靜電防護技術

靜電防護技術第1頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月課程目標1、了解ESD的基本知識、放電模式；3、熟悉現(xiàn)場使用到的防靜電用品和測試設備。2、了解防靜電系統(tǒng)的構成；第2頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄Contents1靜電基本知識2靜電放電模型3靜電防護原理4靜電防護用品5靜電測試設備第3頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電：靜止未流動的電荷。能夠長時間停留在某些物料上。ESD：ElectrostaticDischarge靜電放電因為電子產品生產中靜電放電是靜電危害最主要的部分，所以ESD成為靜電的防護代名詞。靜電基本知識第4頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的靜電放電現(xiàn)象1、雷電：電壓高達數(shù)億伏；2、嚴寒的冬天，當您脫下暖和的毛衣，您會聽到嗶嗶啪啪聲；3、干燥的冷天，當伸手去開車門或窗戶，會感到觸電的感覺；4、用手去撫摸家里的貓，您會發(fā)現(xiàn)貓竟然怒發(fā)沖冠……第5頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月See5000VHear4500VTouch2000VComponentDamage15-30V操作人體靜電位(V)相對濕度20%相對濕度80%在聚乙烯地面行走12000250合成纖維地毯上行走350001500坐在泡沫填充的椅子上180001500拿起聚乙烯塑袋20000600在普通工作臺上滑動塑料盒180001500移除PCB上的MYLAR膠帶120001500PCB上的收縮膜160003000使用真空吸錫器80001000用氟利昂噴灑電路150005000人們對靜電的感知第6頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電與電的區(qū)別靜電直、交流電現(xiàn)象靜止的電荷流動的電荷放電時間瞬間放電（皮秒~微秒）持續(xù)放電能量通常情況下能量很小能量大人體感覺不易感覺，通常情況下2000V以上才能被感覺36V以上的電壓即可對人體構成危害第7頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電的產生有四個途徑。。。1、接觸分離（最常見的‘摩擦’）2、電感應3、電容效應4、壓電效應靜電的“產生”第8頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月‘摩擦’生電主要來源：接觸

+‘摩擦’壓力或+分離靜電的“產生”第9頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月++++++1、接觸分離帶電理論上講，不同物質接觸分離都會產生靜電，只是靜電壓高低的問題。以下兩種情況容易產生較高的靜電：吸真空負壓的接觸分離；反復接觸分離動作。靜電的“產生”第10頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1、摩擦帶電摩擦通常被認為反復的接觸分離，容易產生較高的靜電，需要特別注意。工作中的人體走動，取放物品都會產生靜電設備中的運動也有摩擦或接觸分離的動作，因此也會產生靜電移動的設備如推車，也會因摩擦產生靜電靜電的“產生”第11頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1、剝離帶電+++同種物質的剝離和不同物質間的剝離都會產生靜電通常會產生強烈的靜電，需要使用離子風機消除物質原有的電荷平衡被打破，兩邊帶上相反的電荷典型的靜電源：1）不干膠貼2）靜電膜3）標簽靜電的“產生”第12頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電的“產生”靜電序列表規(guī)律：兩物體接觸分離或摩擦后，排在前面的帶正電，后面的帶負電；距離越遠，摩擦電壓越高；實際應用：人類認識的不足：不同列表有所差異；循環(huán)現(xiàn)象；反向現(xiàn)象；應用時不可作為硬標準。玻璃有機玻璃尼龍羊毛絲綢棉織品紙金屬黑橡膠滌綸維尼綸聚苯乙烯聚丙烯聚乙烯聚氯乙烯聚四氟乙烯+-第13頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月2、感應帶電：++++++++接近靜電傳遞+++接地++++++++++離開導體的周邊出現(xiàn)靜電場時，導體會因電場感應而帶靜電。靜電的“產生”第14頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月感應帶電往往會讓電子器件帶電，從而造成損壞，因此在敏感器件的操作區(qū)要嚴格地控制靜電場水平。我公司控制的要求為靜電壓小于0±200V。2、感應帶電：靜電的“產生”第15頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電容效應C=

o

rA/d

o=8.85X10-12F/m10votls1,000volts!!!d

r=材料的相對介電常數(shù)V=Q/CdV靜電壓并非固定值！電容效應只增加靜電破壞的風險程度，并沒有改變電荷量！靜電的“產生”第16頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄Contents1靜電放電模型2靜電基本知識3靜電防護原理4靜電防護用品5靜電測試設備第17頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型

帶電器件模式

人體放電模式

機器放電模式建立模型的目的：1、針對不同的模型尋找防止不同ESD的方法；2、知道器件敏感不同放電方式下的耐受能力（靜電敏感度）業(yè)界在對發(fā)生ESD的三類普遍的情況總結后形成了三個典型的ESD模型：第18頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型人體放電模式（HumanBodyModel,HBM）：描述人體帶了靜電后接觸處于接地的器件，發(fā)生放電的情況。避免HBM最有效的方法是使用人體接地，減少人體帶電的情況。第19頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型機器放電模式（MachineModel,MM）：描述設備、機器等金屬物體帶了靜電后接觸處于接地的器件，發(fā)生放電的情況。避免MM最有效的方法是確保設備、工作臺、運輸工具等接地。由于設備通常比人體電容大，所帶靜電荷多，且阻值小，并有電感效應存在，MM造成的ESD損傷比同等電壓下HBM嚴重很多。

可理解為最惡劣的HBM情況由日本開創(chuàng)制定第20頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型帶電器件模式（chargedDeviceModel,CDM）

：描述器件帶靜電后接觸一個接地的導體發(fā)生放電的情況。器件帶電可能因摩擦或傳導直接帶電，也可能因感應而帶電。如是后者，其放電過程可能分兩次進行。第21頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型帶電器件模式（chargedDeviceModel,CDM）

：CDM的防范主要從以下幾方面入手：避免器件因包裝和周轉容器材料的原因摩擦產生靜電；避免器件周圍有靜電源而產生感應帶電；與器件接觸的材料使用耗散型材料。第22頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月1kV放電CDM,HBM及MM放電比較MMHBM(0.66APeak)CDM(30pfTestModule)AnsCDM只有HBM和

MM放電時間的百分之一峰值電流比HBM高40倍靜電放電模型第23頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型靜電敏感度分檔的目的：不同的敏感度需要不同的控制做法太多的管制增加成本以及操作困難必須在成本、可操作性和效率之間取得平衡所以知道器件的敏感度是重要的！第24頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型靜電敏感度分檔：ClassVoltageRangeClass0<250voltsClass1A250voltsto<500voltsClass1B500voltsto<1,000voltsClass1C1000voltsto<2,000voltsClass22000voltsto<4,000voltsClass3A4000voltsto<8000voltsClass3B>=8000volts元器件HBM敏感度等級劃分ClassVoltageRangeClassM1<100voltsClassM2100voltsto<200voltsClassM3200voltsto<400voltsClassM4>or=400volts元器件MM敏感度等級劃分第25頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電模型靜電敏感度分檔：ClassVoltageRangeClassC1<125voltsClassC2125voltsto<250voltsClassC3250voltsto<500voltsClassC4500voltsto<1,000voltsClassC51,000voltsto<1,500voltsClassC61,500voltsto<2,000voltsClassC7=>2,000volts元器件CDM敏感度等級劃分第26頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月器件種類ESD電壓范圍（HBMV）硬盤磁頭10~100VVMOS半導體器件30-1800VMOS場效應管器件100-200V砷化鎵場效應管器件100-300V存儲器100V結型場效應晶體管140-7000V聲波表面濾波器150-500V運算放大器190-2500VCMOS250-3000V肖特基二極管300-2500V薄膜電阻300-3000V雙極型晶體管380-7000V射級耦合邏輯電路500VLED500~8000V可控硅器件680-1000V靜電放電模型部分元器件的靜電敏感度第27頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄Contents1靜電防護原理2靜電放電模型3靜電基本知識4靜電防護用品5靜電測試設備第28頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月缺乏管制意識的主要原因1.人體能感覺出靜電存在的水平為2,000~4,000volts，但敏感器件只須<100volts便能被損壞(大部分<1,000volts)2.大部分的靜電破壞是潛在的，并不能夠被馬上識別出。3.靜電破壞現(xiàn)象有較差的重復性,并且不容易模擬。4.找出靜電破壞的證據(jù)和根源一般相當不容易，而且成本可能很高5.缺乏培訓和對問題的重視(ESD破壞常被誤判為EOS損壞)靜電防護原理第29頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月ManagementRequirementsTechnicalRequirements缺乏同時考慮技術和管理方面的要求，并把兩者仔細整合起來，我們的ESD控制就難以做得很好…靜電防護原理第30頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護原理管理上的要求系統(tǒng)建設管理系統(tǒng)維護管理系統(tǒng)改善管理專職的項目經(jīng)理和ESD委員會管理層的決心和真正承諾意識/管理培訓供應鏈管理第31頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護原理

ESDS分類內置保護設計制定所需控制程度指定和設計EPA控制材料和工具的選擇采購接地設計電離中和設計技術/操作/運作培訓建立測量設備/能力技術上的要求第32頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護原理全面管制是重要的第33頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護原理第34頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護原理1、電阻/兩點間電阻（Point-to-PointResistance）-用以分析或描述點與點之間的電阻PointAPointBIV兩端電阻高兩端電阻較低兩端電阻更低R=VI電阻是個可以被直接測量的參數(shù)物件體積以及測點距離決定電阻值測量結果也受到測量用探針種類影響第35頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護原理2、表面電阻率（SurfaceResistivity）-用以分析依賴表面放電為主的材料測量電極wl測量材料表面I/wV/l表面電阻率==電阻Xwl

表面電阻是個不受尺寸影響的常數(shù)，以/

表示第36頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月使用表面電阻率的原因表面電阻率是個最常用參數(shù)，因為...1.測量結果不受測量電極或探針種類的影響，數(shù)據(jù)方便于比較2.大多數(shù)防靜電工具利用其表面來放電，測量表面的導電性能因此提供直接的依據(jù)3.測量直接、方便和容易靜電防護原理2、表面電阻率（SurfaceResistivity）第37頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護原理R

厚度截面積TLWICurrentR=

TLXWohm

=LXWTRohm-cm體積電阻率從材料的電阻率數(shù)據(jù)中，我們可以計算出某體形大小的材料的電阻！3、體積電阻率（volume/bulkresistivity)-用來測量或分析單一性的材料第38頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月導體材料耗散材料絕緣材料01051012

靜電防護原理+++---++++++++++++++--------------很難獲得靜止的自由電子容易獲得靜止的自由電子(表面電阻值

)/增加材料的導電性能夠減少靜電的累積!第39頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月ESD防護的基本技術手段等電位接地中和靜電放電屏蔽濕度控制防靜電材料和抗靜電劑處理敏感器件的標注靜電防護原理第40頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月等電位基本原理：讓可能接觸敏感器件的所有表面處于等電位狀態(tài)，避免靜電放電發(fā)生。做法：所有可能接觸器件的物體使用并聯(lián)連接（共同連接點）靜電防護原理注意事項：靜電仍可能存在于器件上，小心CDM破壞!第41頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月接地基本原理：將靜電通過接地線或接地裝置傳導泄放到大地。做法：建立靜電接地系統(tǒng)使用靜電導電或靜電耗散材料并接入ESD接地系統(tǒng)人體佩戴手腕帶，并接入ESD接地系統(tǒng)人體穿防靜電鞋所有人員必須是不間斷的接地靜電防護原理注意事項：放電速度必須得到控制，不能太快或太慢

(105

<R<109

為佳)。必須照顧到人體安全性。第42頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月中和（離子化）基本原理：電離空氣產生正負離子，中和靜電電荷。

使用對象：絕緣體上的靜電做法：離子風機、離子風槍消除靜電靜電防護原理第43頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電放電屏蔽基本原理：屏蔽靜電場阻隔靜電放電電流通過敏感器件做法：使用靜電屏蔽材料和屏蔽容器包裝或盛放敏感器件和產品靜電防護原理本控制技術不單獨使用，必須配合接地和離子中和方法！第44頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月濕度控制基本原理：增加濕度減少靜電的產生，降低摩擦電壓做法：控制濕度在40～70%我們公司控制的濕度范圍是多少？靜電防護原理第45頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月防靜電材料和抗靜電劑處理基本原理：通過使用不產生或產生靜電小的材料，減少靜電材料表面光潔，減少靜電靜電序列的應用做法：使用抗靜電材料使用抗靜電劑靜電防護原理第46頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月ESDS器件警示標志ESDS保護標志

ESD接地點標志ESD標志和標注靜電防護原理第47頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月可回收使用標志，常用于包裝上早期的靜電敏感器件標志，現(xiàn)在還有少數(shù)產品在用防靜電區(qū)（EPA）標志

ESD標志和標注靜電防護原理第48頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月ESD防護的安全性考慮防止意外漏電等情況：安全電流：0.5mA以下限流電阻：1MΩ漏電斷電保護器其他安全考慮：出現(xiàn)危險時容易脫開無腐蝕，無刺激等靜電防護原理第49頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月建立防靜電工作區(qū)（EPA)EPA（electrostaticdischargeprotectedarea）的含義就是靜電放電保護工作區(qū)EPA就是能夠提供器件保護條件的工作區(qū)域靜電防護原理第50頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄Contents1靜電防護用品2靜電放電模型3靜電基本知識4靜電防護原理5靜電測試設備第52頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品防靜電手腕帶WristbandCableBananaplugAlligatorclip金屬導電絲線容易脫放的snapon設計內置1M

電阻第53頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品防靜電鞋帶HeelstrapToestrap注意襪子的導電性!使用于需要經(jīng)常走動的情況提供人體和地板間的導電途徑必須和導電地板同時使用雙腳都應該佩戴常用電阻值1M,2M第54頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品防靜電鞋103~108

-cmNote:當使用小于105

-cm時注意安全同樣必須注意襪子導電性第55頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品防靜電地板防靜電地面防靜電地面涂層防靜電地毯防靜電地磚防靜電地板必須有正確良好的接地才能有效。。。樓房地點防靜電材料銅或金屬片條導電膠1.地板2.金屬片條3.墻壁4.電源/接地點第56頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品防靜電工衣（Garment）Wear-overtypeGroundingfacilityClean-roomtypeReplacementtype必須做為外套，完全覆蓋原有衣物必須接地間接通過人體和腕帶或鞋子第57頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品桌墊/地墊（Table/FloorMats）單一材料頂層dissipative高導電性中間層底部絕緣體多層材料DissipativelayerConductivelayer雙層材料所有防靜電墊都必須接地…可接地點（墊的部分）接地電線(接EPA中的‘共同地’點)Mat第58頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品手套/手指套（Glove/FingerCots）手套和手指套的首要作用是避免工件污染，不是防靜電！手套:單一材料或織導電絲線手指套:單一材料第59頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品手動刷子導電手柄導電刷毛107~108

-cm使用者必須接地備注：效果必須認證（比如通過腕帶）第60頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品防靜電工作臺全采用導電材料制成不需要桌墊（除非需要軟墊）-層壓式3種常見：-單一材料-環(huán)氧樹脂涂層第61頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品防靜電推車運送ESDS部件或半制成品金屬材料居多，也有Dissipative應該提供人體或其他物件的接地通過導電車輪或拖鏈和導電地板接觸放電第62頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品離子風機（Ionizers）放射離子機正負離子完全平衡效果好，中和快，可靠性強，不出現(xiàn)故障有一定的壽命期，更換是唯一的保養(yǎng)工作

不可在開放空間使用，價格高，安全問題第63頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品電場離子風機（Ionizers）無源離子機有源離子機電暈放電高壓電源4種基本類型:1.直流電2.脈沖直流電3.交流電4.無源第64頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品電場離子風機（Ionizers）無源電場離子機必須靠近被中和的物品只能夠減少靜電而無法完全除去（放電需要一定的電壓差）當靜電電壓>電暈放電電壓，離子化形成而產生離子異性離子被吸引到帶電物件上，中和靜電。同性離子被排離物件，再被離子機吸收放電到接地點第65頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品電場離子風機（Ionizers）有源電場離子機電離子是因電場產生，不是電壓產生當離子機射極為正時：負離子被吸引到射極而中和正離子被射極排斥而離開射極，像是發(fā)射出去第66頁，課件共73頁，創(chuàng)作于2023年2月靜電防護用品電場離子風機（Ionizers）交流電離子機設計簡單，成本低正負離子交替產生周期為1/100or1/120秒(50or60Hz)，離子的自然中和會進一步降低效率，需要高風速補償由于效率低，需要更大的電壓來產生足夠的離子，會造成許多顆粒，不利于嚴格的無塵車間使用+vebreakdownlevel-vebreakdownlevel+veionizationzone-veionizationzoneSinewav