8-《防靜電培訓(xùn)》

1、靜電防護方面理論知識培訓(xùn)1一、靜電概念的初步認(rèn)識：1、概述：靜電作為一種自然現(xiàn)象，由于它本身的特性會對一些事物造成危害。從傳統(tǒng)的觀點來看，它是火工、化工、石油、粉碎加工等行業(yè)引起火災(zāi)、爆炸等事故的主要誘發(fā)因素之一，也是亞麻、化纖等紡織行業(yè)加工過程中的質(zhì)量及平安事故隱患之一，還是造成人體電擊危害的主要原因之一。尤其靜電放電對電子產(chǎn)品造成的危害，據(jù)日本80年代中期的一項統(tǒng)計資料說明，在失效的半導(dǎo)體器件中，有45是因靜電危害造成的。電子消費類產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)劣關(guān)系著公司的營利情況關(guān)系著公司的前程。為了向用戶提供優(yōu)質(zhì)滿意的產(chǎn)品，從加強制造過程質(zhì)量控制角度出發(fā)，靜電防護是一項非常重要的工作；而

2、為了讓操作者掌握防靜電方面的知識，能夠結(jié)合實際生產(chǎn)，進一步標(biāo)準(zhǔn)操作要求，從而降低生產(chǎn)中的不良品損耗。對公司的員工進行靜電防護方面的知識培訓(xùn)也是整個靜電防護工作的重要一項。 22、靜電、靜電現(xiàn)象：自然界中的一切物質(zhì)是由分子構(gòu)成，分子又是由原子組成的。原子是構(gòu)成一切化學(xué)元素的最小粒子，它由帶正電的原子核和帶負(fù)電的圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)的電子組成，在自然狀態(tài)下，原子的這種正、負(fù)電荷是相等的，物質(zhì)處于電平衡狀態(tài)，即對外界表現(xiàn)為不帶電。當(dāng)某種條件下，物質(zhì)原子中的電平衡狀態(tài)被打破時，喪失或獲得電子，物質(zhì)就變?yōu)閹щ姞顟B(tài)，這種呈現(xiàn)帶電的現(xiàn)象稱為帶電現(xiàn)象。另外按照物質(zhì)所帶電荷的存在與變化狀態(tài)可分為動電（流電）現(xiàn)象和靜

3、電現(xiàn)象。 3日?，F(xiàn)象：經(jīng)過摩擦起電。（冬天枯燥氣候脫毛衣起火花）有被電擊的經(jīng)過。電排斥力和電吸引力。（電視屏幕吸附灰塵）不同類型的電荷：正電荷（）和負(fù)電荷（）。法則：同性電荷相排斥、異性電荷相吸引。4電荷的本質(zhì)：原子和物質(zhì)的結(jié)構(gòu)電荷的平衡：電子數(shù)目質(zhì)子數(shù)目電中性：電子數(shù)目質(zhì)子數(shù)目帶正電荷：電子數(shù)目質(zhì)子數(shù)目帶負(fù)電荷：電子數(shù)目質(zhì)子數(shù)目只需改變電子數(shù)目就可以起電單位：庫侖（C）一顆電子帶有1.6X1019C的電荷絕緣體（如塑膠）：不輕易讓電子通過或逃逸導(dǎo)電體（如金屬）：容許電子自由通過或逃逸摩擦起電感應(yīng)起電5概括地說靜電是一種處于相對穩(wěn)定狀態(tài)的電荷，它所引起的磁場效應(yīng)較之電場效應(yīng)可以忽略不計，靜電可

4、由物體間的接觸與別離、電場感應(yīng)、介質(zhì)極化、帶電微粒附著等許多物理過程而產(chǎn)生。靜電現(xiàn)象是由于帶電體的靜電場作用而引起的靜電放電、靜電感應(yīng)、介質(zhì)極化以及靜電力作用等物理現(xiàn)象的統(tǒng)稱。靜電現(xiàn)象廣泛存在于自然界、工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。例如，大氣閃電是最具代表性的自然界靜電現(xiàn)象之一，它是兩塊帶不同性質(zhì)電荷的云層間發(fā)生靜電放電的結(jié)果。在氣候枯燥的冬季，脫衣服時常常聽到服裝間、服裝與人體間放電的響聲，并伴以在暗處可見的火花；再如電視機的顯示屏易吸收、附著灰塵，這也是由于空氣灰塵受靜電吸引所出現(xiàn)的靜電現(xiàn)象。 63、物體是如何產(chǎn)生靜電的？固體的帶電方式有：固體接觸帶電 固體別離帶電 物體摩擦帶電（是由接觸和

5、別離帶電的合成） 固體感應(yīng)帶電固體其他帶電方式(斷裂、剝離、壓電、熱電、電解、駐極體帶電等) 74、人體靜電人是一個特殊的導(dǎo)體。人與各種物體之間的接觸、別離和人體自身的活動，都會導(dǎo)致靜電的發(fā)生，并蘊藏著大量的不定因素，例如接觸面積、壓力、外表狀況、著裝和鞋子狀況等。人的導(dǎo)體性質(zhì)表現(xiàn)為人體對于通過的電流具有一定的阻值范圍。另外人可以因與地面接觸情況的差異，表現(xiàn)為不同的人體對地電容值。根據(jù)實驗說明，人在地毯上行走，在短短的30秒內(nèi)，人體身上帶的靜電電壓可以從0V增加到20000V。此時，若手接觸金屬門把手時，由于靜電放電會有觸電的感覺，嚴(yán)重的會引起昏厥現(xiàn)象。如果此時接觸或靠近集成塊等靜電敏感器件，

6、足以擊穿該器件。8（一）、人體帶電方式:摩擦起電：人活動時身上所穿的衣服、鞋子、手套相互摩擦，或鞋子與地面、其他物體發(fā)生摩擦，人脫衣服、拿放物品等都會使人體帶電。感應(yīng)起電：當(dāng)不帶電的人體與帶電的物體靠近而進入帶電體的靜電場時，由于靜電感應(yīng)原理使人體感應(yīng)起電。此時，如果人體與地之間絕緣，則成為靜電場中的孤立帶電體。傳導(dǎo)起電：人體直接接觸帶電體時，或者與帶電體接近發(fā)生靜電放電時，都可使帶電體上的電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移而達(dá)于人體，并使人體和所穿衣物帶電；或是人在帶有靜電的微粒粉體和霧狀液粒空間活動和工作時，帶電的粉塵、霧、灰塵或離子等吸附于人體上，也可能使人體及所穿衣物產(chǎn)生附著帶電。9101112目前世界上只

7、做到12萬伏靜電的實驗13（二）、人體靜電的危害人體電擊：帶了電的人體接近接地體時，會由于靜電放電產(chǎn)生的瞬間沖擊電流流過人體的某一部位而引起電擊。同樣，原來不帶電的人體當(dāng)接近一個帶電物體時，也會由于靜電放電發(fā)生人體電擊事件。電擊的嚴(yán)重程度與靜電能量、電壓和帶電體的電容量有關(guān)。如表(電容為470pf的帶靜電體發(fā)生人體電擊時人體的生理效應(yīng))。引發(fā)爆炸和火災(zāi)：人體的電容一般為100pf，人體電阻一般為1.5k左右，故人體充電（放電）時間常數(shù)RC=0.5微秒。假設(shè)人體電位為2KV，則人體存儲的靜電能量W=1/2CU2 =0.2mj，這樣的能量在0.5微秒的極短時間內(nèi)泄放，瞬間脈沖高，平均功率到達(dá)千瓦以

8、上，足以引發(fā)局部混合氣體的燃燒的爆炸。對靜電敏感電子產(chǎn)品的工作造成損害：人體靜電位可高達(dá)數(shù)百、數(shù)千甚至上萬伏特，足以使敏感電子元件發(fā)生電擊穿，包括硬擊穿（造成突然永久失效）和軟擊穿（一般表現(xiàn)為暫時失效）。145、靜電所形成的傷害、損失：靜電造成的平安危害和產(chǎn)品危害，可能是通過以下幾種模式表現(xiàn)出來。其中，尤以靜電放電作用危害最嚴(yán)重、最普遍。 靜電庫侖力（電場力）作用危害 靜電放電危害 靜電感應(yīng)危害 15靜電庫侖力（電場力）作用危害：積聚于物體上的靜電荷，將在其周圍空間產(chǎn)生電場。電場中的物體將會受到靜電庫侖力的作用。（庫侖定律：表示兩個靜止點電荷間相互作用力的定律。其值與兩點間的電荷量的乘積成正比

9、，而與它們的距離的平方成反比。同性電荷相斥，異性電荷相吸，力的方向沿著兩個電荷點的連線。庫侖力是電場力，由于帶電體的靜電場作用，使其附近的帶電體受到電場的作用力。）當(dāng)置于電場中的物體是一個非帶電體時，如果它是導(dǎo)體，則將在其上產(chǎn)生靜電感應(yīng)；如果它是絕緣體，則將在其上產(chǎn)生極化。無論是哪種情況，都會使物體受到力的作用，并在該力的作用下使物體轉(zhuǎn)動，使其長度方向與電場方向趨向一致。如果電場是均勻的，作用于感應(yīng)電荷或極化電荷上的庫侖力都不會使物體發(fā)生位置移動。但是，如果電場是非均勻的，作用于感應(yīng)電荷或極化電荷上的庫侖力都將使物體朝向電場強的方向移動。這就是說，在非均勻電場中即使物體不帶電，也會被帶電體所吸

10、引，這是因為帶電體附近電場強度大。電場的非均勻性越高，這種吸引力越大。一般情況下，物體所產(chǎn)生的靜電，其靜電力在每平方米幾牛頓的水平上，這雖然只是磁鐵作用力的萬分之一，但它對于輕細(xì)的毛發(fā)、紙屑、塵埃、纖維等足以產(chǎn)生明顯的吸附作用。正是這種庫侖力的吸附，對不同行業(yè)和不同生產(chǎn)環(huán)境與條件以及不同產(chǎn)品，構(gòu)成了各式各樣的危害。在半導(dǎo)體（例如硅片）和器件制造過程中，IC的生產(chǎn)制造工藝已經(jīng)可以做到0.11微米級，而且廣泛使用石英及高分子物質(zhì)制作的器具和材料，由于它們具有高絕緣性，在生產(chǎn)過程中可積聚大量電荷而產(chǎn)生強的靜電。這樣高的靜電其力學(xué)效應(yīng)會使車間空中的塵埃吸附在半導(dǎo)體芯片上，可能導(dǎo)致極間短路而使成品率下降

11、。16靜電放電危害：靜電荷在物體上的積聚，從能量的角度表現(xiàn)為靜電能的存儲，并在周圍產(chǎn)生電場。當(dāng)帶電體所具電位和附近某一物體具有的較低電位之間呈現(xiàn)的電場強度超出二者之間介質(zhì)的擊穿強度時，便會產(chǎn)生靜電放電以泄漏電能，瞬間出現(xiàn)很高的電流強度，并伴有聲、光、熱和電磁輻射等。當(dāng)垂直帶電的物體外表的靜電壓高于2500V時，可向空氣放電。對于人體靜電放電，通過實驗可知，瞬間的放電電流可達(dá)1A以上，這樣高的電流足以造成僅能通過微安電流的某些CMOS器件芯片電路的損壞。較高能量的靜電放電可產(chǎn)生頻帶幾百千赫茲幾十兆赫茲，電平高達(dá)毫伏的干擾場強，能使計算機和低電平數(shù)字電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，導(dǎo)致誤動作。因此，靜電放電是靜

12、電危害的主要模式。典型的靜電放電危害包括以下方面：引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故造成人體電擊造成產(chǎn)品損害造成對電子設(shè)備正常運行的工作干擾17靜電感應(yīng)危害：在靜電帶電體周圍，在其電場力線作用所及的范圍內(nèi)，將使處在此區(qū)域中的孤立（與地絕緣）導(dǎo)體或半導(dǎo)體外表上產(chǎn)生感應(yīng)電荷，其中與帶電體接近的外表帶上與帶電體符號相反的電荷，另一端則帶上與帶電體符號相同的電荷。由于整個物體與地絕緣，電荷不泄漏，故其所帶正負(fù)電荷由于帶電體電場的作用而維持平衡狀態(tài)，但總電量為零。但是，物體外表正負(fù)電荷完全別離的這種存在狀態(tài)，使其充分具有靜電帶電的本性。顯然，其電位的幅值取決于原帶電體所形成的電場強度。靜電感應(yīng)是使物體帶電的一種方式，因

13、此，感應(yīng)帶電體既可產(chǎn)生庫侖力吸附，又可產(chǎn)生其他相鄰近的物體發(fā)生靜電放電，并造成這兩種模式的各種危害。例如，電子元件在加工制造過程中，因各種原因產(chǎn)生的靜電源可能在器件引線、加工工具、包裝容器上感應(yīng)出較高的靜電電壓，并由此引起半成品和產(chǎn)品的靜電損害。18電子產(chǎn)品生產(chǎn)、加工制造中的靜電源：工作外表（封臘、涂漆或浸漆外表 、普通乙烯樹脂或塑料 ） 地板 （打臘拋光木板 、普通乙烯樹脂基磚或薄板 ）工作服 （普通潔凈室工作服、普通合成料服裝、非導(dǎo)電工作鞋）椅子 （普通油漆木椅 、乙烯基或玻璃纖維椅 ）包裝和操作 （普通塑料口袋、罩、封皮、膠帶、普通塑料存儲器具 ）組裝、清洗、測試和維修區(qū)儀器設(shè)備 19二

14、、靜電危害的防護靜電的產(chǎn)生幾乎是難以防止的，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，并盡可能地減少危害。工程中實用的靜電防護措施盡管五花八門，但其根本思路總是緊密圍繞以下幾點：盡量減少靜電荷的產(chǎn)生。對已產(chǎn)生的靜電荷盡快予以消除，包括加速其泄漏、中和及降低它的強度。最大限度地減少靜電危害。嚴(yán)格靜電防護管理，以保證各項措施的有效執(zhí)行。 201、防止靜電的形成控制環(huán)境的濕度和溫度 控制和改換材料 防護人體、設(shè)備帶電 控制生產(chǎn)工藝 21控制環(huán)境的濕度和溫度 濕度對于降低靜電危害具有重大的影響。這是因為物體（尤其是某些具有吸濕性能的絕緣體）在高濕條件下，其外表因吸附水份而形成一

15、層薄的導(dǎo)電層，會讓物體外表的靜電荷迅速泄漏和把靜電荷散逸到整個材料的外表，因而降低了它的強度。從靜電防護的角度出發(fā)，濕度應(yīng)盡可能的大，因為濕度越大靜電發(fā)生的程度越低，對靜電的防護越有利。但從生產(chǎn)工藝和測量的角度出發(fā)時，電子產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境的濕度要求不宜過大，通常要求將相對濕度RH控制在4560范圍內(nèi)。除了這些環(huán)境之外，為防止靜電的發(fā)生，環(huán)境濕度要盡可能地大。還應(yīng)盡量降低環(huán)境溫度。22控制和改換材料 了解易于產(chǎn)生靜電的部位和零件材料，將其中之一改換為與之在靜電序列中位置較近的材料，使相互對外層電子的能力差不多，這樣產(chǎn)生靜電較少或?qū)⑵渲兄桓臑殪o電導(dǎo)體，這樣靜電不易產(chǎn)生。塑料、尼龍、有機玻璃、人造纖維

16、等為絕緣體，易磨擦產(chǎn)生靜電，且不易耗散。 人手兔毛正()玻璃云母人發(fā)尼龍羊毛毛皮鉛絲綢鋁紙棉布鋼木板琥珀封蠟硬橡膠鎳、銅黃銅、銀金、鉑硫磺醋酸人造纖維聚脂明膠奧綸聚氨脂聚乙烯聚丙烯負(fù)()聚氯乙烯聚三氟氯化乙烯聚合體硅聚四氟乙烯232、消除已產(chǎn)生的靜電消除靜電主要用泄漏法和中和法，前者適用于靜電導(dǎo)體，后者適用于靜電非導(dǎo)體。（1）、泄漏靜電的方法有三種： 接地 提高周圍環(huán)境濕度 增加材料的電導(dǎo)率（2）、中和靜電的方法 24接地靜電危害防制方法中，接地是最有效且經(jīng)濟的方法。蓄積在導(dǎo)體上的電荷，會在一次放電中將能量完全釋放，是常見靜電危害產(chǎn)生的原因，防制的方法，就是將所有導(dǎo)體連接在一起，然後接地，並保

17、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害。導(dǎo)電性設(shè)備對地電阻小於106時，及操作人員對地電阻小於108時，就已達(dá)到接地的效果，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，因為摩擦等所能產(chǎn)生的最大靜電電流為10-4A，若是人為的操作(最大速度約為1m/s)所所產(chǎn)生的最大靜電電流約為10-6A，因此估計，上述兩項電流分別流過106與108時，在電阻(導(dǎo)電性設(shè)備)上所得到電壓為100V，所以選擇100V為界限，因為低於100V時不致引燃易燃性環(huán)境。導(dǎo)電性設(shè)備實施靜電接地外，通常亦實施電機設(shè)備接地(如：電力系統(tǒng)接地、避雷系統(tǒng)接地等)，故為實際工程需要，可採行通行用於許多情況下的接地電阻值為10。導(dǎo)電

18、性設(shè)備實施接地，在實行上會遇到許多困難，因為有許多金屬桶實施接地等)，又有大量的絕緣材料被使用於設(shè)備中，造成導(dǎo)電性設(shè)備或元件絕緣，因疏忽未被發(fā)現(xiàn)，因此實施靜電接地須注意下述事項：人員教育訓(xùn)練、導(dǎo)電性設(shè)備實施接地、定期檢查及維護。25增加材料的電導(dǎo)率物質(zhì)蓄積靜電荷的上下與靜電散逸速度之快慢有關(guān)，通常電阻值愈低的物質(zhì)，其靜電散逸速度愈快，不易累積靜電，反之，電阻值愈高的物質(zhì)，其靜電散逸速度愈慢，容易累積很高的靜電。在一般環(huán)境下，靜電材料的外表或體積電阻係數(shù)，在1011/square或1010m以下即可，若在易爆性環(huán)境中，則抗靜電材料的外表或體積電阻係數(shù)，須在108/square或106m以下。使物

19、質(zhì)具有抗靜電能力的方法有以下三種：1. 物質(zhì)本身具有抗靜電能力，如：棉、木材、紙及土壤等，但這些物質(zhì)的抗靜電能力，會受到溫度及相對濕度的影響，而成為絕緣性的物質(zhì)。2. 在絕緣性物質(zhì)的外表塗佈抗靜電物質(zhì)，如：碳粉、抗靜電劑等，可使絕緣性物質(zhì)外表形成導(dǎo)電層。大多數(shù)的商用抗靜電劑塗佈於物質(zhì)外表，藉由外側(cè)之親水基，吸附空氣中水份，提高物質(zhì)外表的導(dǎo)電度，因此環(huán)境中相對濕度的上下，會影響物質(zhì)外表導(dǎo)電層的效果，一般在相對濕度40% 50%以下時，其效果會降低。3. 在絕緣材料製造過程中參加碳粉、抗靜電液或金屬纖維等，使物質(zhì)成為抗靜電材料或?qū)щ娦圆牧?。在橡膠、塑膠或液體製造過程中，參加碳粉或金屬粉，可提高其導(dǎo)

20、電性，成為導(dǎo)電性材料，而且其效果不受相對濕度的影響，但卻會改變材本身的持性。 在化工製程中經(jīng)常遇到靜電荷累積在絕緣的產(chǎn)品或設(shè)備上，若能採用抗靜電的產(chǎn)品或設(shè)備，並實施接地，則靜電荷能很容易地向大地散逸。26中和靜電的方法 中和靜電也是消除靜電的一種方法。在某些場合中不便使用ESD防護材料時，或必須將某些高絕緣易產(chǎn)生靜電的用品存放在工作臺或工藝線上時，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量就必須對操作環(huán)境采取靜電中和措施。靜電中和是借助離子靜電消除器或感應(yīng)式靜電刷來實現(xiàn)。靜電中和的原理：將正負(fù)離子與靜電源上的正負(fù)靜電荷中和，從而消除靜電源上積聚的靜電荷。靜電消除器按工作原理不同，可分為感應(yīng)式靜電消除器、交流型靜電消除器、穩(wěn)態(tài)直流型靜電消除器、脈沖直流型靜電消除器和同位素靜電消除器。273、人體防靜電系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由防靜電腕帶、工作服、鞋襪等組成，必要時還需增加防靜電帽、手套、指套等。28電子產(chǎn)品操作人員為何要佩戴防靜電腕帶？ 操