《防静电知识》PPT课件.ppt

交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,ESD静电,静电知识德赛电池有限公司品质部QE工程师漆教堂2004.03.01,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,前言随着电子技术的高速发展,电池保护板也在迅速发展.近段时期,电池保护板功能不良品逐渐增多而电池保护板功能不良之根源在于静电的危害所致,为了有效地提高电池产品的品质,非常有必要进行防静电知识的培训。,ESD静电,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,目录,一、静电的定义二、静电的产生三、静电的危害四、静电放电形式五、静电的消除六、静电的防护措施七、静电的测试,一、什么是静电？静电就是静止的电荷。任何物质都是由原子组合而成，而每个原子的基本结构为质子，中子及电子（如下图1所示），质子与中子因质量较高，结合力强，不易分离，紧密聚在一起称之为原子核，电子之质量甚小，环绕于原子核外。依其电气的特性，科学家们将质子定义为正电;中子因不具电气特性，称为不带电;电子的电气特性与质子相反，为带负电.习惯上也把物体所带的电叫电荷.在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现为中性不带电。,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子A，而投入其他的原子B，A原子因缺少电子而带有正电现象，称为阳离子，B原子因有多余电子而呈带负电现象，称为阴离子（如图2所示），造成不平衡电子分布原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能源（如动能，位能，热能，化学能等),在一定的环境下，任何两个不同材质的物体接触后再分离，都会导致电子的过剩或缺少，即可产生静电。,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,-,+,+,-,-,-,-,+,+,图1：原子结构,图2：离子的形成,续,+,+,A,B,二、静电的产生静电是一种常见的自然现象，任何一种材料，不论它是固体，液体，还是气体，不论它是导体还是绝缘体，都会因摩擦而使它带有电荷枪实弹.也就是说，静电的产生，最容易最常见的莫过于摩擦生电，其电荷量的多少与以下因素有关：,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,（1）材料本身的特性；（2）表面光滑程度；（3）摩擦面积；（4）摩擦时表面的受力；（5）两物体的分离速度。例如光滑的表面会产生较多的电荷，增大摩擦面积或增加摩擦速度也一样会产生较多的电荷，在摩擦时，增加表面承受的压力也会使电荷增多，材料的绝缘性越好越容易摩擦生电，另外还与空气的,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,相对湿度有关。对导电材料，因电子能在它的表面流动，所以还有其它两种方式可产生静电荷：（1）感应；（2）传导（直至电压平衡）两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起的两物体的静电电荷转移，会造成静电电荷（+/-）积累，积累的电荷达到放电临界电场值250004000V时，即产生放电，放电速度为1/1000秒.,续,在日常生活中，可以作以下多方面感觉得到静电：-闪电-冬天在地垫上行走以及接触把手进的触电感-冬天穿衣服进所产生的啪啪声这些都似乎对我们没有影响，但它对电子元件及电子线路板有很大的冲击。三、静电的危害可分为静电灾害和静电障碍两大类，静电灾害是由于静电火花放电所造成的比如石油，化工上的爆炸，当然这些还取决于放电能间的时间密度，即放电功率.一般放电不会引起燃爆，火花放电，刷形放电和表面放电形式极易引起火灾。,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,静电障碍是由于静电力作用给生产和生活造成的麻烦，在机械、塑胶、橡胶造纸、印刷、电子等工业中普遍存在。现在我们着重讲静电对电子产品产生的影响，主要有两个方面：1.静电造成的污染如静电会把微小颗粒的污染物吸附到半导体晶片的表面，使电子器件如微处理器的运作以及它所控制的设备出问题，在净化室中处理材料时也会由于静电产生问题。,续,2、静电放电可损坏器件现在电路尺寸不断缩小，亚微米技术的应用已非常常见，集成程度大幅度提高，一块蕊片上可以制造出数以百万只计的晶体管，它们承受静电放电的能力也在大大下降.静电放电的时候，电流主要通过低电阻率的电路范围：I=q/t,通常一次放电能在1毫秒内完成：即t0.001秒，由此产生的热能为：E（H）=I2R，当较强的放电电流时产生的热能也就越高，在集成电路IC中它可造成：（1）热声穿：P-N介面的破坏（2）介电击穿：氧化层的破坏,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,（3）金属汽化：金属线被汽化而成开路半导体的损坏形式有两种：1、完全失去功能*器件不能操作*约占受静电破坏原件的百分之十2、间歇性失去功能*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典型产品的敏感电压范围：产品名称电压晶体管307000运算放大器2002500二极管3002500,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,薄膜电阻器3003000低功逻辑集成路5002500晶体闸流管7001000ESDS(ESD=electricdischarge)产品等级等级敏感电压范围1级01999V2级2000V3999V3级4000V15999V四、静电放电的形式就工业上来说,静电放电基本上有3种(1)人体形式(2)微电子器件带电形式(3)场感应形式人体形式：即指当人活动时身体和衣服之间的摩擦产生的电荷，若人手持静电,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,敏感的器件而不预先泄放电荷到地，摩擦电荷将移向静电敏感的器件而损坏,微电子元件的主要破坏都是由于此形式造成的.微电子器件带电形式:指这些静电敏感的装置在自动化生产过程中会产生摩擦电荷，而这些电荷通过低电阻的线路非常迅速地泄放到高度导电的牢固接地表面，因此造成损坏。场感应形式：指有强电场围绕，这可能来自塑性材料或人的衣服，会发生电子极化跨过氧化层，若电位差超过氧化层的介电常数，则会产生电弧以破坏氧化层，其结果为短路。,续,五、静电消除（1）其含义：一是防止和减少静电的产生；二是防止和减少静电的积累，即增加静电的泄漏。（2）消除静电的方法在原则上讲有以下方面：a.设法降低介质材料本身的电阻率：加抗静电剂；涂敷导电剂；增加湿度；辐照变化等。b.设法使周围空气电离化：因为带电体周围空气离子在电场力作用下就发生移动，带电体将吸引异号电荷而达到静电中和的消电目的，使空气电离的方法有多种：如利用放射性同位素的核辐射对空气进行电离，以及造成离子风的方法达到目的。,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,（3.消除静电序列的不同,产生异号电荷的中和:由于加工产品材质不同和机件性质不同,所产生的静电有正有负,因此选择适当的机件材料并在工序过程中进行合理的配置,就能达到中和电荷的目的.(4).消除静电的措施,可用物理的方法,也可以用化学的方法:一般可归结为一靠“地”:二靠“器”(装消除器);三靠“剂”(加抗静电剂)；四靠“屏蔽”一靠“地”:所谓接地是指用导电体作连接件，以减少带电体与大地之间的电势差，一般可降到10V以下，这是一种简单的消电荷积累的措施，如果带电体,续,本身是导体，这种措施当然有效;如果带电体本身是绝缘材料，采用这种接地措施显然是徒劳的，因为电荷在绝缘体上移动是困难的，它不能象导体那样接上导线就能把电荷泄漏掉.另外：“孤立导体”也一定要注意接地，若不接地，它将是一处可怕的“静电炸弹”，极其危险，因此，静电接地无论在技术上，还是管理上都应得到足够的重视。二靠“器”:静电消除器是一种有效的消静电措施，其消电原理是：造成空气电离，使与带电体极性相反的电荷在静电场所的作用下移向带电体，与带电体所,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,带的电荷进行中和来消除静电.所以，清除器可统称为空气离子化静电消除器。三靠“剂”：静电消除器是在静电产生后所采取的一种消静电措施，而且只能在局部范围内起作用，前道工序消除了,后道工序仍会产生态环境因此要消除和防止整个工序流程或产品的静电危害就需要改善介质材料的,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,电性能，目前普遍研究的是采用加抗静电剂的化学方法，其作用主要有两个：一是润滑作用，由此减少摩擦，防止和减少静电的产生；二是吸湿作用，降低表面电阻，减少积累.抗静电剂可分为外部添加的外用抗静电剂，以及混入内部的内抗静电剂,必须具备无毒性，用量少，化学性能稳定等条件。,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,六、未来工厂静电防护措施1.地板1地板涂料特性:防静电效力持久,防尘、耐磨、附着力好，面涂富含C，Si，AL等粉粒，电阻值约105108；底涂富含Fe,Cu,Zn等金属粉，电阻值约106109;素地铺设铜网接地，整体平均阻值：1.01051.0109.2.人体防护用品(1)防静电工衣,工帽采用特种导电纤维，能高效阻挡人体的发尘，永久性的防静电性能，是安全生产的保证.要求：公司所有接触产品的车间员工都必须穿防静电工衣。,续,（2）防静电鞋能有效泄漏静电，鞋底电阻105108.要求：SMT车间员工及产品测试员必须穿防静电鞋.（3）防静电手腕带能可靠，迅速,不断地泄漏电荷，给人体静电到地提供一个通路，使人体电位始终保持零电位（与大地作参考),避免损坏半导体元件.要求:A.所有进入生产现场的人员,都必须配戴静电手腕带.B.配戴需符合要求,上岗前经测试合格后方可拿板作业.(4)防静电手指套(5)钢脚椅SMT使用防静电工作椅,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,3.防静电工具,设备(1)防静电保护膜SMT机器上必须使用防静电保护膜(2)防静电桌垫所有用于生产的工作台面,应铺设防静电桌垫,并确保其有效接地.防静电桌垫其防静电面表面电阻为107-108,导电面表面电阻为104-106(3)防静电涂液生产辅助设备和非防静电图套上都必须涂防静电涂液,周期为三个月一次,并在涂复标识上标明有效期.(4)防静电图套生产线使用防静电图套挂置作业图纸.(5)防静电毛刷清扫PCB板面及工作台面灰尘及杂物.,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,(6)防静电放大镜:看焊点(7)防静电镊子:放SMT料元件及清理板面锡珠/渣等(8)防静电菲林片:核对SMT料零件(9)防静电电焊台:焊接及修理(10)显示镜保护屏:挂置于生产线电脑显示镜上.(11)接地线:所有工作场所都接有地线,工作台,生产线仪器/设备等都须可靠接地.(12)防静电手推车:搬运产品.(13)离子风机:将周围空气电离,中和胶物件上的静电.,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,4.防静电容器(1)周转箱生产中的成品在厂内运输,转序过程中,应将产品放于周转箱中,若是厂外运输,必须把完成品存放于静电屏蔽袋内.(2)零件盒产品在安装过程中,物料应放入塑料零件盒,便于贮存及管理静电敏感元件.(3)零件柜贮存静电敏感元件.,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,(4)自动上板架:存放及管理PCB板,SMT自动插件机使用静电架上板.(5)托盘:生产线上装放OK和NG样板,或不合格产品.(6)料带盒:装放SMT料带.(7)IC料盘:装IC料.(8)屏蔽袋,气泡袋,包装袋:包装产品5.静电测试仪(1)静电场测试仪可测量生产线上每一节点的电荷,测量时测量计与测量物体之间距离为50mm,以红色LED光点的对焦来确定距离.(2)手腕带测试仪测试静电手腕带配戴是否合格,有否失效.,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,(3)导电鞋测试仪测试防静电工或是否有效.(4)电阻率测试仪测试地板的表面电阻率.(5)温度湿度计测试室内温度及湿度.,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,七.测试1.条件:全部测试均在生产场地内进行,温度20250,相对湿度40%60%.2.测试仪器:应在计量检定有效期内,允许使用符合要求的仪表.A)摩擦起电电压测试:(1)使用非接触式静电压测试仪器;(2)手持干燥布料,120次/分钟,适当施加压力单向摩擦力2分钟以上,测之.,续,交流思想协调行动深入对策持续改进挑战零缺陷,(3)测试范围:地面(地垫),墙壁,窗帘,工作台(台垫),工作椅,货架.工位器具,物流传遁器,包装袋,工服,手套,工鞋等.B)电阻测试(1)防静电地极:测地极的接地电阻:10；（2）地面:a.测