象闪电现象云内部的流动造云内部的流动造 成电子的脱离成电子的脱离强大的电场使附近强大的电场使附近 的空气离子化，异的空气离子化，异 性相吸性相吸离子流动组成导离子流动组成导 电通道，快速放电通道，快速放 电形成电形成放电速度放电速度决定静电放电速度的主要因素决定静电放电速度的主要因素 放电途径的导电性放电途径的导电性 放电环境的相对湿度放电环境的相对湿度 材料的表面湿度材料的表面湿度 静电荷的自然中和速度静电荷的自然
14、中和速度静电的破坏静电的破坏ESD ESD 有巨大的能量和破坏性有巨大的能量和破坏性这是沙吗这是沙吗 ? ?ESD ESD 造成的破坏造成的破坏半导体是最容易受到静电破坏的器件半导体是最容易受到静电破坏的器件 . . Oxide Oxide 击穿击穿 界面过热烧损界面过热烧损 金属熔化金属熔化常见的破坏有常见的破坏有 : : 以上的混合模式以上的混合模式Open Bond WireOpen Bond WireMelted MetallizationMelted MetallizationESD ESD 造成的破坏造成的破坏缺乏管制意识的主要原因缺乏管制意识的主要原因1. 1. 人体能感觉出静电
15、存在的水平为人体能感觉出静电存在的水平为 2,000 4,000 volts2,000 4,000 volts，但，但 敏感器件只须敏感器件只须 2000 4000 volts 2000 4000 volts 听到听到 : : 4000 5000 volts 4000 5000 volts 见到见到 : : 5000 volts 5000 volts和电子器件相比之下，我们敏感性极差和电子器件相比之下，我们敏感性极差 1 ( 1 米米 / 1 / 1 英尺英尺) .) .操作注意事项操作注意事项 尽量减少手工操作和接触尽量减少手工操作和接触ESDSESDS件。件。 让让ESDSESDS器件保持在原包装中，直到组装或使用。器件保持在原包装中，直到组装或使用。 在接触在接触ESDSESDS件之前接地放电。件之前接地放电。 将所有工作范围内的物件，包括桌面、盒子、推车、工具将所有工作范围内的物件，包括桌面、盒子、推车、工具 等进行接地。然后才开始
