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1、生产部教育资料生产部教育资料生产部教育资料生产部教育资料静电防护部分静电防护部分静电防护部分静电防护部分( (内部资料内部资料内部资料内部资料) )2007年12月5日1一、静电学基础知识一、静电学基础知识l 1.1静电是如何产生的静电是如何产生的物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子儿而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。造成不平衡电子
2、分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能等)在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。为什么气体也会产生静电呢？因为气体也是由分子、原子组成，
3、当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。2一、静电学基础知识一、静电学基础知识l 1.2静电测量的主要参数有哪些静电测量的主要参数有哪些 电荷量静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。电位、电场、电流等有关的量都是由于电荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。在科研院所、高等院校、检测站和工矿企业等部门经常需要测量物体的电荷量或电荷密度。表示静电电荷量的多少用电量表示，其单位是库仑，由于库仑的单位太大通常用微库或纳库。1库仑1000000微库1微库1000000纳库
4、静电电压由于在很多场合测量静电电位较容易，另一个常用的静电参数是静电电位，其单位为伏,但由于静电电压通常很高,因此常用一个较大的单位-千伏(kV)。3一、静电学基础知识一、静电学基础知识l 1.3常用物品的摩擦起电序列常用物品的摩擦起电序列下表中越靠左侧的物品，越易产生负电荷；反之，越靠右侧的物品，越易产生正电荷。亦即，在序列中距离越远的物品之间相互接触分离或摩擦，产生的静电电位就越高。(-)(+)聚金银铜硬棉纸铝羊尼人玻人乙橡花毛龙的璃手烯皮头发4一、静电学基础知识一、静电学基础知识l 1.4典型的静电电压典型的静电电压静电电荷源静电电荷源测得的电压（测得的电压（V V）10%-20%RH6
5、5%-90%RH走过地毯350001500在聚烯烃类塑料地面行走12000250工作台旁操作的工人6000100翻动聚乙烯膜封皮的说明书7000600从工作台拾起普通聚乙烯袋200001200垫有聚氨酯泡沫的工作椅1800015005一、静电学基础知识一、静电学基础知识l1.5静电在工业生产中造成的危害静电在工业生产中造成的危害静电的产生在工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要可归结为以下两种机理：其一：静电放电（ESD）造成的危害：（1） 引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。（3） 高压静电放电造成电击，危及人身安全。（2） 击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成
6、品率。（4） 在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。其二，静电引力（ESA）造成的危害：（1） 电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。（2） 胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质。（3） 造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产。（4） 纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。6一、静电学基础知识一、静电学基础知识空气放电(Air discharge)是放电电极与被测试体之间是通过空气放电的,而接触放电是放电电极与被测物体接触后通过高压开关放电.在同样的电压下接触放电的电流
7、比空气放电大得多,对电子器件更易损坏.l 1.6空气放电和接触放电空气放电和接触放电l 1.7电子器件所能承受静电破坏的静电电压电子器件所能承受静电破坏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。7二、静电防护二、静电防护l2.12.1为什么要提要为什么要提要ESDESD防护意识防护意识ESD是代表英文是代表英文ElectroStatic Discharge,即即静电放电静电放电的意思。的意思。在本世纪在本世纪7070前代以前，很多静电问题都是由于人们没有前代以前，很多静电问题都是由于人们没有ESDESD意识而意识而造成的
8、，即使现在也有很多人怀疑造成的，即使现在也有很多人怀疑ESDESD会对电子产品造成损坏。会对电子产品造成损坏。这是因为大多数损害发生在人的感觉以下这是因为大多数损害发生在人的感觉以下, ,因为人体对静因为人体对静电放电的感知电压约为电放电的感知电压约为3 3，而许多电子元件在几百伏甚至几，而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被损坏后没有明显的界十伏时就会损坏，通常电子器件被损坏后没有明显的界限，把元件安装在限，把元件安装在PCBPCB上以后再检测，结果出现很多问题，分析上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出也相当困难。特别
9、是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑ESDESD，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性明显下降。品的可靠性明显下降。8二、静电防护二、静电防护l2.22.2静电对电子产品损害有哪些形式静电对电子产品损害有哪些形式静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的三种影响：1静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。2静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）。3
10、静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）如果元件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，影响较小，如果元件轻微受损，在正常测试下不易发现，在这种情形下，常会因经过多层之加工，甚至已在使用时，才发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大9二、静电防护二、静电防护l2.32.3静电对电子产品损害有哪些特点静电对电子产品损害有哪些特点1. 1. 隐蔽性隐蔽性人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这
11、是因为人体感知的静电放电电压为23 KV,所以静电具有隐蔽性。2. 2. 潜在性潜在性有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。3. 3. 随机性随机性电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。4.4.复杂性复杂性静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因
12、造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。10二、静电防护二、静电防护l2.42.4哪些电子工业过程会产生静电危害哪些电子工业过程会产生静电危害?元件从生产到使用的整体过程中都会产生静电，依各阶段的可分为：1.1.元件制造过程元件制造过程在这个过程，包含制造，切割、接线、检验到交货。2.2.印刷电路版生产过程印刷电路版生产过程收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。3.3.设备制造过程设备制造过程电路板验收、储存、装配、品管、出货。
13、4.4.设备使用过程设备使用过程收货、安装、试验、使用及保养。5.5.设备维修过程设备维修过程在这整个过程中，每一个阶段中的每一个小步骤，元件都可能遭受静电的影响，而实际上，最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。在这整个过程中，不但包装因移动容易产生静电外，而且整个包装容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近，工人移动频繁、车辆迅速移动等)而受到破坏，所以传送与运输过程需要特别注意以减少损失，避免无谓之纠纷。所以，从元件的制造，使用到维修的任一环节都有可能发生静电损害11二、静电防护二、静电防护l2.52.5工厂防静电基本要求工厂防静电基本要求 一、静电防护的基本原则a、抑制静电
14、荷的积聚；b、迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷。二、防静电工作区场地、地面材料a、禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯及普通地板革。b、应该选用由静电导体材料构成的地面，如防静电活动地板或在普通地面上铺设防静电地垫，并有效接地。c、允许使用经特殊处理过的水磨石地面，如事先敷设地线网、渗碳或在地面喷涂抗静电剂等。12二、静电防护二、静电防护l2.52.5工厂防静电基本要求工厂防静电基本要求、接地、接地a、防静电系统必须有独立可靠的接地装置，接地电阻一般应小于10，埋设与检测方法应符合GBJ97的要求。b、防静电地线不得接在电源零线上，不得与防雷地线共用。c、使用三相五线制供电，其大地
15、线可以作为防静电地线（但零线、地线不得混接）。d、接地主干线截面积应不小于100mm2；支干线截面积应不小于6mm2；设备和工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股敷塑导线，接地线颜色以黄绿色线为宜。e、接地主干线的连接方式应采用钎焊。f、防静电设备连接端子应确保接触可靠，易装拆，允许使用各种夹式连接器，如锷鱼夹、插头座等。、天花板材料、天花板材料天花板材料应选用抗静电型材料制品，一般情况下允许使用石膏板制品，禁止使用普通塑料制品。13二、静电防护二、静电防护l2.52.5工厂防静电基本要求工厂防静电基本要求、墙壁面料、墙壁面料墙壁面料应使用抗静电型墙纸，一般情况下允许使用石膏涂料
16、或石灰涂料墙面，禁止使用普通墙纸及塑料墙纸。、湿度控制、湿度控制a、防静电工作区的环境相对湿度以不低于50%为宜。b、在不对产品造成有害影响前提下，允许使用增湿设备喷洒制剂或水，以增加环境湿度。、区域界限、区域界限防静电工作区应标明区域界限，并在明显处悬挂警示标志，警示标志应符合GJB1649规定，工作区入口处应配置离子化空气风浴设备。、电荷源、电荷源类别电荷源工作台表面油漆或浸漆表面，普通塑料贴面，普通乙烯及树脂表面地板塑料及普通地板革，抛光打蜡木地板。普通乙烯树脂工作服，帽，鞋普通涤纶，合成纤维及尼龙面料，塑料及普通胶底鞋操作工具及设备普通塑料盒，架，瓶，盘用品及纸制品，普通泡沫及一般移动
17、工具，压缩机，喷射设备，蒸发设备等14二、静电防护二、静电防护l2.52.5工厂防静电基本要求工厂防静电基本要求三、电子产品防静电设施三、电子产品防静电设施、静电安全工作台、静电安全工作台a、静电安全工作台是防静电工作区的基本组成部分，它由工作台、防静电桌垫、腕带接头和接大地线等组成。b、防静电桌垫上应不少于两个腕带接头，一个供操作人员使用，另一个供技术人员，检验人员或其它人员使用。c、必要时，静电安全工作台上应配备离子风静电消除器。d、静电安全工作台上不允许堆放塑料盒（片）、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物，图纸资料等应装入防静电文件袋内。、防静电腕带、防静电腕带直接接触静电敏感器件的人员
18、均应戴防静电腕带，腕带应与人体皮肤有良好接触，腕带必须对人体无刺激、无过敏影响，腕带系统对地电阻值应在106108范围内。15二、静电防护二、静电防护l2.52.5工厂防静电基本要求工厂防静电基本要求、防静电容器、防静电容器在电子设备研制生产过程中，一切贮存、周转SSD的容器（元器件袋、转运箱、印制板架、元器件存放盒等）应具备静电防护性能。不允许使用金属和普通塑料容器。必要时，存放部件用的周转箱应接地。、离子风静电消除器、离子风静电消除器消除绝缘材料表面的静电荷应使用离子风静电消除器。、防静电工作服、防静电工作服a、进入防静电工作区或接触SSD的人员应穿防静电工作服，防静电工作服面料应符合GB
19、12014规定。b、在相对湿度大于50%的环境中，防静电工作服允许选用纯棉制品。、防静电工作鞋、防静电工作鞋进入防静电工作区或接触SSD的人员应穿防静电工作鞋，防静电工作鞋应符合GB4385的有关规定。一般情况下允许穿普通鞋，但应同时使用导电鞋束或脚跟带。、防静电运输车、防静电运输车转运SSD或含有SSD的整、部件时，应采用有防静电性能的运输车。16二、静电防护二、静电防护l2.52.5工厂防静电基本要求工厂防静电基本要求四、电子产品防静电器材基本配置（四、电子产品防静电器材基本配置（表示必须配置项目 表示需要时配置项目或局部区域配置项目）17二、静电防护二、静电防护l2.62.6静电放电有哪
20、些主要模型静电放电有哪些主要模型?静电放电(ESD)问题有时使得研究者难以捉摸。最初仅认为人体是造成敏感元件静电损坏的静电源，所以人体模型（）比其它模型建立得更早。本文讨论在模拟因静电造成器件的失效条件时值得认真考虑的六种重要模型。这六种模型为：人体模型，带电器件模型，场感应模型，场增强模型，人体模型，带电器件模型，场感应模型，场增强模型，机器（日本）模型和电容耦合模型。机器（日本）模型和电容耦合模型。除这几种主要模型外，还有除这几种主要模型外，还有其它一些模型其它一些模型1.1.悬浮器件模型悬浮器件模型有时人们会在参考文献中遇到悬浮器件模型。这种模型已用在含器件处在不接地（即悬浮）中研究试验
21、方法。通常这模型简单地描述为悬浮器件受到人体模型冲击。2.2.瞬时感应模型瞬时感应模型瞬态如火花放电或其它带电体放电能引起如计算机的数字系统短暂干扰。特别是微处理器易受干扰。这种模型是从的物理损坏话题谈起，但代表了一种严重的问题。18三、人体静电防护三、人体静电防护l3.13.1如何控制人体静电（人体静电防护）如何控制人体静电（人体静电防护）人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是导体，所以可以对人体采取接地的措施 1.1.使用防静电地面使用防静电地面/ / 防静电防静电鞋鞋/ / 袜（静电从脚导到大地）袜（静电从脚导到大地）通过脚穿防静电性地面、地垫、地毯，人员穿上防静电接地。鞋袜
22、，形成组合2.2.佩戴防静电腕带并接地（静电从手导到大地）佩戴防静电腕带并接地（静电从手导到大地）通过手用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织，外层用普通纱线编织。上述两项措施都是实用而有效的，应视不同的场上述两项措施都是实用而有效的，应视不同的场合选择使用合选择使用. .19三、人体静电防护三、人体静电防护l3.23.2防静电鞋与腕带使用防静电鞋与腕带使用中人体安全问题防静电中人体安全问题防静电鞋与腕带使用中人体安鞋与腕带使用中人体安全问题全问题仅从防静电的角度考虑时，仅从防静电的角度考虑时，人体总的对地电阻越小越人体总
23、的对地电阻越小越好，但最小值受到安全方好，但最小值受到安全方面的限制，人体必须具有面的限制，人体必须具有一定值的对地电阻，以便一定值的对地电阻，以便万一发生金属设备或装置万一发生金属设备或装置与工频电源短接的情况下与工频电源短接的情况下该电阻能够限制流过操作该电阻能够限制流过操作的人体上的电流。最小值的人体上的电流。最小值不应小于不应小于10105 5，通常腕，通常腕带的限流电阻在带的限流电阻在1 1，防静电鞋的最小电阻应不防静电鞋的最小电阻应不应小于应小于10105 5，最大不超，最大不超过过10 10 9 9.20三、人体静电防护三、人体静电防护l3.3防静电鞋与腕带的使用中要注意哪些问题
24、防静电鞋与腕带的使用中要注意哪些问题a:a:使用腕带操作时不允许断开，否则会失去接地作用 。各种腕带使用的主要问题是开路，有时是临时性的，有时是长时间断开，使失去接地作用。有的人因此使用腕带检测器测量其通断状态，有的用监测仪器测量腕带的开路及电阻变大。e:e:腕带扣得不紧造成人体皮肤与腕带的接触电阻变大b:b:有些腕带的电阻就是带子本身的，当带触及地时使其电阻大大减小，有可能因此造成对人体电击的危险。c:c:有些自称是无线的腕带，其效果远不如有线的好。d:d:防静电鞋在穿用时应有防静电袜/鞋垫，并在防静电地面上工作才能使人体所带的静电导到大地，任何一部分电阻过大或断开都会使人体带上危害的静电。
25、所以在重要的部门应有人体电阻测试仪随时检测人体所穿的鞋/袜/鞋垫及与人体的总电阻是否能起到泄漏静电的要求。f:f:腕带应用专门的带插座的接地线与地连结，不能夹在桌面或桌边的金属体上，因为这些金属体对地的电阻可能很大。要经常检查腕带的电阻要经常检查腕带的电阻. .21四、其它四、其它l.常用的防静电常用的防静电包装袋包装袋由具有导静电的塑料材料制成。防静电屏蔽材料(袋)：该种材料由基材、全属镀膜层和热封层多层复合而成，通常是半透明的。这种袋体格低廉，使用很广。还有一种又能防静电又能屏蔽电磁双重功能的包装袋。通常是不透明的。价格较前种高，可应用在有静电和电磁防护的场所。22四、其它四、其它l.静电接地标志静电接地标志23THE ENDTHE END谢谢你的参与谢谢你的参与!24
