ESD 靜電防護管理辦法

ESD靜電防護管理辦法教材綱目lESD現(xiàn)象與原理簡介lESD危害lESD防護措施llllESD注意事項ESD檢查ESD一般規(guī)範要求附錄ESD現(xiàn)象與原理簡介第一章ESD現(xiàn)象1.大氣閃電是最具代表性的自然界靜電現(xiàn)象之一;2.干燥的冬天,脫衣物時常聽到的響聲與暗處可見的火花;3.在塑料工業(yè)中,塑料制品表面電阻率為1015~1019W,表面經(jīng)摩擦其電位可達1KV以上,賽璐璐相互摩擦時可達40KV.什么是靜電1.存在于物體表面過?；虿蛔愕撵o止或相對靜止之電荷2.處于靜止或緩慢變化的相對穩(wěn)定狀態(tài)3.靜電是一種電能4.它是正電荷和負電荷失去平衡的結(jié)果5.靜電廣泛存在于自然界﹑工業(yè)生產(chǎn)和日常生活當中什么是靜電放電(ESD)ESD:Electro-StaticDischarge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ESD的區(qū)別靜電與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。伴隨著靜電放電，往往有電量的轉(zhuǎn)移、電流的產(chǎn)生和電磁場輻射。ESD特點高電位﹑低電量﹑小電流和作用時間短﹐正常操作條件下設備或人體上的靜電位可達數(shù)百至數(shù)千伏﹔但電量卻為毫微庫倫級﹔靜電電流多為微安級﹔作用時間多為微秒級﹒通用國際標準符號IEC1340-5-11995IEC147-0F1982IEC147－0F外界摩擦作用或以各種能量形式如動能﹑位能﹑熱能﹑化學能作用會使原子正負電子不平衡﹒摩擦﹑接觸﹑剝離﹑感應﹑吸附﹑電解﹑壓電﹑溫差﹑噴射起電等都會產(chǎn)生靜電靜電產(chǎn)生方式與原理------靜電產(chǎn)生方式與原理靜電產(chǎn)生方式與原理摩擦生電分離------Material〝A〞Material〝B〞Material〝A〞Material〝B〞-2

+3Net=+1-4

+3Net=-1-3

+3Net=0-3

+3Net=0------接觸影響摩擦生電的因素相對(溫)濕度物質(zhì)材料接觸面積摩擦頻率相對濕度對於物體表面ESD電壓的影響材料對摩擦生電的影響↑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++++++++++++++++------++++++++++------------

感應生電++++++++++++++++------++++++++++++++++++

傳導生電導體導體導體第二章ESD的危害典型的靜電危害現(xiàn)象D.造成產(chǎn)品損害(據(jù)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(chǎn)生電磁干擾﹐影響電子設備的正常運行.靜電對電子產(chǎn)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(chǎn)生放電電流﹒這三種特性對電子產(chǎn)品產(chǎn)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(zhì)崩潰完全破壞,）﹒3﹒靜電放電電場或電流產(chǎn)生的熱﹐使元件受傷（潛在損傷）﹒4﹒靜電放電產(chǎn)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(chǎn)品造成干擾損壞（電磁干擾）﹒電子產(chǎn)品靜電損害的特點1.隱蔽性2.失效分析的復雜性3.損傷具有潛在性4.損傷的隨機性ESD事件會產(chǎn)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和電擊感應程度的關系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(jīng)超過2kv,看到放電火化時已經(jīng)高達5kv,聽到放電聲音時﹐靜電壓已經(jīng)高達8kv.除靜電對人體電擊外,相關研究表明﹐靜電放電產(chǎn)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﹒第三章ESD防護措施

總的來說﹐靜電的產(chǎn)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(chǎn)生

2.對已產(chǎn)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ESD防護措施

靜電消除方法

使用靜電消除器增加濕度

降低摩擦速度

使用防靜電材料靜電消除方法接地電子生產(chǎn)使用環(huán)境中和靜電源工作服﹑工作鞋樹脂﹑浸漆封裝表面各種包裝和容器終端臺﹑工作臺各種絕緣地面溫箱CO2低溫箱空氣厭縮機某些電子生產(chǎn)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(chǎn)生.（例如在撕絕緣片﹑貼片等站位）.

但降低速度會影響生產(chǎn)效率,一般不是可取的方向.降低摩擦速度接地靜電接地的方式包括兩種

a.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

: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

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(quán)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.靜電導體材料(ConductiveMaterial):

指其表面或內(nèi)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﹐即靜電屏蔽材料屬于靜電導體材料的一部分.

使用防靜電材料B.靜電消散材料(DissipativeMaterial)

指能快速消散其表面或物體內(nèi)部靜電荷的材料﹒

（1*105W/Square

＜

表面電阻率＜1*1012W/square）(ESDA)C.絕緣材料(InsulativeMaterial)

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*1012W/Square

）D.抗靜電材料（AntistaticMaterial)1*109W/Square

＜

表面電阻率＜1*1012W/squareMIL－STD－263﹐EIA－541

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(chǎn)生靜電或產(chǎn)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.一般規(guī)定的防靜電材料允收范圍是﹕106~1011

W抗靜電材料的允許產(chǎn)生靜電壓是﹕≦100V

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(zhì)和溶解物質(zhì)﹐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),則應注意濕度不宜低於30%RH﹐當然﹐溫度的范圍也應該適當.一般廠內(nèi)之溫濕度范圍是PCBA﹑SMT區(qū)域溫度:21~27C濕度:40~70%使用離子風機(靜電消除器）

通過機身內(nèi)部的高壓放電針將空氣電離﹐使產(chǎn)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1000V~5000V范圍﹐離子風機只需要2~4秒鐘左右﹐即可使其降低到100V以內(nèi),即安全電壓范圍內(nèi)﹒第四章ESD防護注意事項個人作業(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ESD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CheckerConductiveShoesConductiveMatCheckerLeftHandWristStrapRightHand注意﹕靜電腕帶必須直接接觸皮膚注意﹕請勿在靜電鞋內(nèi)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離子風機稽核辦法離子風機靜電消散能力測試調(diào)零充電(約1000V)0.3米要求5秒鐘內(nèi)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(nèi)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50V.2.以靜電壓表確認工作區(qū)內(nèi)的非導電物體所帶電壓不超過100V,靜電敏感站位或離子消散后產(chǎn)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A.進入生產(chǎn)線時按相關區(qū)域的著裝要求穿好防靜電服裝﹐並對防靜電手環(huán)和人體綜合電阻測試﹔B.靜電服裝應保持清潔﹑確保無破損﹔戴靜電帽必須包含頭發(fā).C.接觸產(chǎn)品整個過程均應佩帶靜電手環(huán)﹐且須良好接地.D.外來人員應在規(guī)定的通道行走，未做靜電防護時，不允許接觸產(chǎn)品；第八章附錄ESD 防護系統(tǒng)靜電放電的類型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)，目前已經(jīng)由經(jīng)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(chǎn)生電暈放電，這種放電有時也稱尖端放電。刷型放電這種放電往往發(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(chǎn)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(nèi)，根據(jù)其放電通道的形狀，稱為刷型放電?；鸹ǚ烹姰旍o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。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。當絕緣板一側(cè)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(nèi)的粉堆放電當把絕緣性很高的粉粒由氣流輸送經(jīng)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)相關度低。雷狀放電這是一種大范圍的空間放電型式，一般發(fā)生在雷雨時，人們在火山爆發(fā)的塵埃中也曾觀察到這種放電，與電子工業(yè)相關度低電場輻