静电防护知识培训(一期).ppt

静电防护知识培训(一期) （Electro Static Discharge ESD） 内 容 提 要 n物质的原子模型 n静电基本概念 n静电危害 n静电是怎么产生的 n静电防护 / 工 程 部 物质的原子模型 n原子由带正电、质量重、不易 移动的原子核，与核外带负电 、质量轻、绕原子核运动的电 子所组成。 n原子核的总正电量与核外电子 的总负电量大小相等。 n物体带电是因为最外层电子的 转移（电荷分离） / 工 程 部 静电基本概念 n静电：物体表面静止的电荷。 n电荷(静电荷)：当对物体施加一定能量时，使本来正负 电荷量相等而处于中性状态的物体变成其中任何一方 过剩的状态，这过剩的电量就称为电荷(静电荷) n静电的实质是存在剩余电荷。 n电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。 / 工 程 部 导体与绝缘体 n导体：若原子核最外围的电子，所受的束缚力很微弱 ，则电子容易脱离原子核的束缚而自由地运动，称为 自由电子，这一类的物体容易导电，称为导体，例如 铜、铝、等。 n绝缘体：原子核和核外的电子彼此间的吸引力强，则 电子不易脱离原子核的束缚，因此不易导电，称为绝 缘体，例如玻璃、毛皮等。 n半导体：电荷移动能力介于导体与绝缘体之间，如锗 、硅。在低温时为绝缘体，高温时为导体，且导电性 随温度升高或加杂质而升高。 / 工 程 部 为什么要进行静电控制 n避免粒子(Particle) 吸附 n减低元件被破坏 n减少产品失效或者运作不稳定 n 减少静电放电造成损失 / 工 程 部 静电的危害 nA）静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功 能与寿命。 ESA nB) 静电放电 ESD n损坏器件 n损伤器件（潜在损坏） n辐射电磁场（EMI) n着火爆炸 n人体电击 nC）发光发声 nD）产生臭氧 / 工 程 部 静电损伤的特点 n1.隐蔽性。人体不能直接感知静电，除非发生静电放电，但发生 静电放电，人体也不一定能有电击的感觉。这是因为人体感知的 静电放电电压为2-3KV。 n2.潜伏性。有些电子元器件受到静电损伤后性能没有明显的下降 ，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患，而且增加了器 件对静电的敏感性。 n3.随机性。从一个元件生产后一直到它损坏以前所有的过程都受 到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性。 n4.复杂性。静电放电损伤分板工作，因电子产品的精细，微小的 结构特点而费时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用 扫描电镜等精密仪器，即使如此有些静电损伤现象也难以与其他 原因造成的损伤加以区别 n5.严重性。二十世纪中后期静电危害震惊世界 / 工 程 部 静电是怎样产生的 n 通常物体保持电中性状态，这是由于它所具有 的正负电荷量相等的缘故。如果两种不同的材 料的物件因直接接触或静电感应而导致相互间 电荷的转移，使之存在过剩电荷，破坏了这种 平衡状态，这样就产生了静电。带有静电电荷 的物体之间或者它们与大地之间有一定的电势 差，称之为静电势。 / 工 程 部 静电的产生方式 静电产生的方式有很多，如接触、摩擦、 冲流、泠冻、电解、压电、温差等，但 主要的有三种形式 n1）摩擦起电 n2）接触分离起电 n3）感应带电 / 工 程 部 静电的产生方式一摩擦带电 当两种具有不同的电子化学势的材料相互接触时，电子从化学势高的材料 向化学势低的材料转移。当接触后又快速分离时，总有一部分转移出来 的电子来不及返回到它们原来所在的材料，从而使化学势低的材料因电 子过剩而带负电，化学势的材料因电子的不足而带正电。 n卷状纸、胶片的移动（开、卷、滚动）之时 n在地毯上步行时 n透明胶的剥离及脱工服之时 n输送或过滤液体或粉沫物时 n液化气的喷出、喷刷漆时 n粉碎物体时及摩擦金属表面时 n用液体清洁时 n水结冰时也会起电 n粉沫体的互相冲撞 / 工 程 部 摩擦起电的例子 n塑料笔壳与头发摩擦后可以吸小纸屑（摩擦带 电） n用干布擦拭丙烯板，丙烯板容易吸灰尘（摩擦 带电） n摩擦之后的聚乙烯袋，很难打开（摩擦起电） n塑胶成形后起开模具时易起电（剥离起电） n塑料梳子在冬天很难梳理头发 （摩擦起电） / 工 程 部 静电的产生方式二剥离带电 n两个紧密接触的物体，在 外力作用下迅速分离一些 電子從一個物體轉移到另 一個物體，使兩物體皆帶 電，此種方式稱為剥离带 电 n結果：物体較易失去電子 的部分帶正電，另一部分 獲得電子則帶負電。 / 工 程 部 静电的产生方式三-感应带电 n 主要是指在导电材料中发生的现象，当一个导体靠近带电体时， 会受到该带电体形成的静电场作用，在靠近带电体的导体表面感 应生出异种电荷，远离带电的表面出现同种电荷。 / 工 程 部 静电放电的破坏 ESD 59%都是由静电引致的 半导体破坏率的分配 ： / 工 程 部 静电损伤主要表现为： n芯片内热二次击穿 n金属喷镀熔融 n介质击穿 n表面击穿 n体积击穿等 最后综合表现为功能故障甚至造成人身伤害。 / 工 程 部 半导体的损坏形式有两种 n1.直接损坏 器件不能操作 约占受静电破坏的原件的百分之十 n2.潜在性损坏 器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加 约占受静电破坏原件的百分之九十 / 工 程 部 静电危害流程图 静电分离 电荷积累在设备上电荷积累在产品上 电荷逸散 电荷放电电荷放电 产品品质不良（电子业） / 工 程 部 静 电 放 电 n蓄積在導體上的電荷，會在一次放電中將能量完全釋 放，是常見靜電危害產生的原因 n靜電放電可概分為火花放電（Spark Discharge）電暈 放電（Corona Discharge）、刷狀放電（Brush Discharge）、大量粉堆放電（Bulk Powder Discharge）、射狀放電（Propagation Brush Discharge）等形式。 n不同放電形式的發生，與放電的電極形狀、材質距離 、阻抗、數量有密切的關係，同時亦會產生不同的危 害。 / 工 程 部 静 电 防 护 接地: n將所有導體連接在一起，然後接地，並保持低的接地電阻，使導 體上的電荷迅速向大地散逸，不致引起靜電放電的危害。 n人员接地：人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人 体是导体，所以可以对人体采取接地的措施 n设备接地：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、元件运送器 和其他装置来移动器件使之按工艺要求的方向运动传动带和运送 系统上可能会积累大量电荷，对设备进行接地可引导静电向大地 逸散。 / 工 程 部 静 电 防 护 加湿: n相对湿度（RH）对表面积累电荷的性能产生直接影响 。相对湿度越高，零部件储存电荷的时间就越短，表 面电荷减小（因为相对湿度增加）的方式可通过复合 或传导，当相对湿度增加，空气的电导率也随之增加 。在高濕度環境中，物質表面具親水性 (Hygroscopicity)，容易吸附空氣中的水份，進而降 低物質表面電阻，增加靜電向大地散逸的速率。 n但即使是在100%相对湿度时，电荷泄放速率的增加也 不能取代适当的ESD控制操作规程。另外过高设备易结 露。 / 工 程 部 静 电 防 护 抗靜電材料: n通常電阻值愈低的物質，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， 其靜電散逸速度愈慢，容易累積很高的靜電。 在化工製程中經常遇到靜電荷累積在絕緣的產 品或設備上，若能採用抗靜電的產品或設備， 並實施接地，則靜電荷能很容易地向大地散逸 。 / 工 程 部 防 静 电 手 环 / 工 程 部 静电手环原理 n防静电腕带原理: 它的制作使用静电导电材料，通过与 皮肤直接接触，把人体静电直接导走。 n防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内1M 电阻由导线,铁夹接地.目的是既要随时泄放掉人体上的 静电,又要防止快速放电产生的火花,对静电敏感器件造 成损害,并起隔离作用.而断线或接触不良会使静电手环 形同虚设. n所谓无线手环实际起不到泄放人体携带的静电荷作用 。 / 工 程 部 手环佩带方式 n静电手环不锈钢壳应戴在左手腕内侧,此处接触 电阻最小.要与皮肤紧密接触,不得松驰,不得隔 以衣物. n鳄鱼夹应用根部夹持静电地线裸露部份 n下班或行走时,操作员可摘下手环,流动人员应 取下夹子, 绕在手腕上,以便流动使用. / 工 程 部 手环点检仪器 / 工 程 部 手环点检方法 / 工 程 部 手环点检仪器 n手环点检仪器原理：主要为测试防静电 手环之静电接地阻抗，阻抗在要求范围 内则“GOOD”，超过或者低于要求范围内 则显示“HIGH”或者“LOW” / 工 程 部 静电消除器 / 工 程 部 静电消除器 n静电消除器是在空气中产生带正电和带负电的 两种离子，当任何带静电体从这里经过时，相 应的带相反电荷的离子与其中和，消除静电。 n静电消除器采用电晕放电的原理，通过高压电 源产生器将输入电压(220V交流电)升至7KV- 10KV交流或直流高压作用在离子针上，将空气 分子电离产生平衡稳定的正负离子以中和带电 物体，同时气流吹除带电灰尘。 / 工 程 部 静电消除器种类 n静电消除器主要由高压电源产生器和离子针两部分组 成，根据不同的需要和工作场所，离子针有以下形式 ： n离子棒：在狭小空间或设备内部安装使用，有无风和 带风两种类型 n离子风机：大面积、快速中和静电，分悬挂式、台式 等各种型号 n离子风枪/风嘴 ：局部高效快速中和静电及吹除灰尘 / 工 程 部 防静电服原理 n服装静电的产生与危害 人在从事各种劳动活动时，人 体与衣服、衣服与衣服、以及衣服与周围物体间的摩 擦可造成电荷的大量产生与积聚，因此当衣服为绝缘 物质时，静电电荷将无法泄露而存在于人体上，随时 可能造成放电危害。 n防静电工作服的消电机理:防静电工作服是用静电导电 织物为面料而缝制的。其消电机理为：a. 经由导电纤 维形成电荷通道向大地泄放静电荷；b. 由纤维的电晕 放电中和静电荷。 / 工 程 部 导体与绝缘材料 n（1）静电导电材料 :表面电阻RS 1x105的材料。 n（2）静电耗散材料 :表面电阻大于1x 105且小于1x 1012的材料。 n (3)抗静电材料: 能抑制摩擦生电的材料,能抑制摩擦生电至200V以下的 材料.-抗静电材料并不须要量测其表面电阻率或体电 阻来决定其特性. n（4）绝缘材料: 表面电阻 1x1012的材料。 n静电屏蔽材料:表面电阻率等于或小于104的材料. / 工 程 部 泄放与接地 n泄放与接地的特殊情况 当ESD防护材料的面积足够大，而且对大地的电容量也很大 ，当少量的静电荷泄放其上时，对SSD器件不会造成损坏。所 以在某些情况下，可将表面积非常大的ESD防护材料视为一悬 浮接地。即使不直接接地也不会对SSD器件造成损坏。 n软接地 地线串接阻值较高的电阻器后再与大地相连。软接地的目 的在于将对地电流限制在人身安全范围之下（5mA）。 n硬接地 将地线直接接地或通过一低电阻接地。硬接地用于静电屏 蔽或仪器设备、金属体的接地。 / 工 程 部 防静电操作系统 n人体静电防护系统 n防静电腕带 n防静电工作服 n防静