靜電(ESD)防護(hù)

1、QS:QS:顧超顧超 2005/062005/06靜電是一種靜電是一種電能電能, ,它保留在它保留在物體表面物體表面, ,是是正電荷與負(fù)電荷在正電荷與負(fù)電荷在局部范圍局部范圍內(nèi)失去平衡內(nèi)失去平衡的結(jié)果。的結(jié)果。-1-1-1+3鋰原子靜電放電，又稱靜電放電，又稱ESD(ELECTROSTATIC DISCHARGE), 是指：一定累積的靜電荷從一是指：一定累積的靜電荷從一高靜高靜電荷電荷集中區(qū)流向一集中區(qū)流向一相反電荷相反電荷集中區(qū)或集中區(qū)或低電荷低電荷集中區(qū)集中區(qū), ,特別是特別是地面地面, ,此為靜電放電。此為靜電放電。通常通常, ,靜電放電的現(xiàn)象是電荷迅速流動(dòng)靜電放電的現(xiàn)象是電荷迅速流動(dòng)(

2、 (火花或電弧火花或電弧).).+工業(yè)生產(chǎn)中，靜電常伴隨著各種作業(yè)過程（如工業(yè)生產(chǎn)中，靜電常伴隨著各種作業(yè)過程（如管路輸送、攪動(dòng)、噴出、干燥、粉碎、篩選、滾輪傳管路輸送、攪動(dòng)、噴出、干燥、粉碎、篩選、滾輪傳送、剝離、人員走動(dòng)）。物質(zhì)間相互摩擦、傳導(dǎo)或感送、剝離、人員走動(dòng)）。物質(zhì)間相互摩擦、傳導(dǎo)或感應(yīng)均能產(chǎn)生靜電，至于制程的設(shè)備或產(chǎn)品是正帶電或應(yīng)均能產(chǎn)生靜電，至于制程的設(shè)備或產(chǎn)品是正帶電或負(fù)帶電則需參考物質(zhì)帶電序列表。負(fù)帶電則需參考物質(zhì)帶電序列表。制程帶電的起因用最微觀的角度來看待，皆是制程帶電的起因用最微觀的角度來看待，皆是能量的交換使電子移位能量的交換使電子移位。而兩物質(zhì)之。而兩物質(zhì)之接觸、

3、分離接觸、分離是最是最大的主因。在生產(chǎn)制程中即多稱其為大的主因。在生產(chǎn)制程中即多稱其為磨擦帶電磨擦帶電、 剝離帶電剝離帶電。定義：當(dāng)兩個(gè)不同的物體互相摩定義：當(dāng)兩個(gè)不同的物體互相摩擦?xí)r，擦?xí)r，一些電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移一些電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體到另一個(gè)物體，使，使兩物體皆帶電兩物體皆帶電，此種方式稱為摩擦帶電此種方式稱為摩擦帶電.結(jié)果：較易失去電子的物體帶正結(jié)果：較易失去電子的物體帶正電，另一物體獲得電子則帶負(fù)電。電，另一物體獲得電子則帶負(fù)電。定義：兩個(gè)緊密接觸的物體，定義：兩個(gè)緊密接觸的物體，在外力作用下在外力作用下迅速分離迅速分離一些一些電電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到

4、另一個(gè)物體體，使，使兩物體皆帶電兩物體皆帶電，此種方，此種方式稱為剝離帶電式稱為剝離帶電.結(jié)果：物體較易失去電子的部結(jié)果：物體較易失去電子的部分帶正電，另一部分獲得電子分帶正電，另一部分獲得電子則帶負(fù)電。則帶負(fù)電。+鐵氟龍鐵氟龍硅硅聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯聚乙烯明膠明膠聚酯聚酯人造絲人造絲硫磺硫磺金、鉑金、鉑錫、銀錫、銀銅、鎳銅、鎳硬質(zhì)橡膠硬質(zhì)橡膠蠟蠟琥珀琥珀木木鋼鋼木棉木棉紙紙鋁鋁綢綢鉛鉛毛皮毛皮尼龍尼龍?jiān)颇冈颇覆ＡРＡ妹妹奘奕说氖秩说氖挚諝饪諝鈳д?| | |帶負(fù)電人人：皮膚、毛發(fā)、衣物等：皮膚、毛發(fā)、衣物等機(jī)機(jī)：生產(chǎn)儀器、治工具、檢測儀器等：生產(chǎn)儀器、治工具、檢測儀器等料料：原

5、材、輔材、包裝材、耗材等：原材、輔材、包裝材、耗材等法法：機(jī)器動(dòng)作、人員動(dòng)作等：機(jī)器動(dòng)作、人員動(dòng)作等環(huán)環(huán)：地板、墻壁、天花板等：地板、墻壁、天花板等靜電擊傷電子元件靜電擊傷電子元件靜電吸附靜電吸附ParticleParticle微粒造成沖擊傷害微粒造成沖擊傷害火災(zāi)或爆炸發(fā)生火災(zāi)或爆炸發(fā)生典 型 靜 電 壓 量 測 值 （V）活 動(dòng)相 對 濕 度10%40%55%走過地毯走過地毯35,00015,0007,500走過合成樹脂地板走過合成樹脂地板12,0005,0003,000工作臺(tái)作業(yè)員動(dòng)作工作臺(tái)作業(yè)員動(dòng)作6,000800400從塑料條中取出從塑料條中取出DIP芯片芯片2,000700400從合

6、成樹脂盤取出從合成樹脂盤取出DIP芯片芯片11,5004,0002,000從從Styro泡棉中取出泡棉中取出DIP芯片芯片14,5005,0003,500由由PWB上取走氣泡包裝袋上取走氣泡包裝袋26,00020,0007,000將將PWB裝入有泡棉條之箱子裝入有泡棉條之箱子21,00011,0005,500資料來源：資料來源：AT&T ESD防護(hù)手冊防護(hù)手冊-1989表面貼裝器件表面貼裝器件擊穿電壓擊穿電壓砷化鎵5-100VMOS FET100-200VFE-ROM100-150V運(yùn)算放大器190-2500VCMOS200-3000V肖特基二極管300-2500V屏蔽薄膜電阻器屏蔽薄膜電阻器

7、300-3000V晶體三極管300-700V邏輯發(fā)射邏輯發(fā)射TTL1000-2500V資料來源資料來源: IBM 華生華生研究中心研究中心Clean Room最怕的是最怕的是ESA （靜電吸附）導(dǎo)致的表面污（靜電吸附）導(dǎo)致的表面污染物染物(Contamination)，一個(gè)，一個(gè)4英寸晶元負(fù)載英寸晶元負(fù)載1000V電荷電荷時(shí)，直徑時(shí)，直徑1 micron的微粒撞擊可產(chǎn)生撞擊力達(dá)的微粒撞擊可產(chǎn)生撞擊力達(dá)830,000 磅平方英寸磅平方英寸 或或 148 噸平方厘米噸平方厘米，遠(yuǎn)超過使晶元受，遠(yuǎn)超過使晶元受損的程度。損的程度。( (資料來源資料來源: : 美國靜電防護(hù)協(xié)會(huì)美國靜電防護(hù)協(xié)會(huì)) )n環(huán)

8、境加濕環(huán)境加濕n靜電接地靜電接地n離子中和離子中和n靜電遮蔽靜電遮蔽n相對濕度（相對濕度（RH）對表面積累電荷的性能產(chǎn)生直接影響。）對表面積累電荷的性能產(chǎn)生直接影響。相對濕度越高，零部件儲(chǔ)存電荷的時(shí)間就越短，表面電荷相對濕度越高，零部件儲(chǔ)存電荷的時(shí)間就越短，表面電荷減?。ㄒ?yàn)橄鄬穸仍黾樱┑姆绞娇赏ㄟ^復(fù)合或傳導(dǎo)，當(dāng)減?。ㄒ?yàn)橄鄬穸仍黾樱┑姆绞娇赏ㄟ^復(fù)合或傳導(dǎo)，當(dāng)相對濕度增加，空氣的電導(dǎo)率也隨之增加。在高濕度環(huán)境相對濕度增加，空氣的電導(dǎo)率也隨之增加。在高濕度環(huán)境中，物質(zhì)表面具親水性中，物質(zhì)表面具親水性,容易吸附空氣中的水份，進(jìn)而降容易吸附空氣中的水份，進(jìn)而降低物質(zhì)表面電阻，增加靜電向大地散逸的

9、速率。低物質(zhì)表面電阻，增加靜電向大地散逸的速率。n注意：即使是在注意：即使是在100%相對濕度時(shí)，電荷釋放速率的增加相對濕度時(shí)，電荷釋放速率的增加也不能取代適當(dāng)?shù)囊膊荒苋〈m當(dāng)?shù)腅SD控制操作規(guī)程，此外控制操作規(guī)程，此外濕度過高會(huì)導(dǎo)濕度過高會(huì)導(dǎo)致過高的設(shè)備結(jié)露致過高的設(shè)備結(jié)露。n ANSI ESD-S20.20（美國靜電防護(hù)協(xié)會(huì)）推薦環(huán)境濕度：（美國靜電防護(hù)協(xié)會(huì)）推薦環(huán)境濕度：30%70%n將所有導(dǎo)體連接在一起，然后接地，并保持低的接地電阻，將所有導(dǎo)體連接在一起，然后接地，并保持低的接地電阻，使導(dǎo)體上的電荷迅速向大地散逸，不致引起靜電放電的危使導(dǎo)體上的電荷迅速向大地散逸，不致引起靜電放電的危害

10、。害。 人員接地人員接地：人體是最普遍存在的靜電危害源。對于靜電來說，人體是：人體是最普遍存在的靜電危害源。對于靜電來說，人體是 導(dǎo)體，所以可以對人體采取接地的措施。導(dǎo)體，所以可以對人體采取接地的措施。 設(shè)備接地設(shè)備接地：自動(dòng)裝配設(shè)備使用導(dǎo)軌、傳動(dòng)帶、滑道、組件運(yùn)送器和其：自動(dòng)裝配設(shè)備使用導(dǎo)軌、傳動(dòng)帶、滑道、組件運(yùn)送器和其 它運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)帶和運(yùn)送系統(tǒng)上可能會(huì)積累大量電荷，對設(shè)備它運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)帶和運(yùn)送系統(tǒng)上可能會(huì)積累大量電荷，對設(shè)備 進(jìn)行接地可引導(dǎo)靜電向大地逸散。進(jìn)行接地可引導(dǎo)靜電向大地逸散。靜電接地網(wǎng)分四個(gè)層次靜電接地網(wǎng)分四個(gè)層次: :總線總線, ,干線干線, ,支線支線, ,終端終端, ,他們共同構(gòu)

11、成一個(gè)他們共同構(gòu)成一個(gè)完整的接地系統(tǒng)完整的接地系統(tǒng), ,作為各段工程站靜電釋放之通道。作為各段工程站靜電釋放之通道。 : :總線總線: :直接連接大地之防靜電接地裝置直接連接大地之防靜電接地裝置. .由廠房設(shè)計(jì)時(shí)提出并由廠房設(shè)計(jì)時(shí)提出并于建筑時(shí)設(shè)立于建筑時(shí)設(shè)立. .接地電阻要求小于接地電阻要求小于 , ,截面積不小于截面積不小于mmmm。 : :干線干線：總線延伸至各工作站：總線延伸至各工作站/ /區(qū)之防靜電接地通道，作為連區(qū)之防靜電接地通道，作為連接設(shè)備接設(shè)備, ,機(jī)臺(tái)之接口機(jī)臺(tái)之接口. .廠房設(shè)計(jì)提出并建筑時(shí)設(shè)立廠房設(shè)計(jì)提出并建筑時(shí)設(shè)立. .截面面積不小于截面面積不小于mm,mm,接總線接

12、地地電阻小于接總線接地地電阻小于 . . : :支線支線: :延伸至最終工作站延伸至最終工作站/ /區(qū)區(qū), ,作為連接儀器作為連接儀器, ,人員等接地之接人員等接地之接口口, ,截面面積不小于截面面積不小于. .mm,mm,接地電阻小于接地電阻小于 . . : :終端終端: :靜電最初釋放源與產(chǎn)生體靜電最初釋放源與產(chǎn)生體, ,包括支線連接之作業(yè)平臺(tái)之包括支線連接之作業(yè)平臺(tái)之靜電膠皮靜電膠皮, ,靜電手環(huán)等靜電手環(huán)等. .n防靜電手環(huán)原理防靜電手環(huán)原理: : 它的制作使用靜電導(dǎo)電材料，通它的制作使用靜電導(dǎo)電材料，通過與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導(dǎo)走。過與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導(dǎo)走。n防靜

13、電手環(huán)是由緊貼手腕的不銹鋼外殼通過線內(nèi)防靜電手環(huán)是由緊貼手腕的不銹鋼外殼通過線內(nèi)1M1M電阻電阻由導(dǎo)線由導(dǎo)線, ,鐵夾接地鐵夾接地. .目的是既要隨時(shí)泄放掉目的是既要隨時(shí)泄放掉人體上的靜電人體上的靜電, ,又要防止快速放電產(chǎn)生的火花又要防止快速放電產(chǎn)生的火花, ,對靜對靜電敏感器件造成損害電敏感器件造成損害, ,并起隔離作用并起隔離作用. .而斷線或接觸而斷線或接觸不良會(huì)使靜電手環(huán)形同虛設(shè)不良會(huì)使靜電手環(huán)形同虛設(shè). .所謂無線手環(huán)實(shí)際起不到釋放人體攜帶的靜電荷作用。所謂無線手環(huán)實(shí)際起不到釋放人體攜帶的靜電荷作用。 防靜電手環(huán)防靜電手環(huán)手環(huán)點(diǎn)檢儀器手環(huán)點(diǎn)檢儀器n服裝靜電的產(chǎn)生與危害：服裝靜電的產(chǎn)

14、生與危害： 人在從事各種勞動(dòng)活動(dòng)時(shí)，人在從事各種勞動(dòng)活動(dòng)時(shí)，人體與衣服人體與衣服、衣服與衣服衣服與衣服、以、以及及衣服與周圍物體衣服與周圍物體間的摩擦可造成電荷的大量產(chǎn)生與積聚，間的摩擦可造成電荷的大量產(chǎn)生與積聚，因此當(dāng)衣服為絕緣物質(zhì)時(shí)，靜電電荷將無法泄露而存在于因此當(dāng)衣服為絕緣物質(zhì)時(shí)，靜電電荷將無法泄露而存在于人體上，隨時(shí)可能造成放電危害。人體上，隨時(shí)可能造成放電危害。n防靜電工作服的消電機(jī)理防靜電工作服的消電機(jī)理: : 防靜電工作服是用靜電導(dǎo)電織物為面料而縫制的。其消電防靜電工作服是用靜電導(dǎo)電織物為面料而縫制的。其消電機(jī)理為：機(jī)理為：a. a. 經(jīng)由導(dǎo)電纖維形成電荷通道經(jīng)由導(dǎo)電纖維形成電荷

15、通道向大地釋放靜電荷向大地釋放靜電荷。b. b. 由纖維的由纖維的電暈放電電暈放電中和靜電荷。中和靜電荷。 n靜電消除器是在空氣中產(chǎn)生靜電消除器是在空氣中產(chǎn)生帶正電和帶負(fù)電的兩帶正電和帶負(fù)電的兩種離子種離子，當(dāng)任何帶靜電體從這里經(jīng)過時(shí)，相應(yīng)的，當(dāng)任何帶靜電體從這里經(jīng)過時(shí)，相應(yīng)的帶相反電荷的離子與其帶相反電荷的離子與其中和中和，消除靜電。，消除靜電。n靜電消除器采用靜電消除器采用電暈放電電暈放電的原理，通過高壓電源的原理，通過高壓電源產(chǎn)生器將輸入電壓產(chǎn)生器將輸入電壓(220V(220V交流電交流電) )升至升至7KV-10KV7KV-10KV交交流或直流高壓作用在離子針上，流或直流高壓作用在離子

16、針上，將空氣分子電離將空氣分子電離產(chǎn)生平衡穩(wěn)定的正負(fù)離子以中和帶電物體，同時(shí)產(chǎn)生平衡穩(wěn)定的正負(fù)離子以中和帶電物體，同時(shí)氣流吹除帶電灰塵。氣流吹除帶電灰塵。離子棒離子棒：在狹小空間或設(shè)備內(nèi)部安裝：在狹小空間或設(shè)備內(nèi)部安裝使用，有無風(fēng)和帶風(fēng)兩種類型使用，有無風(fēng)和帶風(fēng)兩種類型 。離子產(chǎn)生器離子產(chǎn)生器：大面積、快速中和靜電，：大面積、快速中和靜電，分懸掛式、臺(tái)式等各種型號分懸掛式、臺(tái)式等各種型號 。離子風(fēng)槍離子風(fēng)槍/風(fēng)嘴風(fēng)嘴 ：局部高效快速中和靜：局部高效快速中和靜電及吹除灰塵。電及吹除灰塵。靜電消除器主要由高壓電源產(chǎn)生器和離子針兩部分組成，根據(jù)靜電消除器主要由高壓電源產(chǎn)生器和離子針兩部分組成，根據(jù)不同的需要和工作場所，靜電消除器有以下形式：不同的需要和工作場所，靜電消除器有以下形式：抗靜電包裝材料抗靜電包裝材料: A.注入碳膜的聚烯烴薄片注入碳膜的聚烯烴薄片：黑色：黑色,不透明不透明,具有相當(dāng)高比例的碳膜具有相當(dāng)高比例的碳膜,使使料狀物與粒狀物間彼此接觸以產(chǎn)生高電傳導(dǎo)系數(shù)料狀物與粒狀物間彼此接觸以產(chǎn)生高電傳導(dǎo)系數(shù). B.透明透明.粉紅色抗靜電聚乙烯粉紅色抗靜電聚乙烯:在聚乙烯樹脂中注入一有機(jī)在聚乙烯樹脂中注入一有機(jī) 的抗靜電的抗靜電液體液體,它會(huì)流到所有的表面它會(huì)流到所有的表面,而形成一看不到且無腐蝕性鄰接的濕層，而形成一看不