《ESD防靜電培訓(xùn)》PPT課件.ppt

1 靜電防護(hù)培訓(xùn)大綱 主講 唐賽成 2 概述 高科技發(fā)展歷程中 電子技術(shù)和高分子化學(xué)技術(shù)是兩個(gè)重要方面 電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的小型化和高集成化 相應(yīng)的加工技術(shù)日趨微細(xì)精薄 使得靜電的影響面越加普遍 高分子化學(xué)技術(shù)的發(fā)展 在各個(gè)方面廣泛應(yīng)用 普通高分子材料的特點(diǎn)之一是它具有很高的電阻率 使其特別容易產(chǎn)生靜電 3 靜電現(xiàn)象1 自然界中的大氣靜電現(xiàn)象 地球本身是個(gè)極大的導(dǎo)體 存儲(chǔ)了大約9 02 105C電量 大氣閃電是最有代表性的自然靜電現(xiàn)象之一 2 工業(yè)中的靜電現(xiàn)象紡織 橡膠 印刷 造紙 石油管道運(yùn)輸 汽車運(yùn)輸 塑料 粉碎 電子工業(yè) 3 日常生活中的靜電現(xiàn)象化纖衣服的靜電4 對(duì)靜電效應(yīng)的有效利用靜電復(fù)印laser打印機(jī) 4 靜電學(xué) 研究靜電相互作用及其所呈現(xiàn)的有關(guān)現(xiàn)象的學(xué)科 靜電學(xué)內(nèi)容 1 關(guān)于安全防護(hù) 2 關(guān)于產(chǎn)品防護(hù) 5 一 靜電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) A 靜電與靜電現(xiàn)象B 與靜電學(xué)相關(guān)的物理量及基本概念 電荷與電量 電位與電壓 電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度 電容 電阻與電阻率 電流 介電常數(shù) 絕緣強(qiáng)度 逸出功 6 C 介質(zhì)中的電傳導(dǎo) 氣體中介質(zhì)的電傳導(dǎo) 液體介質(zhì)的電傳導(dǎo) 固體介質(zhì)的電傳導(dǎo)D 物質(zhì)帶電 固體物質(zhì)帶電 粉體物質(zhì)帶電 液體物質(zhì)帶電 氣體物質(zhì)帶電 人體帶電 靜電荷的衰減與累積E 環(huán)境濕度對(duì)靜電的影響 7 二 靜電控制的基本原理與途徑 A 防止靜電產(chǎn)生 生成環(huán)境的控制 溫度 濕度 物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的速度 防止人體帶電 加工環(huán)境材料選用要求 工藝控制 8 B 減少和消除產(chǎn)生的電荷 接地 增濕 中和 摻雜C 減少靜危害 提高產(chǎn)品自身的抗靜電能力 或降低敏感度 屏蔽和接地設(shè)計(jì) 作業(yè)場(chǎng)所的靜電安全 9 D 嚴(yán)格防靜電管理 各級(jí)和各崗位人員靜電防護(hù)工作責(zé)任制 教育培訓(xùn)計(jì)劃實(shí)施 警示裝置與標(biāo)記 符號(hào)的使用 設(shè)施 器材防靜電性能的監(jiān)測(cè) 10 三 靜電安全管理與技術(shù)要求 A 針對(duì)專業(yè)對(duì)設(shè)施 設(shè)備 器材提出靜電性能要求及其檢測(cè)規(guī)定B 人體靜電的防護(hù)要求C 本專業(yè)靜電安全操作規(guī)程D 環(huán)境監(jiān)測(cè)要求E 各級(jí)人員的安全崗位責(zé)任 11 四 靜電防護(hù)操作技能 A 各種防靜電器材 器具的性能要求與使用方法 規(guī)則B 具體工序的防護(hù)操作要求 12 五 靜電測(cè)量的基本方法原理 A 靜電量的測(cè)量B 靜電位的測(cè)量C 電荷衰減特性的測(cè)量D 電阻和電阻率的測(cè)量 13 附件A 1 靜電防護(hù)設(shè)計(jì)原理與方法A 敏感電子元件的防護(hù)設(shè)計(jì)B 敏感電子元器件選擇與控制方法C 敏感組件的靜電防護(hù)設(shè)計(jì)D 整機(jī)產(chǎn)品的靜電防護(hù)設(shè)計(jì) IEC61000 4 2 2 敏感電子產(chǎn)品操作防護(hù)A 靜電防護(hù)工作區(qū)配置及其要求B 防護(hù)操作準(zhǔn)則 14 3 靜電放電敏感度 抗擾度 的試驗(yàn)原理與方法A 敏感元器件的敏感度分類試驗(yàn)B 敏感組件的敏感度試驗(yàn)C 敏感整機(jī)的抗擾度試驗(yàn) 15 4 產(chǎn)品的靜電防護(hù)包裝A 包裝材料靜電性能要求B 靜電防護(hù)包裝等級(jí)C 包裝容器D 包裝操作準(zhǔn)規(guī)E 包裝件儲(chǔ)運(yùn)要求 16 5 靜電損傷失效分析技術(shù)A 失效類型與失效特征B 失效機(jī)理 17 第一章 靜電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 一 靜電與靜現(xiàn)象按照物質(zhì)所帶電荷的存在與變化狀態(tài) 可分為動(dòng)電現(xiàn)象和靜電現(xiàn)象 靜電現(xiàn)象指相對(duì)于觀察者而言所帶電荷處于靜止或緩慢變化的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài) 動(dòng)電現(xiàn)象則與此相反 靜電所引起的磁場(chǎng)效應(yīng)較之電場(chǎng)效應(yīng)可以忽略不計(jì) 靜電可由多種原因產(chǎn)生 如物體間的摩擦 電場(chǎng)感應(yīng) 介質(zhì)極化 帶電微粒依附 18 二 與靜電學(xué)相關(guān)的物理量及其基本概念 電荷與電量電荷 帶電的質(zhì)點(diǎn) 是電量的最小單位e 1 6021892 10 19C電量 表示物體所帶電荷數(shù)量的物理參數(shù) 1C 3 109 靜電制電量單位 C 庫(kù)侖 電位與電壓電位 電場(chǎng)中某點(diǎn)a的電位在數(shù)值上等于單于正電荷從該點(diǎn)經(jīng)過任意路徑移到無限遠(yuǎn) 或零電位點(diǎn) 電場(chǎng)力所做的功U EcosQdl0U WP QWP 位能Q 電荷量 19 電壓 電位差 電場(chǎng)中a b兩點(diǎn)之間電位差 在數(shù)值上等于單位正電荷由a點(diǎn)移動(dòng)b點(diǎn)時(shí) 電場(chǎng)力所做的功 U Ua Ub bEcosQdla 電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng) 電場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式 在每一個(gè)電荷的周圍都存在電場(chǎng) 電荷與電荷之間的相互作用力通過電場(chǎng)進(jìn)行的 電場(chǎng)強(qiáng)度 定量描述電荷周圍空間各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量 在數(shù)值上等于單 20 位負(fù)荷在該點(diǎn)所受的作用力 E F Qo 電容 是導(dǎo)體儲(chǔ)藏電荷的能力的一種表現(xiàn) C Q CU Q C人體電容在50PF 250PF之間 在接地不良時(shí) 表現(xiàn)為一個(gè)孤立導(dǎo)體 而成為帶電體 會(huì)顯現(xiàn)出高達(dá)數(shù)千伏的靜電位 電阻和電阻率電阻 是物體阻礙電流通過的能力 電阻率 電阻系數(shù) 在數(shù)值等于用該物質(zhì)做的長(zhǎng)1米 截面積為1平方毫米的導(dǎo)線 在溫度為20 時(shí)的電阻值 21 電流 電荷的流動(dòng)均叫電流電流強(qiáng)度簡(jiǎn)稱電流傳導(dǎo)電流 金屬導(dǎo)線內(nèi)自由電子的移動(dòng) 運(yùn)流電流 在氣體和液體中 由離子移動(dòng) 極化電流 在電介質(zhì)中 在電場(chǎng)的作用下 被束縛的電荷發(fā)生位移或者極性分子按電場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象 介電常數(shù) 描述電介質(zhì)極化性能的物理量 也是表示物質(zhì)絕緣能力的一個(gè)參數(shù) Eo E 絕緣強(qiáng)度 又稱介電強(qiáng)度 單位厚度的材料被電壓擊穿而失去絕緣性能時(shí) 所需要的電壓數(shù)值 逸出功 使一個(gè)電子從材料的密能處進(jìn)入無 22 場(chǎng)空間所需的最小能量 三 介質(zhì)中的電傳導(dǎo) 氣體介質(zhì)中的電傳導(dǎo)帶電粒子的產(chǎn)生 電子碰撞亞穩(wěn)定原子碰撞光電離熱電離激發(fā)過程 原子或分子從高速運(yùn)動(dòng)的電子獲得能量 從正常的穩(wěn)定狀態(tài) 躍遷至高能級(jí)狀態(tài) 影響氣體擊穿電壓的因素 1 當(dāng)其他因素不變時(shí) 氣體壓強(qiáng)和極間距離d的乘積 Pd值 對(duì)擊穿電壓起決定性影響 2氣體的種類和成份對(duì)擊穿電壓有一定的影響 不同的電離能 23 3 陰極材料及其表面狀況對(duì)擊穿電壓有很大的影響 4 電場(chǎng)分布對(duì)擊穿電壓有影響 5 氣體壓強(qiáng)降低或溫度升高時(shí) 擊穿電壓降低 6 氣體濕度增加時(shí) 擊穿電壓升高 7 外加電壓持續(xù)時(shí)間短 擊穿電壓高 8 有外加電離源時(shí) 擊穿電壓降低 液體介質(zhì)中的電傳導(dǎo)按載流子不同分為 離子電導(dǎo) 膠粒電導(dǎo) 電子電導(dǎo) 24 固體介質(zhì)中的電傳導(dǎo)1 電介質(zhì)極化現(xiàn)象 A 在電場(chǎng)中 介質(zhì)沿電場(chǎng)方向產(chǎn)生偶極距 B 在電場(chǎng)中 介質(zhì)表面產(chǎn)生束縛電荷 2 體積電導(dǎo) 按載流子的不同種類分為離子電傳導(dǎo)和電子電傳導(dǎo) 離子電傳導(dǎo)又可以分為 本征離子電傳導(dǎo)和雜質(zhì)弱束縛離子電傳導(dǎo) 3 表面電導(dǎo) Is GsU 25 四 固體物質(zhì)帶電 研究的對(duì)象是高分子絕緣物質(zhì)帶電和孤立導(dǎo)體導(dǎo)電體帶電所引發(fā)的問題 1 固體接觸帶A 金屬與金屬的接觸帶電U 1 2 e d 25 10 8cm U 接觸電位差E 電子電荷 E 1 6 10 19C 1 2 兩種金屬的逸出功 26 偶電層面電荷密度 0 ed 1 2 面電荷密度c m2d 接觸距離偶電層 0 真空介電常數(shù)8 85 10 10f mB 金屬和無機(jī)半導(dǎo)體的接觸導(dǎo)電1U ed 0 1 NE e2d 0 S d 接觸距離NE 半導(dǎo)體表面態(tài)密度能級(jí) S 表面態(tài)密度能級(jí)ev 金屬逸出功evC 金屬與絕緣體的接觸導(dǎo)電 27 D P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的接觸帶電電子從N型材料向P型材料中漂移 至平衡時(shí)形成p n結(jié)偶電層 U 1 e EF N EF P EF P P型半導(dǎo)體費(fèi)密能級(jí) EF N N型半導(dǎo)體密能級(jí) E 金屬與高分子固體的接觸帶電金屬的逸出功較低 電子將向高分子材料中漂移 并在一定的深度區(qū)域內(nèi)形成帶電區(qū) 金屬高分子固體入 28 F 兩種均勻固體介質(zhì)的接觸帶電a 載流子為電子b 移動(dòng)的載流子為離子兩個(gè)絕緣體相接觸 由于界面上水的吸附 水的一部分分解為H 和0H 物體表面的雜質(zhì) 污染物因吸水而分解 也會(huì)產(chǎn)生大量離子 并在接觸界面垂直的方向上形成離子濃度差 接觸后離子從濃度高的一方向濃度低的一方擴(kuò)散在界面?zhèn)刃纬膳茧妼?29 2 固體分離帶電相接觸的兩個(gè)物體 在其間的電荷遷移將因接觸偶電層的出現(xiàn)逐漸達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí) 從外部看是不帶電的 如果使兩個(gè)接觸的固體突然分離 它們將分別帶上電量相等而符號(hào)相反的電荷 a 物體摩擦帶電AB是接觸與分離兩種帶電方法的合成 30 在分離的瞬間偶電層將發(fā)生畸變 使分離處局部電場(chǎng)強(qiáng)度劇烈增加 促使極板間電荷倒流 電量發(fā)生傳導(dǎo)中和 對(duì)于導(dǎo)體材料 電荷可以自由移動(dòng) 由于傳導(dǎo)中和的原理 分離后電量很少 對(duì)于非導(dǎo)體材料 分離后偶電層大部分電荷仍積存表面 如果電量很大 局部形成高電壓 當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過氣隙中的氣體擊穿電壓強(qiáng)度時(shí) 將形成氣體放電 引起放電中和受限于空隙間空氣的絕緣強(qiáng)度 31 b 靜電序列IEEEStdC62 47 32 c 靜電序列反應(yīng)下述特性 A 任意兩種物質(zhì)相互摩擦后 位居前面的帶正電 位居后面的帶負(fù)電 B 種物質(zhì)在靜電序列表上的位置越遠(yuǎn) 摩擦后產(chǎn)生的電位差越大d 固態(tài)導(dǎo)體的感應(yīng)帶電 靜電感應(yīng)現(xiàn)象 一端帶感應(yīng)者異性的電荷 一端帶與感應(yīng)者相同的電荷 e 固體其它帶電方式 斷裂帶電 剝離帶電 壓電帶電 熱電帶電 電解帶電 駐極體 33 3 粉體物質(zhì)帶電機(jī)理 快速流動(dòng)或抖動(dòng) 振動(dòng)等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的粉體與管路器壁 傳送帶之間的磨擦 碰撞 分離以及粉體自身顆粒之間的相互磨擦 碰撞分離 固體斷裂 破碎分離等因素所致 粉體的靜電帶電往往是一些工業(yè)部門燃燒 爆炸事故的重要成因 4 液體物質(zhì)帶電 機(jī)理 液體中有離子存在 在邊界層上形成偶電層 這種偶電層電子力學(xué)作用而分離時(shí) 將會(huì)導(dǎo)致液體物質(zhì)帶電 金屬管偶電層金屬管 34 帶電方式 1 沖流起電2 沉隆起電3 噴霧起電4 濺潑起電5 氣體物質(zhì)帶電純凈的氣體在通常條件下不會(huì)引起帶電 當(dāng)氣體中混有懸浮體微粒時(shí) 在高壓氣力噴出后成氣液混合物引起帶電 屬于液體噴射中的噴霧帶電 金屬類導(dǎo)體物質(zhì)由于具有高的電導(dǎo)率 一旦發(fā)生靜電放電 會(huì)將所積累的靜電能量幾乎一下子放出 從而引起燃燒和爆炸事故 對(duì)于塑料 橡膠 化纖等絕緣體 由于本身導(dǎo)電性能差 35 發(fā)生靜電效電時(shí) 僅能泄放一小部分能量 通常認(rèn)為5KV之下靜電位時(shí) 成為點(diǎn)火源的可能性不大 6 人體帶電A 人是一個(gè)特殊的導(dǎo)體 表現(xiàn)為人的活動(dòng)性從事有關(guān)操作或身體活動(dòng) 具有很大的行為不定性 人的導(dǎo)體性質(zhì)表現(xiàn)為人體對(duì)通過的電流具有一定的阻值范圍 人既可以發(fā)生接觸帶電 又可發(fā)生感應(yīng)帶電 因與地面接觸情況的差異 表現(xiàn)為不同的人體對(duì)地電容值 36 人體帶電方式 A 摩擦帶電 衣服 鞋子與其他物體 地面摩擦 使衣服 鞋子帶電再通過傳導(dǎo)和感應(yīng) 最終使人體各部分呈帶電狀態(tài) 衣服 鞋子 手套等相互之間摩擦而產(chǎn)生靜電 通過傳導(dǎo)或感應(yīng) 最終使人體各部分呈帶電狀態(tài) 人在脫衣服 鞋 帽 手套時(shí) 由于剝離而起電 通過傳導(dǎo)或感應(yīng) 引起人體呈帶電狀態(tài) 人體活動(dòng)起電結(jié)果 37 B 感應(yīng)帶電 當(dāng)人靠近帶電體時(shí) 由于靜電感應(yīng)原理而使人體感應(yīng)帶電C 傳導(dǎo)起電 a 人直接接觸帶電物體時(shí) 或接近帶電體發(fā)生靜電放電時(shí) 使帶電體的電荷轉(zhuǎn)移到人體 b 人在帶有靜電微粒粉體和霧狀液?？臻g和工作時(shí) 帶電的粉塵 霧 灰塵或離子等吸附人體之上 使人體及衣服帶電 38 人體帶電容量的計(jì)算 人體帶電量 q IoRC 1 e t RC 人體電位 U q c IoRC 1 e t RC 當(dāng)t Umax IoR人體的放電電流 i Io 1 e t RC 人體存儲(chǔ)的靜電能量 W 1 2cu2 39 人體靜電的危害 人體電擊 引起火災(zāi)和爆炸 對(duì)靜電敏感電子產(chǎn)品的工作造成障害 A 人體靜電能量泄放時(shí)間極短 僅為零點(diǎn)幾微秒級(jí) 瞬時(shí)脈沖高 平均功率達(dá)千瓦之上 足以燒毀敏感元器件 B 人體靜電位位高達(dá)數(shù)百 數(shù)千甚至上萬伏特 使電子元器件發(fā)生電擊穿 包括硬擊穿和軟擊穿 影響人體帶電的因素 人體電阻和人體電容 人體對(duì)地電阻主要由鞋 襪和地面狀況決定 人體帶電電位受人體對(duì)地電容影響大 U q c受鞋底的厚度影響大 人體帶電受所穿服裝的影響 與服裝原料的帶電序列 吸附帶電質(zhì)點(diǎn) 吸濕性多種因素有關(guān) 環(huán)境濕度對(duì)人體電位有重要影響 40 五 靜電荷的衰減和累積 衰減的途徑 A 中和 中和的作用一般通過空氣發(fā)生的 異性相吸的原理 B 泄漏 泄漏作用通過帶電體本身及與之相連的其他物體將電荷泄漏至大地 泄漏是電荷衰減的主要途徑 衰減過程總是伴隨著靜電荷的產(chǎn)生過程而同時(shí)發(fā)生 是相互的動(dòng)態(tài)平衡 41 六 環(huán)境濕度對(duì)靜電的影響 機(jī)理 介質(zhì)物體在潮濕空氣中發(fā)生水分吸附現(xiàn)象 導(dǎo)致介質(zhì)物體表面電導(dǎo)率提高 從而使靜電荷泄放能力增強(qiáng) 靜電防護(hù)有關(guān)標(biāo)志如下 42 七 靜電防護(hù)主要內(nèi)容 表3 1各項(xiàng)防護(hù)措施綜合表 43 44 45 46 47 48 49 50 靜電防護(hù)的兩個(gè)方面 安全防護(hù)和產(chǎn)品防護(hù) 靜電防護(hù)的三個(gè)目的 a 保證人員和生產(chǎn)b 場(chǎng)所的安全 防止火災(zāi)與爆炸提高工藝成品率c 確保產(chǎn)成品的工作可靠性 51 八 靜電的危害模式 1 靜電庫(kù)侖力作用危害對(duì)于電子產(chǎn)品而言 而吸附塵埃2 靜電放電危害a 引發(fā)大災(zāi)b 人體電擊c 產(chǎn)品損害d 干擾電子產(chǎn)品正常工作3 靜電感應(yīng)危害 感應(yīng)高壓化4 靜電放電對(duì)電子產(chǎn)品的危害A 特點(diǎn) 1 隱蔽性 人體1 2KV靜電電位 人無直觀觀覺電子無器件在不知不覺中受到損傷 52 2 失效分析的復(fù)雜性3 損傷的潛在性4 損傷的隨機(jī)性 可能在任一環(huán)節(jié)發(fā)生5 對(duì)靜電危害在認(rèn)識(shí)上的5個(gè)階段第一階段 二次世界大戰(zhàn)時(shí) 雷達(dá)上硅檢波管被燒毀第二階段 20世紀(jì)60年代 MOS電路應(yīng)用 二氧化硅膜 0 1 0 15um 被損壞第三階段 20世紀(jì)70年代 汽車收音機(jī)投入使用 汽車在行駛中產(chǎn)生的靜電荷在車體上積累 并產(chǎn)生靜電放電 其所產(chǎn)生的電磁波進(jìn)入收音機(jī) 將晶體管e b極損壞 于是對(duì)于靜電放電的雜波頻譜干擾損害的嚴(yán)重性的認(rèn)識(shí) 第四階段 20世紀(jì)70年代后期 集成電路廣泛應(yīng)用 引發(fā)出各類輸入保護(hù)回路的設(shè)計(jì) 第五階段 集成電路規(guī)模不斷擴(kuò)大 膜片越來越薄 為靜電防護(hù)工作提出了新的課題 53 表3 5一些器件類型的靜電敏感電壓值 54 6 電子產(chǎn)品靜電防護(hù)領(lǐng)域的擴(kuò)展 幾乎包括電子產(chǎn)品的全部7 電子元器件靜電損傷的失效類型A 突發(fā)性完成失效B 潛在性緩慢失效8 電子元器件靜電損傷失效機(jī)理A 熱二次擊穿又叫雪崩衰減 由于半導(dǎo)體材料的熱時(shí)間常數(shù)比靜電放電脈沖的瞬變時(shí)間長(zhǎng) 熱量不易擴(kuò)散 在器體內(nèi)形成大的溫度梯度B 金屬導(dǎo)電層熔化 鍵合引線燒熔 55 C 介質(zhì)擊穿 電壓超過介質(zhì)的擊穿電壓不可恢復(fù)的可恢復(fù)的 源電流增大 有潛在的缺陷D 氣體電弧放電 使金屬汽化開路 形成金屬球E 表面擊穿 在結(jié)的周圍有源電流通路F 體擊穿 使結(jié)的參數(shù)發(fā)生很大改變 局部高溫使摻雜擴(kuò)散 見下表 56 表3 6靜電放電損傷與元器件結(jié)構(gòu)特征的關(guān)聯(lián)性 57 58 59 8 失效分析 MOS管 靜電放電能損MOS結(jié)構(gòu)的氧化物層 是一種永久性損傷結(jié)型半導(dǎo)體 在反偏情況下 比較容的耗盡層有較大的電壓降 由于幾何效應(yīng) 電流分布不是完全均勻 耗盡區(qū)上升快 非本征半導(dǎo)體才成為本征半導(dǎo)體材料 膜電阻器 金屬熔層 阻值漂移金屬化條 焦耳熱而燒毀鈍化場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu) 邏輯亂 壓電晶體 機(jī)械應(yīng)力超過限度 小距離電極結(jié)構(gòu) 電弧放電 性能降低 開路 9 靜電荷源 見下表 60 表3 7電子產(chǎn)品生產(chǎn)場(chǎng)所中的靜電荷源 61 62 10靜電位水平 表3 8電子產(chǎn)品生產(chǎn)操作中的靜電位水平 63 九 電子產(chǎn)品的靜電防護(hù) 1 特點(diǎn) a 需在在產(chǎn)品工作壽命的全過程進(jìn)行防護(hù)b 需要從設(shè)計(jì)開始到加工 制造 使用 維護(hù)的所有環(huán)節(jié)上進(jìn)行防護(hù) c 需要從組成組件和元器件中對(duì)靜電危害最敏感的部件確定所需的防護(hù)水平 d 需要由所有相關(guān)人員共同參與實(shí)施防護(hù)措施 包括軟硬兩方面的措施 64 2 電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)設(shè)計(jì) a 元器件防護(hù)設(shè)計(jì)b 印刷電路板組件防護(hù)設(shè)計(jì)c 電子整機(jī)和系統(tǒng)的防護(hù)設(shè)計(jì)3 元器件靜電防護(hù)設(shè)計(jì)a CMOS器件的靜電防護(hù)設(shè)計(jì)如下圖所示 65 4 電子整機(jī)與系統(tǒng)的靜電防護(hù)設(shè)計(jì) a 將所有電纜予以屏蔽并盡量減少其長(zhǎng)度 b 盡量減少面板和固緊裝置上的機(jī)械開口以及孔 縫等 c 將所有的暴露元器件和金屬構(gòu)件接地 d 利用導(dǎo)電襯墊或類似的零件來密封門和面板上的開口 e 前面板上的安裝零件盡量使用凹式的 以減少靜電放電事件的可能性 f 在設(shè)備上提供接地腕帶的接頭以方便操作人員接地使用 g 接口電路盡量采用對(duì)靜電放電不敏感的元器件h 與靜電放電敏感電路連接的設(shè)備外接連接器應(yīng)采用靜電放電保護(hù)帽 蓋 結(jié)構(gòu) 66 i 安裝印制線路板組件的面板應(yīng)采用金屬制成件并接地 其上的邊接端子應(yīng)為凹式的 j 機(jī)內(nèi)元器件和組件的布置應(yīng)將靜電放電敏感元器件遠(yuǎn)離能產(chǎn)生靜電場(chǎng)的部件 如排風(fēng)扇等 k 靜電放電敏感產(chǎn)品應(yīng)設(shè)置與大地或大系統(tǒng)金屬外殼相連接的接地端子 l 在設(shè)計(jì)含有鍵盤 控制板 手動(dòng)控制器或鎖鍵系統(tǒng)時(shí) 應(yīng)做到能使操作人員的人體靜電荷直接散逸到接地機(jī)殼 而使靜電放電敏感元器件被旁路 此外 還可以考慮利用去耦電容器 邊界保護(hù)環(huán) 局部屏蔽等 67 為了實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)操作的上述目的 通常需同時(shí)具備4個(gè)條件 a 訓(xùn)練有素并穿戴防靜電衣服 鞋 帽和佩戴防靜電腕帶的操作人員 b 受控和滿意的環(huán)境條件 包括濕度 溫度 氣壓 電磁 接地等 c 滿足防靜電性能要求的工具 器具 材料和加工設(shè)備 儀表 d 一套行之有效并得到貫徹實(shí)施的管理制度和操作程序 方法 5 電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)操作 68 7 防靜電操作系統(tǒng)組成件的靜電性能要求 表3 15防靜電操作系統(tǒng)組成件的靜電性能要求 69 70 71 72 73 8 靜電防護(hù)操作的一般準(zhǔn)則 1 應(yīng)在靜電防護(hù)環(huán)境條件下進(jìn)行操作a 所有靜電敏感產(chǎn)品的加工 裝聯(lián) 檢測(cè) 包裝與拆包裝等操作都必須在防靜電工作區(qū)內(nèi)進(jìn)行 一般還應(yīng)在防靜電工作臺(tái)上進(jìn)行 b 凡進(jìn)入防靜電工作區(qū)的所有電元器件都應(yīng)視為靜電放電敏感元器件來對(duì)待 c 在裝配未采用防靜電包裝的零部件時(shí) 應(yīng)在消除靜電后才允許進(jìn)行防靜電工作區(qū) 2 靜電敏感產(chǎn)品的包裝 防護(hù) 運(yùn)輸 存儲(chǔ)和標(biāo)志通則 a 凡存儲(chǔ) 運(yùn)輸靜電放電敏感產(chǎn)品 只能在妥善的防靜電包裝條件下進(jìn)行 74 b 凡未包裝在靜電防護(hù)容器內(nèi)的靜電敏感產(chǎn)品 應(yīng)予以拒收 c 當(dāng)需要把靜電敏感產(chǎn)品從防護(hù)包裝容器中取出時(shí) 必須在靜電防護(hù)工作臺(tái)上進(jìn)行 d 在靜電敏感產(chǎn)品的防護(hù)罩或包裝件打開之前 應(yīng)在防靜電工作臺(tái)上 利用離子風(fēng)進(jìn)行中和 以使包裝件上的靜電荷得到消除 另一方面 這些電荷可能被接地的人員接觸包裝件時(shí)泄漏掉 e 未投入使用的靜電敏感產(chǎn)品 應(yīng)以擋板 支架 非腐蝕性導(dǎo)電泡沫塑料 保護(hù)罩或防護(hù)包裝等對(duì)其進(jìn)行防護(hù)隔離 f 應(yīng)保證在靜電防護(hù)工作區(qū)內(nèi)使用的所有容器在使用之前或使用期間接地 或直接接地 或借助于與一個(gè)適當(dāng)?shù)慕拥胤雷o(hù)表面接觸來實(shí)現(xiàn)接地 75 g 靜電敏感產(chǎn)品出 入庫(kù)房 都必須在靜電防護(hù)包裝條件下進(jìn)行 h 必要時(shí) 應(yīng)使用離子風(fēng)來消除靜電敏感產(chǎn)品包裝件運(yùn)輸中產(chǎn)生的電荷 i 對(duì)于靜電敏感產(chǎn)品的圖紙 應(yīng)當(dāng)標(biāo)志上靜電敏感符號(hào) 警示標(biāo)記 以及可供使用的操作程序 j 在制造 加工 組裝和檢查的工作說明書中 應(yīng)對(duì)靜電敏感產(chǎn)品加以標(biāo)明 并寫明這些產(chǎn)品只能由經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員來操作 k 靜電敏感產(chǎn)品的包裝件上 應(yīng)做出標(biāo)記 l 已用過的舊包裝容器 禁止重復(fù)使用 3 人員防護(hù)要求a 操作靜電敏感產(chǎn)品的人員應(yīng)戴防靜電工作服 并對(duì)這種工作服的適用性能定期進(jìn)行檢測(cè) 普通的人造纖維服裝應(yīng)被認(rèn)為是一種潛在的靜電危害 不可穿用 76 如使用手套和指套 它們應(yīng)用防靜電材料制成 并符合靜3 15所列出的性能 b 操作人員必須佩戴靜電腕帶 腕帶必須與皮膚有良好的接觸并接入可靠的防靜電接地系統(tǒng)中 c 在重要工位上應(yīng)配備腕帶監(jiān)視器 以隨時(shí)監(jiān)視是否處于正常狀態(tài) d 在不能使用接地腕帶的情況下 操作人員在維修靜電敏感設(shè)備時(shí) 在把靜電敏感元器件去掉防護(hù)包裝之前 自己應(yīng)首先接地 e 操作靜電敏感產(chǎn)品的人員應(yīng)避免在靜電敏感產(chǎn)品附近進(jìn)行能產(chǎn)生靜電的身體活動(dòng) 包括擦鞋底 穿和脫工作服等 f 在任何場(chǎng)合中 均不允許未加防護(hù)的人員接觸靜電敏感元器件 77 4 人員上崗規(guī)定凡操作靜電敏感產(chǎn)品的人員 包括采購(gòu) 保管 儲(chǔ)運(yùn) 加工 檢測(cè) 維修 使用等 上崗前均要經(jīng)過專門的培訓(xùn) 并通過考核證明能勝任此項(xiàng)工作 當(dāng)靜電敏感產(chǎn)品被去掉了保護(hù)罩或防護(hù)包裝之后 沒受過專門培訓(xùn)的人員是不允許操作產(chǎn)品的 5 操作注意事項(xiàng)a 手拿靜電敏感元器件時(shí) 應(yīng)避免觸及其引線和接線片 b 服裝 圖紙資料等物品不得接觸靜電敏感元器件 c 操作過程中應(yīng)盡量減少對(duì)靜電敏感產(chǎn)品及其部件的接觸次數(shù) 78 d 當(dāng)從防護(hù)包裝容器或保護(hù)罩中取出靜電敏感產(chǎn)品時(shí) 避免觸及其外殼或其引線 e 裝聯(lián)電子設(shè)備主機(jī)板時(shí) 不得使用普通電動(dòng)起子 f 在手工焊接時(shí) 應(yīng)采用防靜電低壓恒溫烙鐵 在焊接國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn) GJB1649 93規(guī)定的I類靜電放電敏感元器件 敏感閾值電壓在2000V以下 時(shí) 應(yīng)在拔掉烙鐵電源插頭后進(jìn)行 g 試驗(yàn)檢測(cè)靜電敏感電子產(chǎn)品時(shí) 在接觸元器件時(shí)之前 試驗(yàn)設(shè)備的接頭應(yīng)被短暫的接地 h 用刷子人工清潔靜電敏感電子產(chǎn)品時(shí) 只能使用天然毛刷并且應(yīng)用離子風(fēng)直接面對(duì)被清潔區(qū)域上方以清除靜電源 i 若可行 所有自動(dòng)清潔設(shè)備應(yīng)被接地 并且在清潔操作期間靜電敏感元器件的引線和被線端子應(yīng)被短接在一起 79 j 清潔處理靜電敏感電子產(chǎn)品時(shí) 凡在可行之處應(yīng)使用導(dǎo)電的清潔溶劑 k 使用例如丙酮 酒精或其他清潔溶劑清洗靜電放電防護(hù)材料時(shí) 應(yīng)當(dāng)遵守有關(guān)注意事項(xiàng) 這些溶劑的使用 還可能降低某些防護(hù)材料的效能 特別是那些能滲出表面以吸收空氣中水分形成潮濕層的防護(hù)材料 l 除專門設(shè)計(jì)的供在電源接通情況下拆換組件的設(shè)備外 當(dāng)敏感產(chǎn)品組件往 從 設(shè)備上裝 拆下 時(shí) 應(yīng)斷開設(shè)備電源 裝上前或拆下臺(tái)的敏感產(chǎn)品組件應(yīng)置于臨時(shí)防靜電工作面上 6 操作環(huán)境及其他要求a 在防靜電工作臺(tái)上不允許堆放塑料盒 片 橡膠 書本 紙板 資料 文具 玻璃等易于產(chǎn)生靜電的雜物 必要的圖紙 資料等應(yīng)裝入防靜電文具袋內(nèi) 80 b 裝夾圖紙資料 工作說明書等時(shí) 不允許使用由普通塑料薄膜制成的袋子 或是塑料封皮 c 從產(chǎn)品成品率 經(jīng)濟(jì)花費(fèi)和靜電防護(hù)需要等方面來權(quán)衡選取可控制的環(huán)境溫濕度 通常濕度以RH為60 左右為宜 溫度可以15 35攝氏度范圍內(nèi) 7 設(shè)備 工具要求a 不具備防靜電功能的工具 器具 應(yīng)放在防靜電臺(tái)墊上 并置于離子風(fēng)靜電消除器的作用范圍之內(nèi) b 在防靜電工作區(qū)內(nèi)使用的電動(dòng)工具 設(shè)備和夾具 應(yīng)被正確的接地 接地電氣設(shè)備應(yīng)通過一個(gè)接地插頭 而不是通過防靜電工作臺(tái)表面 8 現(xiàn)場(chǎng)操作要求在防靜電工作區(qū)之外進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí) 應(yīng)使用由防靜電維修包所構(gòu)成的臨時(shí)性局部防靜電工作區(qū)域 81 9 敏感產(chǎn)品的靜電防護(hù)包裝作用 a 限制摩擦靜電的發(fā)生 b 提供對(duì)靜電場(chǎng)和靜電放電的屏蔽 c 防止產(chǎn)品與帶電的物體或帶電的人體直接接觸而產(chǎn)生放電 d 外表面上電荷的排泄 防護(hù)材料類別 1 靜電導(dǎo)體材料 表面電阻率小于1 105 或體電阻率小于1 103 cm靜電屏蔽材料 表面電阻率小于1 104 或體電阻率小于1 103 cm 2 靜電耗散材料 表面電阻率大于1 105 但小于1 1012 cm或體積電阻率大于104 cm但小于1011 cm 82 3 抗靜電材料 表面電阻率大于1 109 但小于1 1014 4 絕緣材料 表面電阻率大于1 1012 cm或體電阻率大于1011 cm靜電敏感產(chǎn)電子產(chǎn)品的防護(hù)包裝 83 包裝防護(hù)操作的一般準(zhǔn)則 a 投入包裝之前應(yīng)首先核對(duì)所使用的包裝防護(hù)材料是否符合包裝圖紙規(guī)定 b 對(duì)于靜電放電敏感電子元器件和組件進(jìn)行包裝 只能在防靜電工作區(qū)內(nèi)進(jìn)行 c 包裝操作人員應(yīng)經(jīng)受過專門的知識(shí)技能培訓(xùn) d 進(jìn)行屏蔽包裝時(shí) 屏蔽層不管是作為復(fù)合結(jié)構(gòu)層 還是作為袋或疊層 或作為阻隔材料 它的導(dǎo)電表面不應(yīng)與裸露的敏感產(chǎn)品表面相接觸 e 靜電敏感電子產(chǎn)品包裝工作的第一步是單元包裝 這是指對(duì)經(jīng)過或未經(jīng)過防護(hù)處理的單個(gè)產(chǎn)品或一定數(shù)量的同種產(chǎn)品進(jìn)行最初的捆 包或裝入容器 以構(gòu)成一個(gè)完整的包裝件 單元包裝之前 應(yīng)用與產(chǎn)品進(jìn)行直接接觸的防護(hù)材料對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行裹包或緩沖墊襯 84 f 每個(gè)單元包裝件上應(yīng)貼上敏感產(chǎn)品警示標(biāo)記 該標(biāo)記由警示符號(hào) 如第2章所示 和下述文字組成 注意靜電放電敏感產(chǎn)品 除在防靜電工作區(qū)內(nèi)不得打開 g 當(dāng)將兩個(gè)或兩個(gè)以上的同種產(chǎn)品的單元包裝以包 捆 裝箱等形成按照包裝圖紙的規(guī)定形成中間包裝時(shí) 或再進(jìn)一步構(gòu)成外包裝件時(shí) 均應(yīng)在包裝件上貼上靜電放電敏感產(chǎn)品的警示標(biāo)記 最新版的IEC標(biāo)準(zhǔn)草案 IEC 15D 47 CD 還推薦在符號(hào)下面注明包裝功能 一代表包裝功能的字母 S 靜電屏蔽包裝D 靜電耗散包裝A 不產(chǎn)生靜電的包裝C 導(dǎo)靜電包裝 85 h 可供重復(fù)使用的包裝敏感產(chǎn)品容器 在每次使用之前應(yīng)對(duì)其防護(hù)性能進(jìn)行檢測(cè) 以確定其符合規(guī)定的要求 i 封口包裝袋時(shí)不允許使用膠帶進(jìn)行粘接 以防膠帶從袋上撕下時(shí)產(chǎn)生撕裂靜電 j 施行單元包裝之前或拆包裝之后 靜電敏感產(chǎn)品在工序間流通時(shí) 必須在防護(hù)狀態(tài)下 例如裝入周轉(zhuǎn)箱 帶蓋托盤 用防護(hù)材料裹包或收縮包裝操作 l 為防止在包裝材料表面上形成不希望的絕緣層 不要使用防靜電噴霧劑 4 防靜電包裝件運(yùn)輸 存儲(chǔ)的一般準(zhǔn)則 a 凡貼有靜電敏感標(biāo)記的包裝件 在運(yùn)輸裝卸過程中 應(yīng)絕對(duì)注意文明操作 不允許掉 落 摔 拋等 不得使單元包裝件和中間包裝件任意散落 86 b 包裝件在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中 應(yīng)注意遠(yuǎn)離強(qiáng)磁性物質(zhì)和放射性物質(zhì) 以防止電磁和放射危害 c 包裝件在運(yùn)輸和存儲(chǔ)過程中 應(yīng)注意防止過度巔振或受到其他堅(jiān)硬物體碰撞 d 入庫(kù)包裝件應(yīng)檢查其靜電敏感警示標(biāo)記是否完好 否則應(yīng)予以修補(bǔ) e 入庫(kù)時(shí)應(yīng)檢查其原有包裝狀態(tài)是否完好 已經(jīng)拆散者應(yīng)拒絕入庫(kù) f 庫(kù)存靜電敏感產(chǎn)品的貨架上 應(yīng)在容易看到的地方貼上敏感警示標(biāo)記 在沒設(shè)專門庫(kù)房時(shí) g 存放有靜電敏感包裝件的庫(kù)房 其相對(duì)濕度不得低于40 推薦值為 50 60 h 凡對(duì)靜電敏感產(chǎn)品擁有量較多的單位 包括生產(chǎn) 使用或其他單位 應(yīng)專門設(shè)置靜電敏感產(chǎn)品倉(cāng)庫(kù) 其溫 濕度和靜電 接地 地板 存放架 運(yùn)輸小車等要求應(yīng)具備防靜電工作區(qū)的水平 87 i 因老產(chǎn)品 配料 投產(chǎn)前檢查等需要 打開包裝件時(shí) 應(yīng)在防靜電工作內(nèi)進(jìn)行 操作人員應(yīng)具備人身防護(hù)條件 j 凡拆去靜電防護(hù)包裝的產(chǎn)品 盛于具有防靜電性能的周轉(zhuǎn)容器中 不得隨意使用普通塑料袋和紙袋 不允許隨意放在盤 盒 抽屜中 也不允許放入業(yè)經(jīng)使用的舊包裝容器內(nèi) 可提供重復(fù)使用并經(jīng)過再次檢查確證合格者除外 k 已拆去包裝的裸體靜電敏感元器件在裝配工序上流通 應(yīng)使其全部引出線處于等電位 例如將其軟引線擰扎在一起或以等電位的金屬箔包裹 金屬箔的電阻率應(yīng)在108 以下 將硬引線元器件裹入防靜電緩沖發(fā)泡塑料中等 然后 再將產(chǎn)品放入防護(hù)周轉(zhuǎn)容器 l 倉(cāng)儲(chǔ)人員應(yīng)經(jīng)受過防靜電知識(shí)培訓(xùn) 88 m 倉(cāng)儲(chǔ)人員應(yīng)穿防靜電工作服 n 在領(lǐng) 發(fā)貨清點(diǎn)防靜電包裝件內(nèi)敏感產(chǎn)品數(shù)目時(shí) 不準(zhǔn)打開單元包裝 o 對(duì)靜電敏感產(chǎn)品進(jìn)行配料作業(yè) 必須在防靜電工作區(qū)內(nèi)進(jìn)行 操作人員還應(yīng)有人身靜電防護(hù)措施 并盡可能按原有包裝配制 當(dāng)因缺數(shù)補(bǔ)額不得不拆去單元包裝時(shí) 應(yīng)按上述k款處置 10 實(shí)用防靜電包裝物品 1 包裝材料 a 外部涂敷化學(xué)抗靜電劑 b 內(nèi)添化學(xué)抗靜電劑 c 內(nèi)添加炭黑特定用途為 I 類阻隔材料 預(yù)定用于微電路 某些半導(dǎo)體器件 如微波二極管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管 敏感的 89 膜電阻器和其他需要防護(hù)小型電子元器件的防護(hù)包裝 具有防水蒸氣 防靜電 防電磁的功能 但不透明 II 類阻隔材料 預(yù)定用于透明的防護(hù)包裝 具有防水和靜電耗散功能 III 類阻隔材料 預(yù)定用于透明的防護(hù)包裝 具有防水和電磁屏蔽功能 2 包裝袋 90 1 目的 a 防止人體電擊事故及由此引起的二次事故的發(fā)生 b 防止帶電的人體放電成為氣體 粉體 液體的點(diǎn)火源并由此引發(fā)燃爆事故的出現(xiàn) c 防止帶電的人體放電造成靜電敏感電子元器件或其他敏感產(chǎn)品 硅片 感應(yīng)膠片等 的擊穿損壞 2 人體靜電防護(hù)的主要措施 a 接地 I 使用導(dǎo)電性地面或?qū)щ娦缘靥?并且人員穿上防靜電鞋襪 形成組合接地 II 戴防靜電腕帶接地b 服裝防護(hù)c 環(huán)境防護(hù) 11 人體的靜防護(hù) 91 3 產(chǎn)品附著靜電帶電的防護(hù)機(jī)理 帶電塵埃粒子在產(chǎn)品上形成靜電沉積 措施 潔凈廠房4 靜電防護(hù)措施的檢查要求 92 12 防靜電制品 1 控制靜電荷的產(chǎn)生2 清除靜電 a 接地 b 提高周圍環(huán)境濕度 c 增加材料電導(dǎo)率3 防靜電制品所使用材料的分類 見下表 93 二 接地技術(shù) 一 接地的概念 地 任何一點(diǎn)的電位按慣例取為零的大地或?qū)щ娢矬w 接地 把物體電氣連接到地 即連接到能供給或接受大量電荷的物質(zhì) 例如 地面 艦船或運(yùn)載工具 設(shè)備的外殼 地包括大地 也包括參考地接地是為了給流向大地的電流提供一條有效的低阻抗通路 94 二 靜電接地 目的 使物體與大地之間構(gòu)成電氣上的泄漏通路 將物體上因故發(fā)生的靜電荷及時(shí)泄漏至大地 防止物體上靜電荷的積累 限制帶電物體的靜電電位上升 從而限制電由此產(chǎn)生的靜電放電 方式 A 硬接地 物體直接或通過低阻抗同大地相連接 B 軟接地 物體通過一個(gè)足夠高的阻抗接往大地 以便發(fā)生觸電事故時(shí)把電流限制在人身安全電流之下 95 類型 A 直接接地 將金屬導(dǎo)體與大地進(jìn)行導(dǎo)電性連接 B 間接接地 為了使金屬導(dǎo)體外部靜電導(dǎo)體和靜電亞導(dǎo)體進(jìn)行靜電接地 將其表面的全部或局部與接地的金屬導(dǎo)體緊密相連 C 跨接接地 通過機(jī)械或化學(xué)方法把金屬物體間進(jìn)行結(jié)構(gòu)固定 從而使兩個(gè)或兩個(gè)以上互相絕緣的金屬導(dǎo)體進(jìn)行導(dǎo)電性連接 建立一個(gè)供電流流動(dòng)的低阻抗通路 然后再接地 對(duì)象 a 設(shè)施