靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、靜電靜電防護(hù)防護(hù)基礎(chǔ)基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)一、什么是靜電靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)靜電靜電( (ElectrostaticElectrostatic，static electricitystatic electricity) ) 通俗地來說，靜電就是靜止不動(dòng)的電荷。它一般存在于物體的表面。是正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果。靜電是通過電子或離子轉(zhuǎn)移而形成的。靜電可由物質(zhì)的接觸和分離、靜電感應(yīng)、介質(zhì)極化和帶電微粒的附著等物理過程而產(chǎn)生。傷害結(jié)果：u突發(fā)性失效10%零件突然失效u 潛在性失效90零件電參數(shù)微變，使用 壽命變短。難以檢測，危害性更大 一般來說，靜電只有在發(fā)生靜電放電時(shí)，才會(huì)對(duì)元器件造成

2、傷害和損傷。靜電傷害的形式： 靜電吸附灰塵，降低元器件絕緣電阻（縮短壽命）。 靜電放電（ESD）破壞，造成電子元件失效。 靜電放電產(chǎn)生的電磁場對(duì)電子元器造成電磁干擾。靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)二、什么是靜電放電靜電放電（靜電放電（Electrostatic DischargeElectrostatic Discharge，ESDESD） 處于不同靜電電位的兩個(gè)物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移就是靜電放電。這種轉(zhuǎn)移的方式有多種，如接觸放電、空氣放電。 靜電放電的特點(diǎn)： l 高電壓幾百伏幾萬伏l 持續(xù)時(shí)間短（幾百納妙）l 低能量幾十幾百微焦耳l 快速的電流上升時(shí)間幾十納秒 靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)人體電位（人體電位（KVKV

3、）電擊感度電擊感度1.01.0沒有感覺沒有感覺2.02.0手指外側(cè)有感覺，但不疼痛手指外側(cè)有感覺，但不疼痛2.52.5有針刺感、哆嗦感、但不疼痛有針刺感、哆嗦感、但不疼痛4.04.0有較強(qiáng)針刺感，手微疼痛；光有較強(qiáng)針刺感，手微疼痛；光暗時(shí)能見到放電微光暗時(shí)能見到放電微光5.05.0從手掌到腕部感到疼痛從手掌到腕部感到疼痛6.06.0手指感到劇痛，腕部有強(qiáng)烈的手指感到劇痛，腕部有強(qiáng)烈的電擊感電擊感7.07.0手指、手掌劇痛，有麻木感手指、手掌劇痛，有麻木感靜電放電的主觀感受靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)三、靜電的產(chǎn)生 靜電產(chǎn)生的方式有很多，如接觸、摩擦、沖流、冷凍、電解、壓電、溫差等，但主要是兩種形式，即p

4、摩擦產(chǎn)生靜電摩擦產(chǎn)生靜電( (圖圖1)-1)-受材料性質(zhì)、濕度、接觸受材料性質(zhì)、濕度、接觸面積、接觸壓力、分離速度、表面積、接觸壓力、分離速度、表面潔凈度等因素影響面潔凈度等因素影響 p 感應(yīng)產(chǎn)生靜電感應(yīng)產(chǎn)生靜電( (圖圖2) 2) 圖1圖2靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)序序號(hào)號(hào)材料材料序號(hào)序號(hào)材料材料序號(hào)序號(hào)材料材料正電荷方向正電荷方向 8 8羊毛羊毛16 16硬橡皮硬橡皮1 1空氣空氣9 9絲綢絲綢17 17鑷、銅鑷、銅2 2人的手人的手10 10鋁鋁18 18黃銅、銀黃銅、銀3 3兔毛兔毛11 11紙紙19 19聚酯人造纖維聚酯人造纖維4 4玻璃玻璃12 12棉布棉布2020聚乙烯聚乙烯5 5云母云母

5、13 13鋼鋼21 21聚丙烯聚丙烯6 6頭發(fā)頭發(fā)14 14木材木材2222聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)(PVC)7 7尼龍尼龍15 15琥珀琥珀負(fù)電荷方向負(fù)電荷方向 常見物體帶電順序靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)四、與靜電相關(guān)的幾個(gè)物理量靜電荷 存在的剩余電荷 庫侖定律庫侖定律 定律的內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的相互作用力，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。 F=Kq1q2(r2) 靜電壓靜電壓 帶靜電電荷物體之間或它們與大地之間的電勢差。靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)靜電壓 V=Q/C=Q*d/(A*)Q電荷量C電容量d等效平板電容器兩板之間的距離A等效平板電容器的面積 兩

6、板間物質(zhì)的介電常數(shù) 環(huán)境的濕度和空氣中離子的密度也直接環(huán)境的濕度和空氣中離子的密度也直接影響靜電產(chǎn)生的大小。影響靜電產(chǎn)生的大小。靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)五、 靜電放電的幾種模式p 人體放電模式HBM（human body model) p 機(jī)器放電模式MM（machine model)p 充電器件放電模式CDM (charged-device model)靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)六、靜電放電敏感器件(SSD)靜電損傷機(jī)理:u 熱擊穿; 由于半導(dǎo)體的熱時(shí)間常數(shù)比靜電放電脈沖時(shí)間長,所以靜電放電產(chǎn)生的熱量從熱量耗散面積向外散熱好少因而在器件形成較大的溫度梯度.u 介質(zhì)擊穿; 加在絕緣層兩端的電壓超過介質(zhì)擊穿電壓時(shí)

7、,會(huì)發(fā)生介質(zhì)擊穿.u 氣體電弧放電; 如果器件中沒有被鈍化的薄電極之間間距很小場強(qiáng)超過氣體擊穿場強(qiáng)時(shí)會(huì)引起電弧放電,造成瞬間氣體電弧放電,造成瞬態(tài)電流過大使器件受到損壞.靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 靜電敏感度介于01999V的元件為1級(jí) 靜電敏感度介于20003999V的元件為2級(jí) 靜電敏感度介于400015999V的元件為3級(jí) 靜電放電敏感器件(SSD)等級(jí)靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)七、 靜電防護(hù)材料、設(shè)備：導(dǎo)電材料：表面電阻率（表面阻抗）小于1105歐姆或體電阻率小于1104歐姆/厘米 耗散材料：表面電阻率大于或等于1105而小于11012歐姆，或體電阻率大于或等于1104而小于11011歐姆/厘米的材料。

8、屏蔽材料：表面電阻率小于1104歐姆或體電阻系數(shù)小于1103歐姆/厘米 絕緣材料：表面電阻率大于11012歐姆或體電阻率大于11011歐姆/厘米 靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)表面電阻率表面電阻率 沿試樣表面電流方向的直流電場強(qiáng)度與電流密度之比,單位為: 。體積電阻率體積電阻率 沿試樣體積電流方向的直流電場強(qiáng)度與電流密度之比,單位為: /cm2 。 靜電保護(hù)區(qū)靜電保護(hù)區(qū)EPA(Electrostatic protected area ) 防靜電等級(jí)要求較高的工作區(qū)。配備各種防靜電裝備(用品)和設(shè)置接地系統(tǒng)(等電位連接),能限制靜電的積累和電位,具有確定邊界和專門標(biāo)記的生產(chǎn),維護(hù),存儲(chǔ),使用,裝配SSD的場所

9、。靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)等級(jí)等級(jí)防護(hù)區(qū)的靜電電位最高限值防護(hù)區(qū)的靜電電位最高限值1 1100V100V2 2500V500V3 31000V1000V靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)靜電防護(hù)等級(jí)電子工業(yè)中的靜電問題靜電的主要來源：l 人體靜電(特別強(qiáng)調(diào))l 儀器和設(shè)備的靜電l 元器件本身的靜電l 其它靜電如元件的制造、搬運(yùn)、儲(chǔ)存、測量等 靜電的安全泄放電流：小于靜電的安全泄放電流：小于5 5毫安毫安靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)二、人體靜電p 人體電勢是最重要的靜電源人體電勢是最重要的靜電源, ,這主要有三個(gè)方面的原因這主要有三個(gè)方面的原因: : 1. 1.人體接觸面廣人體接觸面廣, ,活動(dòng)范圍大活動(dòng)范圍大. . 2. 2.人體

10、與大地間的電容很低人體與大地間的電容很低. . 3. 3.人體的電阻很低相當(dāng)于一個(gè)良導(dǎo)體人體的電阻很低相當(dāng)于一個(gè)良導(dǎo)體p 影響人體靜電的因素影響人體靜電的因素: : 1. 1.人體靜電與人體所接觸的環(huán)境以及活動(dòng)的方式有人體靜電與人體所接觸的環(huán)境以及活動(dòng)的方式有. .如下圖所示如下圖所示的的 動(dòng)作與靜電的變化動(dòng)作與靜電的變化; ;靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 10010001500810V走坐腳抬起1550V（站起）腳放下1400V坐下動(dòng)作5KV/S3.8KV/S3.2KV/SV人在不同動(dòng)作時(shí)的靜電壓變化靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)p 影響人體靜電的因素影響人體靜電的因素: : 1. 1.人體靜電與環(huán)境濕度有關(guān)人體靜電

11、與環(huán)境濕度有關(guān), ,濕度越低則靜電勢越高濕度越低則靜電勢越高; ; 2. 2.人體靜電與衣物人體靜電與衣物, ,鞋帽的材料有關(guān)鞋帽的材料有關(guān), ,化纖制品較棉制品更易產(chǎn)生化纖制品較棉制品更易產(chǎn)生靜電靜電; ; 3. 3.人體靜電與個(gè)人的體質(zhì)有關(guān)人體靜電與個(gè)人的體質(zhì)有關(guān), ,主要表現(xiàn)在人體等效電阻和人體等主要表現(xiàn)在人體等效電阻和人體等效電容上效電容上. . 4. 4.人體靜電與個(gè)人的操作速度有關(guān)人體靜電與個(gè)人的操作速度有關(guān), ,操作速度越快操作速度越快, ,人體靜電勢越人體靜電勢越高高. . 5. 5.人體各個(gè)部位所帶的靜電電荷不是均等的人體各個(gè)部位所帶的靜電電荷不是均等的, ,一般認(rèn)為手腕的靜

12、電一般認(rèn)為手腕的靜電勢最高勢最高靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)二、儀器和設(shè)備的靜電 儀器設(shè)備外殼也會(huì)由于摩擦或靜電感應(yīng)帶上靜電儀器設(shè)備外殼也會(huì)由于摩擦或靜電感應(yīng)帶上靜電. .如傳輸如傳輸帶在傳動(dòng)的過程中與轉(zhuǎn)軸接觸和分離產(chǎn)生的靜電帶在傳動(dòng)的過程中與轉(zhuǎn)軸接觸和分離產(chǎn)生的靜電; ;接地不接地不良儀器金屬外殼在電場中感應(yīng)產(chǎn)生靜電等良儀器金屬外殼在電場中感應(yīng)產(chǎn)生靜電等三、器件本身的靜電 電子器件的外殼電子器件的外殼( (主要指陶瓷主要指陶瓷, ,玻璃和塑料封裝管殼玻璃和塑料封裝管殼) )與絕緣與絕緣材料相互摩擦材料相互摩擦, ,也會(huì)產(chǎn)生靜電也會(huì)產(chǎn)生靜電. .靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)基本思路及方法：1、控制靜電產(chǎn)生工藝控制法防

13、止靜電產(chǎn)生2、防護(hù)靜電耗散及泄漏(主講)靜電耗散及泄漏法靜電屏蔽與接地靜電中和法環(huán)境增濕電子產(chǎn)品ESD的防護(hù)設(shè)計(jì)靜電防護(hù)標(biāo)識(shí)靜電防護(hù)原理靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)一、靜電耗散及泄漏: 將生產(chǎn)環(huán)境和各種操作過程中產(chǎn)生的靜電迅速耗散,以及泄漏是防止靜電危害行之有效的方法.靜電耗散及泄漏的一般要求 1.靜電耗散原理:將電子生產(chǎn)用的種類用品(裝備)用ESD防護(hù)材料來制備. 2.靜電泄漏定義:帶電體上的電荷通過內(nèi)部和其表面等途徑,而使之部分或全部消失的現(xiàn)象. 以上要求通常都是同是使用耗散與接地的特殊情況 耗散與接地的特殊情況是指防靜電系統(tǒng)的懸浮接地與等電位防靜電材料(裝備)使用中的安全問題二、靜電中和: 靜電中和

14、定義:帶電體的電荷與其內(nèi)部和外部相反符號(hào)的電荷(電子或離子)的復(fù)合而使所帶的靜電電荷部分或全部消失的現(xiàn)象. 靜電中和原理:利用無資源自感式,直流高壓,交流高壓,同位素電離等腰三角形原理通過金屬放電針或放射線使空氣電離產(chǎn)生正負(fù)離子與靜電源上的正負(fù)電荷中和,從而消除靜電源上積累的靜電.三、靜電屏蔽與接地: 靜電屏蔽及接地通常用于對(duì)高壓電源產(chǎn)生靜電電場屏蔽,某些對(duì)靜電極敏感電路的屏蔽從而避免靜電場對(duì)SSD和SSD組件的感應(yīng)及靜電產(chǎn)生. 靜電屏蔽的作用是通過將一個(gè)區(qū)域封閉起來的殼體實(shí)現(xiàn)的.殼體可以做成金屬隔板式,盒式,也可以做電纜屏蔽和連接器屏蔽靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)五、環(huán)境增濕: 環(huán)境相對(duì)濕度增加,則非導(dǎo)

15、體材料(如衣服,工作臺(tái))表面的電阻減小,使物體積蓄的靜電電荷可以更快的泄漏. 附下表為環(huán)境濕度對(duì)靜電的影響.四、電子產(chǎn)品ESD的防護(hù)設(shè)計(jì): SSD ESD保護(hù)電路的設(shè)計(jì). 電子設(shè)備的ESD保護(hù).靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式 靜電電壓（靜電電壓（V） 相對(duì)濕度相對(duì)濕度6590% 相對(duì)濕度相對(duì)濕度1020% 在乙烯地板上行走在乙烯地板上行走 250 12,000 在合成地毯上行走在合成地毯上行走 1,500 35,000 在鋪有地毯的工作臺(tái)上滑動(dòng)塑膠盒在鋪有地毯的工作臺(tái)上滑動(dòng)塑膠盒 1,500 18,000 坐在發(fā)泡膠椅墊上工作坐在發(fā)泡膠椅墊上工作 1,500 18,000 坐在普通木椅上工作

16、坐在普通木椅上工作 100 6,000 拿起塑料袋拿起塑料袋 600 7,000 用塑膠薄膜包裝用塑膠薄膜包裝PCB 3,000 16,000 從從PCB上撕下膠帶上撕下膠帶 1,500 12,000 靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí) 濕度對(duì)靜電的影響濕度對(duì)靜電的影響EPA定義和總體技術(shù)要求 1.防靜電工作區(qū)定義:配備各種防靜電裝備(用品)和設(shè)置地系統(tǒng)(等電位連接)能限制靜電的積累和具有確定邊界和專門標(biāo)記的生產(chǎn),維護(hù),存儲(chǔ),使用,裝配SSD的場所 . 2.防靜電工作區(qū)的范圍:生產(chǎn)車間和庫房;電子機(jī)房(計(jì)算機(jī),程控,測試機(jī)房);電子維修站(包括臨時(shí)維修點(diǎn)和移動(dòng)式)等.EPA硬件組成和要求軟件與管理方面要求EPA

17、內(nèi)防靜電用品,生產(chǎn)設(shè)備,特殊裝備的要求EPA環(huán)境要求防靜電工作區(qū)(EPA)構(gòu)成和技術(shù)要求靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)1、人體防靜電材料防靜電衣、帽：表面阻抗106 109 防靜電腕帶：電阻106 10% 防靜電鞋：表面阻抗106 防靜手套,指套：表面阻抗106 109 EPA內(nèi)防靜電用品,生產(chǎn)設(shè)備特殊裝備的要求一、靜電防護(hù)用品靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)作業(yè)員穿著防止靜電的作業(yè)衣服的要求 1.摘下袖子的情況下，胳膊前端的肌肉露出來。2.比作業(yè)臺(tái)高的部分衣服的拉鏈不能打開（作業(yè)臺(tái)下面的可以）。 防靜電作業(yè)衣服靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)防靜電手帶2、 不松緩確實(shí)直接接觸皮膚。3、 為防止漏電，引線帶絕緣皮。 用導(dǎo)電性材料做成腕帶固

18、定在手腕上接地。 1、 為了防止作業(yè)員在電氣漏電部分誤觸感電，必須加進(jìn)1M程度的限流電阻。靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)防靜電鞋 要求： 兩腳不能抬起來；不要墊鞋墊。 作用： 1.在人體發(fā)生的靜電迅速完全流到地上；2.抑制導(dǎo)電床和導(dǎo)電鞋間的摩擦帶電。 靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)2、防靜電包裝制品包裝袋IC管儲(chǔ)存盒海綿搬運(yùn)車座椅靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)3、防靜電地板和臺(tái)墊防靜電地板漆防靜電地板防靜電臺(tái)墊靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)4、靜電消除器：消電器、電中和器或離子平衡器等 利用高壓電場或放射性射線的作用使空氣局部電離，造成大量離子和電子對(duì)，其中與帶電體極性相反的離子（或電子）向帶電體趨近并與之發(fā)生中和作用，達(dá)到消除靜電的目的。5、防靜

19、電蠟： 涂刷非防靜電材料表面，達(dá)到防靜電效果。有時(shí)效性，須定期涂刷。靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)二、接地系統(tǒng)1、安全保護(hù)接地: 就是將電氣設(shè)備不帶電的金屬外殼部分與接地體之間作良好的金屬導(dǎo)通連接.當(dāng)沒有保護(hù)接地的電氣設(shè)備絕緣損壞時(shí),其外殼有可能帶電,如果人體觸及電氣設(shè)備的外殼就有可能被電擊傷或造成生命危險(xiǎn)2、工作接地: 工作接地是將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)(通常是指中性點(diǎn))直接或經(jīng)特殊設(shè)備(如消弧線圈,阻抗電阻等)與大地作金屬連接,稱為工作接地.主要有:降低人體的接觸電壓,訊速切斷故障,降低電氣設(shè)備和電力線路的設(shè)計(jì)絕緣水平等作用.3、靜電接地: 將帶靜電物體或有可能產(chǎn)生靜電體與大地構(gòu)成電氣回路的接地叫做靜電接地

20、.靜電接地電阻一般要求不大于10歐姆備注:重復(fù)接地,防雷接地,屏蔽接地,直流接地,信號(hào)接地等,在這不作詳解.靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)3、靜電環(huán)量測n檢測頻率：檢測頻率：1次/班n檢測方法：檢測方法： 1 1、確認(rèn)靜電環(huán)測試儀器 手按測試鈕手按測試鈕 HIGN紅燈亮紅燈亮夾夾1M電阻電阻GOOD綠燈亮綠燈亮夾子直接接觸夾子直接接觸LOW紅燈亮紅燈亮靜電環(huán)測試儀三項(xiàng)都OK,則儀器OK.2、量測靜電環(huán)1）手戴好靜電環(huán)，夾子夾好接地線。2）儀器夾子夾好接地線。3）手壓儀器，綠燈亮。靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)工廠靜電防護(hù)要求1、人員防靜電條件 所有人員若有機(jī)會(huì)接近無保護(hù)的ESDS(靜電敏感器件)30CM范圍以內(nèi),就必須采

21、取靜電防護(hù)措施.固守崗位的最低防護(hù)要求為佩戴防靜電手腕;移動(dòng)崗位則必佩戴防靜電手套,穿著防靜電工衣,工鞋;對(duì)于一些必要的或關(guān)鍵崗位還須加離子風(fēng)機(jī).2、生產(chǎn)器材及設(shè)施靜電防護(hù)條件 所有生產(chǎn),運(yùn)輸,存儲(chǔ)過程中使用到的器材和設(shè)施;若表面電壓超過+/-100V的,具有機(jī)會(huì)接近無保護(hù)的ESDS(靜電敏感器件)30CM范圍以內(nèi)就必須采取靜電防護(hù)措施.3、靜電防護(hù)操作及崗位的一般要求 在防靜電區(qū)域出入口處的醒目位置,應(yīng)設(shè)置永久性的防靜電警示標(biāo)識(shí)和警告標(biāo)志. 所有防靜電區(qū)域應(yīng)進(jìn)行溫濕度的管制,推薦相對(duì)溫度為:20oC25oC;濕度為:50%70%嚴(yán)禁在相對(duì)濕度底于30%的情況下進(jìn)行操作ESDS器件. 在防靜電

22、區(qū)域(點(diǎn))內(nèi)應(yīng)避免生產(chǎn)瞬時(shí)高電壓源或瞬時(shí)高壓作業(yè).靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)防靜電作業(yè)區(qū)域內(nèi)所有防靜電設(shè)施不得隨意移動(dòng)或拆除,應(yīng)當(dāng)是永久性的防靜電區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備都必須接地良好(被測試整機(jī),測試設(shè)備,裝置夾具,波峰焊 機(jī),電批,鉻鐵,周轉(zhuǎn)車等),防靜電工作臺(tái)面必須是導(dǎo)電的,不得隨意加普通的塑料板,紙皮,抹布等物品防靜電工作區(qū)的工作臺(tái)上,不得放置非生產(chǎn)性物品,如餐具,茶葉,提包鑰匙飾品,手機(jī),報(bào)刊,紙巾等物品. 防靜電工位的人員使用文件夾,文件袋都應(yīng)該是防靜電的;不得使用普通的文件,文件袋.防靜電工位應(yīng)避免設(shè)在大功率輻射源磁場附近.防靜電工作崗位的腕帶必須在每個(gè)班次上班前進(jìn)行檢測,合格后才能進(jìn)行操作.所有人員接觸ESDS及組件之前應(yīng)戴好防靜電腕帶,保證腕帶與皮膚接觸良好,并接入防靜電地線系統(tǒng),在戴腕帶的皮膚上不得涂護(hù)膚油,防凍等油性物質(zhì).靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)所有ESDS及組件在其存儲(chǔ),周轉(zhuǎn)過程中均必須采取合適的靜電防護(hù)措施,使用防靜電包裝材料和容器,周