靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識

靜電防護(hù)基礎(chǔ)知識電子廠JamesHuangFeb.28.2006課程內(nèi)容提要一、古代人類對靜電的認(rèn)識二、自然界常見的靜電放電現(xiàn)象三、靜電是如何產(chǎn)生的四、靜電的危害五、靜電防護(hù)六、靜電利用七、靜電學(xué)常用術(shù)語八、靜電量測儀器與參數(shù)九、工作中常見的違反靜電防護(hù)的現(xiàn)象Friday,December30,20052一、古代人類對靜電的認(rèn)識2500年前左右,古希臘哲學(xué)家塔勒斯(640-546B.C)在研究天然磁石的磁性時發(fā)現(xiàn)用絲綢、法蘭絨摩擦琥珀之后也有類似于磁石能吸引輕小物體的性質(zhì).所以,塔勒斯成為有歷史記載的第一個靜電實驗者.公元三世紀(jì),晉朝張華的《博物志》中也有記載:“今人梳頭,解著衣,有隨梳解結(jié),有光者,亦有咤聲”這里記載頭發(fā)因摩擦起電發(fā)出的閃光和噼啪之聲.但直到十六世紀(jì),除了偶爾發(fā)現(xiàn)埃爾摩火外,對靜電別無其它記載.埃爾摩火是發(fā)生在船桅桿上或其附近的發(fā)光現(xiàn)象.在航行于地中海上的水手中間長久流傳著一個“神火”的故事,他們在暴雨將來臨的危急時刻,多次發(fā)現(xiàn)在桅桿尖上有一種不祥的火光,開始時水手們把它看做末日的來臨.但當(dāng)他們多次平安脫險后,這火光反而變成了安慰的源泉.水手們把它命名為圣.埃爾摩火,用來象征他們所信仰的圣徒埃爾摩的保護(hù).在二十世紀(jì)初,靜電學(xué)也從從實驗和科學(xué)階段走向?qū)嶋H應(yīng)用的階段.但是應(yīng)用面較窄,僅在靜電除塵方面有些應(yīng)用.1907年制造了世界上第一臺實際應(yīng)用的靜電除塵器用于捕集硫酸酸霧.靜電除塵器在控制酸霧排放的成功,迅速導(dǎo)致其在其它工業(yè)煙塵污染源中的應(yīng)用.1922年發(fā)明了實用的靜電起電機(jī).1923年愛迪生公司安裝了第一臺靜電除塵器.Friday,December30,20053二、自然界靜電現(xiàn)象2.1冬季脫衣時聽到服裝與人體間的響聲并伴有火花;2.2大氣閃電是最具代表性的自然界靜電現(xiàn)象之一;2.3電視屏幕會吸附灰塵;靜電現(xiàn)象-對觀察者而言,所帶電荷處于靜止或緩慢變化的相對穩(wěn)定狀態(tài)Friday,December30,20054三、靜電是如何產(chǎn)生的3.1實驗:用塑料棒快速地摩擦頭發(fā)再去接觸小紙片-可將小紙片吸起來.3.2靜電產(chǎn)生的主要方式:3.2.1摩擦起電3.2.2傳導(dǎo)起電3.2.3感應(yīng)起電摩擦起電-因物體的接觸和分離產(chǎn)生靜電.感應(yīng)起電-中性物體因外在靜電場的感應(yīng)造成其正負(fù)電荷分離.Friday,December30,20055三、靜電是如何產(chǎn)生的3.3電子產(chǎn)品加工場所中常見的易帶電物體No.常用物體或加工工藝材料或作業(yè)1工作臺面1.封蠟或涂漆表面；2.普通乙烯樹脂或塑料2地板1.混凝土；2.打蠟拋光木版；3.普通乙烯樹脂磚3工作服裝1.普通工作服；2.非導(dǎo)電工作鞋；3.普通合成料工作服；4.純棉工作服4椅子1.普通油漆椅子；2.乙烯或玻璃纖維椅子5包裝和操作1.普通塑料袋、膠帶、泡沫材料、塑料托盤；2.拉伸和收縮薄膜操作6清洗、組裝、測試和維修區(qū)1.人造硬毛刷子、熱吹風(fēng)機(jī)；2.未接地的烙鐵、烤箱；3.電視機(jī)、示波器；3.壓克力治工具Friday,December30,20056四、靜電的危害4.1靜電的存在超過一定限度且客觀環(huán)境適宜時,便會產(chǎn)生靜電放電:a.引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故-礦場、工業(yè)*10伏特的靜電電壓即可能會損傷電子零件,據(jù)業(yè)界分析損壞的半導(dǎo)體中59%是因ESD造成的!b.造成人體電擊-雷電、地線帶電c.造成產(chǎn)品損壞-電子工業(yè)d.干擾電子設(shè)備造成誤操作-醫(yī)療ESD硬擊穿占10%ESD軟擊穿占90%年度9598010407IC線寬um0.350.250.180.120.09Friday,December30,20057四、靜電的危害4.2靜電壓對人體電擊時人的感覺No.靜電電壓(KV)靜電放電能量(mj)人體電擊生理反應(yīng)110.37沒有感覺221.48稍有感覺359.25刺痛41037.0激烈刺痛51583.2輕微痙攣620148.0輕微痙攣725232.0中等痙攣Friday,December30,20058五、靜電防護(hù)5.1日常生活中的靜電防護(hù)-兩棟高樓的共同點在哪？避雷針Friday,December30,20059五、靜電防護(hù)*任何兩個物體的接觸和分離都會產(chǎn)生靜電-不讓靜電產(chǎn)生是不可能的!

5.3靜電防護(hù)的四個途徑:

1.減少靜電荷的產(chǎn)生2.減少和消除靜電荷3.減少靜電危害4.嚴(yán)格靜電管理,保證各項靜電防護(hù)措施的有效執(zhí)行5.2靜電防護(hù)之目的-保證人員和生產(chǎn)場所安全及提高產(chǎn)品的良率工作沒有靜電防護(hù)措施,相當(dāng)于給病人開刀前未消毒!Friday,December30,200510靜電防護(hù)途徑之一:防止靜電產(chǎn)生No.行動方向具體措施1控制靜電的生成環(huán)境1.1在不導(dǎo)致其它危害的前提下盡量加大環(huán)境濕度；1.2在可能的條件下盡量降低溫度；1.3盡可能減少塵埃；1.4工作臺面采用防靜電材料制作,并正確接地；1.5靜電敏感產(chǎn)品在搬運和儲存時采取靜電防護(hù)措施；2防止人體帶電1.1佩帶防靜電手環(huán),穿戴防靜電服裝、鞋子與手套；1.2減少無關(guān)的人體活動并進(jìn)行離子風(fēng)浴；3材料選用要求1.1所有可能發(fā)生摩擦的材料使用不易產(chǎn)生靜電的材料；1.2使用靜電導(dǎo)體材料和耗散材料；4工藝流程控制措施1.1制定并實施靜電防護(hù)操作程序；1.2使用防靜電周轉(zhuǎn)箱、周轉(zhuǎn)車及其它容器；1.3使用防靜電治工具（烙鐵、刷子、夾具等）；1.4產(chǎn)品使用防靜電包裝；1.5盡量減少物體間的接觸壓力；Friday,December30,200511防止靜電的產(chǎn)生-控制靜電的生成環(huán)境5.3.1.1靜電壓與濕度的關(guān)系No.靜電產(chǎn)生方式靜電電壓(V)相對濕度介于10-20%相對濕度介于65-90%1在地毯上走動3500015002在乙烯地板上走動120002503人員在工作臺上操作60001004工作說明書的聚苯乙烯封皮7000600Friday,December30,200512防止靜電的產(chǎn)生-控制靜電的生成環(huán)境5.3.1.4防靜電工作臺/EPA主要參數(shù)：表面電阻值：105-109?靜電衰減時間：<0.05S表面：有亮光、亞光兩種臺面須采用硬接地方式接地①人員用靜電腕帶;②EDS防護(hù)容器;③EDS防護(hù)桌面;④EDS防護(hù)地板、桌墊;⑤建筑地面;⑥共用接地點;⑦地;Friday,December30,200513防止靜電的產(chǎn)生-控制靜電的生成環(huán)境5.3.1.5防止人體帶電Friday,December30,200514防止靜電的產(chǎn)生-控制靜電的生成環(huán)境5.3.1.6工藝流程控制措施Friday,December30,200515靜電防護(hù)途徑之二:減少和消除靜電No.行動方向具體措施1接地1.1地板、工作臺、椅、儀器設(shè)備、治工具、儲存設(shè)備接地；1.2人體接地；2增濕2.1盡量使用吸濕材料、加濕器、噴霧器；2.2用濕布拖地或采用灑水等方法提高帶電體附近環(huán)境濕度；3中和3.1使用適宜的靜電消除器,以消除產(chǎn)品、治工具、場所和人體上的靜電荷；4摻雜4.1在非導(dǎo)體材料、器具的表面通過噴、涂、鍍等方式附加上一層物質(zhì)以增加表面電阻率,加速電荷的泄漏和釋放；4.2在易于產(chǎn)生靜電的液體中加入化學(xué)藥品作為抗靜電添加劑；Friday,December30,200516靜電防護(hù)途徑之三:減少靜電危害No.行動方向具體措施1提高產(chǎn)品自身抗靜電能力1.1對CMOS等ESD敏感IC采用輸入、輸出保護(hù)電路設(shè)計；1.2對靜電敏感電子零件和設(shè)備設(shè)置輸入、輸出保護(hù)電路，使用隔離電阻并盡量選用非敏感元器件；1.3對敏感元器件設(shè)置串聯(lián)限流電阻、設(shè)置鉗位放電間隙、降低瞬間能量密度，避免引線交錯和MOS寄生電容的形成；2采用靜電屏蔽和接地設(shè)計2.1將ESD敏感元器件和設(shè)備加保護(hù)罩，減少靜電的力學(xué)、感應(yīng)和靜電危害；2.2盡量避免孤立導(dǎo)體的存在；3確保設(shè)備和作業(yè)場所的靜電安全1.1確保作業(yè)場所各種接地設(shè)施和系統(tǒng)正確有效的接地（包括雷電保護(hù)、故障保護(hù)、大地電極與人體靜電接地）；1.2控制作業(yè)區(qū)內(nèi)各點靜電電位在容許范圍內(nèi)；1.3嚴(yán)格執(zhí)行靜電安全操作規(guī)程；Friday,December30,200517靜電防護(hù)途徑之四:嚴(yán)格靜電管理No.行動方向具體措施1建立健全責(zé)任制度和規(guī)章制度1.1建立健全各階人員的靜電安全防護(hù)管理職責(zé)，并建立定期檢查制度；1.2建立靜電安全事故分析制度與產(chǎn)品靜電損害分析制度；1.3制定具體、詳細(xì)、明確的防靜電操作規(guī)程；1.4對機(jī)器設(shè)備、治工具等防靜電性能建立定期檢測制度；2培訓(xùn)教育2.1針對不同崗位的人員，實施有關(guān)防靜電意識、知識、技術(shù)和安全要求教育；2.2針對不同崗位的操作人員進(jìn)行操作技能培訓(xùn)及考核；Friday,December30,200518五、靜電防護(hù)5.4靜電防護(hù)的五項原則一、把靜電防護(hù)電路設(shè)計到元件和產(chǎn)品內(nèi)；二、禁止使用易產(chǎn)生靜電的材料、容器，消除產(chǎn)生靜電的過程；三、驅(qū)散或中和靜電；四、提供對靜電放電的物理保護(hù)；五、定期檢測活動過程與環(huán)境；5.5靜電防護(hù)的三個基本方式a.接地-Groundingb.屏蔽-Shieldingc.中和-NeutralizationFriday,December30,200519五、靜電防護(hù)-法拉第筒效應(yīng)Friday,December30,200520五、靜電防護(hù)-防止人體帶電Friday,D