ESD 靜電防護管理辦法

1、l ESDESD現(xiàn)象與原理簡介現(xiàn)象與原理簡介lESDESD危害危害lESDESD防護措施防護措施llllESDESD注意事項注意事項ESDESD檢查檢查ESD一般規(guī)範要求一般規(guī)範要求附錄附錄ESD現(xiàn)象現(xiàn)象1.1.大氣閃電是最具代表性的自然界靜電現(xiàn)大氣閃電是最具代表性的自然界靜電現(xiàn)象之一象之一; ;2.2.干燥的冬天干燥的冬天, ,脫衣物時常聽到的響聲與暗脫衣物時常聽到的響聲與暗處可見的火花處可見的火花; ;3.3.在塑料工業(yè)中在塑料工業(yè)中, ,塑料制品表面電阻率為塑料制品表面電阻率為10101515101019 19 W,W,表面經摩擦其電位可達表面經摩擦其電位可達1KV1KV以上以上, ,賽

2、璐璐相互摩擦時可達賽璐璐相互摩擦時可達40KV.40KV.什么是靜電什么是靜電1.1.存在于物體表面過剩或不足的靜止或相對靜存在于物體表面過?；虿蛔愕撵o止或相對靜 止之電荷止之電荷2.2.處于靜止或緩慢變化的相對穩(wěn)定狀態(tài)處于靜止或緩慢變化的相對穩(wěn)定狀態(tài)3.3.靜電是一種電能靜電是一種電能4.4.它是正電荷和負電荷失去平衡的結果它是正電荷和負電荷失去平衡的結果5.5.靜電廣泛存在于自然界靜電廣泛存在于自然界工業(yè)生產和日常生工業(yè)生產和日常生活當中活當中什么是靜電放電什么是靜電放電(ESD)(ESD)ESDESD: : E Electro-lectro-S Static tatic D Discha

3、rgeischarge帶有不同靜電電勢的物體或表面之間，由于直接接觸或靜電場感應導致的電荷傳輸。靜電和靜電和ESDESD的區(qū)別的區(qū)別u靜電與ESD（靜電放電）是完全不同的物理概念或物理過程，一個是靜，一個是動。u伴隨著靜電放電，往往有電量的轉移、電流的產生和電磁場輻射。ESD特點特點高電位高電位低電量低電量小電流小電流和和作用時間短作用時間短正常操作條件下設備或人體上的靜電位可達數(shù)正常操作條件下設備或人體上的靜電位可達數(shù)百至數(shù)千伏百至數(shù)千伏但電量卻為毫微庫倫級但電量卻為毫微庫倫級靜電電靜電電流多為微安級流多為微安級作用時間多為微秒級作用時間多為微秒級通用國際標準符號通用國際標準符號IEC134

4、0-5-1 1995IEC147-0F 1982IEC 1470F外界摩擦作用或以各種能量形式如動能外界摩擦作用或以各種能量形式如動能位能位能熱能熱能化學能作用會使原子正負電化學能作用會使原子正負電子不平衡子不平衡 摩擦摩擦接觸接觸剝離剝離感應感應吸吸附附電解電解壓電壓電溫差溫差噴射起電等都會產噴射起電等都會產生靜電生靜電靜電產生方式與原理靜電產生方式與原理-靜電產生方式與原理靜電產生方式與原理靜電產生方式與原理靜電產生方式與原理摩擦生電摩擦生電分 離-MaterialAMaterialBMaterialAMaterialB -2 +3 Net= +1 -4 +3 Net= -1 -3 +3

5、Net= 0 -3 +3 Net= 0 -接 觸影響摩擦生電的因素影響摩擦生電的因素相對相對( (溫溫) )濕度濕度物質材料物質材料接觸面積接觸面積摩擦頻率摩擦頻率相對濕度對於物體表面相對濕度對於物體表面ESDESD電壓的影響電壓的影響溫度：21靜 電 壓 (kV)靜 電 之 產 生相對濕度 20%相對濕度 80%在乙烯基材質的地板走動120.25在人造地毯上走動351.5坐離發(fā)泡椅墊181.5拿起聚乙烯塑膠袋200.6在地上滑動苯乙烯材料的箱子181.5移除 PC 板上的 Mylar 膠帶121.5PC 板上的收縮膜163作動真空吸錫器81噴電路冷凝噴霧劑155材料對摩擦生電的影響材料對摩擦

6、生電的影響正Positive 空氣 Air人手 Hands玻璃 Glass毛髮 Hair石英 Quartz 尼龍 Nylon羊毛 Wool絲綢 Silk鋁 Aluminum紙 Paper棉 Cotton鋼 Steel木 Wood橡膠 Rubber金 Gold多元脂 Polyester 聚氨酯 聚乙烯 polyethylene 聚丙烯 polypropylene乙烯基 ethylene矽 silicon特氟隆 Teflon聚四氟乙烯, 負Negative 感應傳導生電感應傳導生電+-+- 感應生電感應生電+-+ 傳導生電傳導生電導體導體導體典型的靜電危害現(xiàn)象典型的靜電危害現(xiàn)象D.造成產品損害(據(jù)

7、日本學者統(tǒng)計,在失效的半導體器件中,約45%是因靜電所造成)A.引發(fā)火災或爆炸事故.B.靜電放電造成人體電擊(人體接近帶有靜電的物體或帶有靜電的人體接近與地相連的導體時)C.產生電磁干擾影響電子設備的正常運行.靜電對電子產品損害形式靜電對電子產品損害形式 靜電的基本物理特性是吸引或排斥與大地有電位差時會產生放電電流這三種特性對電子產品產生以下?lián)p害形式1靜電吸附灰塵降低元件絕緣電阻（縮短壽命）2放電破壞元件受損不能工作（熱崩潰,介質崩潰完全破壞,）3靜電放電電場或電流產生的熱使元件受傷（潛在損傷）4靜電放電產生的電磁場幅度大（幾百伏米）頻譜寬（幾十兆到幾千兆）對電子產品造成干擾損壞（電磁干擾）電

8、子產品靜電損害的特點電子產品靜電損害的特點41.隱蔽性42.失效分析的復雜性43.損傷具有潛在性44.損傷的隨機性ESD事件會產生局部高溫或電位差，造成半導體元件的損壞。在許多情況下，破壞電壓的臨界值很低。 可能發(fā)生在製程中或使用中的任何階段人體帶電電位( K V ）人體帶電電位( K V ）電擊感應強度電擊感應強度注注1.0無任何感覺2.0手指外側有感覺但不疼發(fā)生微弱放電聲3.0有像針刺樣疼感可看到放電時發(fā)光4.0手指有微痛感好像用針深深地刺了一下5.0手掌至手腕有電擊的痛感由指尖延出發(fā)電的光6.0感到手指強烈痛感電擊后手腕有沉重感7.0手指手掌感到強烈痛感有麻木感8.0手掌至前腕有麻木感9

9、.0手腕感到強烈疼痛手麻木而沉重10.0全手感到疼痛和電流流過感人體帶電和電擊感應程度的關系人體帶電和電擊感應程度的關系靜電對人體有危害嗎靜電對人體有危害嗎人體靜電放電時,當你感覺到放電靜電已經超過2kv,看到放電火化時已經高達5kv,聽到放電聲音時靜電壓已經高達8kv.除靜電對人體電擊外,相關研究表明靜電放電產生的電磁場強度很高近場峰值電場可達幾百伏/米到幾千伏/米且頻率很寬幾十兆到幾千兆上專家認為,這種強電磁場作用時間雖然短但其強度遠比手機輻射電磁場強且人體活動多時放電次數(shù)非常多（在兩千伏以下的放電人體沒有感覺）其對人體的作用是不可忽視的人體靜電是否與癌癥有聯(lián)系還需進一步研究但人體長期受靜

10、電電擊和這種強電磁輻射是不利的所以應穿防靜電服和靜電鞋有條件時可以安裝靜電檢測報警裝置對于單純帶靜電實驗表明人體帶5萬伏靜電時不會有不適的感覺8萬伏高壓時頭發(fā)會豎起來10萬伏時也不會有生命危險 總的來說靜電的產生幾乎是難以避免的但可以通過各種行之有效的措施加以防護以使其降低到可以接受的程度並盡可能地減少危害 工程中實用的靜電防護措施的思路基本是圍繞以下幾點: 1.盡量減少靜電荷的產生 2.對已產生的靜電荷盡快予以消除 3.最大限度地減少靜電危害 4.嚴格靜電防護管理以保証各項措施的有效執(zhí)行ESDESD防護措施防護措施 靜電消除方法靜電消除方法 使用靜電消除器增加濕度 降低摩擦速度 使用防靜電材

11、料靜電消除方法靜電消除方法接 地電子生產使用環(huán)境中和靜電源電子生產使用環(huán)境中和靜電源 工作服工作服工作鞋工作鞋 樹脂樹脂浸漆封裝表面浸漆封裝表面 各種包裝和容器各種包裝和容器 終端臺終端臺工作臺工作臺 各種絕緣地面各種絕緣地面 溫箱溫箱 CO2低溫箱低溫箱 空氣厭縮機空氣厭縮機 某些電子生產設備某些電子生產設備摩擦起電的發(fā)生源于物體間的摩擦過程,故降低摩擦速度可以減少靜電的產生.（例如在撕絕緣片貼片等站位）.但降低速度會影響生產效率,一般不是可取的方向.降低摩擦速度降低摩擦速度接接 地地靜電接地的方式包括兩種 a. 硬接地硬接地 : 使物體直接或通過一個低阻抗跟大地相連接. b. 軟接地軟接地

12、 : 使物體通過一個足夠高的阻抗接往大地以防發(fā) 生觸電事故時把電流限制在人身安全電流 (一般為5mA )以下.(如防靜電手環(huán),串聯(lián)約1MW的電阻)(如機臺工作臺上的靜電地線) 使用防靜電材料使用防靜電材料 材料的靜電特性主要以其表面電阻率進行分類但很多標準規(guī)定不一,它反映了人們的認識過程較權威的標準（如 MIL標準IEC標準草案ESDA）對材料的靜電特性的分類如下A.A.靜電導體材料靜電導體材料(Conductive Material): 指其表面或內部導電的材料. （表面電阻率 1*105 W/Square） 另外當表面電阻率1*104 W/square的材料定義為靜電屏蔽材料即靜電屏蔽材料

13、屬于靜電導體材料的一部分. 使用防靜電材料使用防靜電材料B.B.靜電消散材料靜電消散材料( (Dissipative Material) 指能快速消散其表面或物體內部靜電荷的材料 （1*105 W/Square 表面電阻率1*1012 W/square）( (ESDAESDA) )C.C.絕緣材料絕緣材料(Insulative Material) 指那些其電阻率超過靜電消散材料的上限的材料. ( (表面電阻率1*1012 W / Square ）D.D.抗靜電材料（抗靜電材料（Antistatic Material)Antistatic Material)1*109 W/Square 表面電阻

14、率1*1012 W/squareMILSTD263EIA541 有的標準把能抑制摩擦生電的材料即材料互相摩擦后不產生靜電或產生很低靜電的材料但該概念比較籠統(tǒng)靜電界專家主張不宜再用.一般一般規(guī)定的防靜電材料允收范圍是規(guī)定的防靜電材料允收范圍是10106 6 10 101111 W W抗靜電材料的允許產生靜電壓是抗靜電材料的允許產生靜電壓是 100V100V 增加濕度增加濕度 環(huán)境濕度的增加,有助于在帶電體表面形成一層薄薄的水膜(厚約10-5cm),由于水膜中有雜質和溶解物質可有效地降低物體表面的表面電阻率加速了靜電荷的逸散和泄漏. 良好靜電安全區(qū)域相對濕度應在40%70%RH,如果是一般工廠作業(yè)

15、,則應注意濕度不宜低於30%RH當然溫度的范圍也應該適當.一般一般廠內之溫濕度范圍是廠內之溫濕度范圍是PCBASMT區(qū)域溫度:2127 C濕度:4070 %使用離子風機使用離子風機( (靜電消除器）靜電消除器） 通過機身內部的高壓放電針將空氣電離使產生大量正負離子並通過風扇吹到帶靜電荷的物體上 中和其靜電荷.離子風機原理離子風機通常使用在消除絕緣體或被絕緣的導體上的靜電. 對于靜電壓在1000V5000V范圍離子風機只需要24秒鐘左右即可使其降低到100V以內,即安全電壓范圍內第四章ESD防護注意事項個人作業(yè)注意事項個人作業(yè)注意事項袖口不能松散保護好靜電標識作業(yè)禁止佩戴飾物 料架推料架推車接地

16、注意事項車接地注意事項推車料架底部應帶有鐵鏈條並應與導靜電地板良好接觸鐵鏈條靜電軟接線ESDESD防護操作系統(tǒng)注意事項防護操作系統(tǒng)注意事項防焊膠帶酒精瓶2200伏 棉簽1350伏1660伏顯示器1440伏第五章ESD檢查靜電環(huán)和導靜電鞋測試靜電環(huán)和導靜電鞋測試Checker Conductive Shoes Conductive Mat CheckerLeft HandWrist StrapRight Hand注意注意靜電腕帶必須直接接觸皮膚靜電腕帶必須直接接觸皮膚注意注意請勿在靜電鞋內墊鞋墊請勿在靜電鞋內墊鞋墊12345678測試電極表面電阻測試儀防靜電臺墊表面電阻測量防靜電臺墊表面電阻測量

17、離子風機稽核辦法離子風機稽核辦法離子風機靜電消散能力測試離子風機靜電消散能力測試調零充電(約1000V)0.3米要求5秒鐘內靜電壓降至100V或以下靜電壓測試儀靜電發(fā)生器第六章ESD一般規(guī)範要求廠內靜電防制基本法規(guī)1.將工作區(qū)的所有導電物體接地，使其帶電不超過50 V.2.以靜電壓表確認工作區(qū)內的非導電物體所帶電壓不超 過100 V,靜電敏感站位或離子消散后產品上靜電壓小于100V.3.如果靜電無法避免，應確保靜電敏感零組件與帶電之 表面保持足夠的距離,(一般12英寸)作業(yè)一般要求作業(yè)一般要求A. A. 進入生產線時按相關區(qū)域的著裝要求穿好防靜電服裝進入生產線時按相關區(qū)域的著裝要求穿好防靜電服

18、裝並對防並對防 靜電手環(huán)和靜電手環(huán)和人體綜合電阻測試人體綜合電阻測試B. B. 靜電服裝應保持清潔靜電服裝應保持清潔確保無破損確保無破損戴靜電帽必須包含頭發(fā)戴靜電帽必須包含頭發(fā). .C. C. 接觸產品整個過程均應佩帶靜電手環(huán)接觸產品整個過程均應佩帶靜電手環(huán)且須良好接地且須良好接地. .D.D.外來人員應在規(guī)定的通道行走，未做靜電防護時，不允許接觸外來人員應在規(guī)定的通道行走，未做靜電防護時，不允許接觸產品；產品；第八章附 錄ESDESD 防護系統(tǒng)防護系統(tǒng)靜電放電的類型4由于靜電源或帶電體可能是固體、氣體、液體，又由于帶電體本身的大小、形狀、帶電量、放電環(huán)境條件等不同，因此ESD可能有多種形態(tài)，

19、4目前已經由經典靜電學的3種（電暈放電，刷型放電，火花放電）發(fā)展為7種放電型式。電暈放電4電暈放電是發(fā)生在不均勻的電場中，空氣被局部電離的一種放電型式。處在空氣中的帶電體及接地表面上有突起或棱角部分，當其帶電體的點位足夠高時，也會產生電暈放電，這種放電有時也稱尖端放電。刷型放電4這種放電往往發(fā)生在導體與帶電絕緣體之間，帶電絕緣體可以是固體、氣體或是低電導率液體。產生刷型放電時形成的放電通道在導體一端集中在某一點上，而絕緣體一端有較多分叉，分布在一定空間范圍內，根據(jù)其放電通道的形狀，稱為刷型放電?；鸹ǚ烹?當靜電點位較高的帶電導體或人體，靠近其他導體、人體或接地導體時，便會引發(fā)靜電火花放電，火花放電是一個瞬變的過程。4放電時兩導體間空氣被擊穿，形成快如閃電的火花通道，與此同時，還伴隨著噼啪的爆裂聲。傳播型刷型放電4傳播型刷型放電又稱沿面放電，只有當絕緣體表面的電荷密度大于2.7X10-4C/m2時才有可能發(fā)生。4當絕緣板一側緊貼有接地金屬板時，就可能出現(xiàn)這樣高的表面電荷密度，與電子工業(yè)相關度低。大型料倉內的粉堆放電4當把絕緣性很高的粉粒由氣流輸送經過管道和滑槽進入大型料倉時，在沉積的圓錐型粉堆表面可能發(fā)生強烈的放電，又稱之椎體放電，危險性極大，與電子工業(yè)相關度