广东省河源市龙川县第一中学高中物理 第一章 静电防护课件 新人教版选修31.ppt

静电时常分散在我们周围 它的形态不能用肉眼看到 但是它所引起的危害很大 我们要防止静电就要对它有个正确的认识 是指静止状态的电荷互相或与别的物质磨擦时 很容易引起的静电积累在物质或人体的电量而言的 静电的定义 磨擦带电 积累的能量如果遇到电序差不同的电荷 物体 就会发生电荷的移动 这时的移动将会释放出剧烈的电量 电量通过的物体就会受到损伤 静电的破坏 奇怪的触电 静电基础知识 那么全扔了吧 唉哟 唉哟 从对过去60 70年代流行的皮肤病进行调查的结果来看 已证实事实上是由于静电的危害而引起的 唉呀 痒死了 喂 为什么这么痒 这些朋友啊 是静电的缘故才使皮肤发痒的 不要 穿尼龙衣服 60 70年代静电危害事例 静电基础知识 呀 磨擦 磨擦 进入21世纪 静电的发生程度已通过视觉得到了证明 已证实了通过磨擦得到的静电所带的电量 能够达到使灯泡发亮的程度 灯亮了哇 好奇怪噢 不要用手 用棍子上的捆绑物磨 擦 21世纪的静电产生试验 静电基础知识 要防止静电引起的危害发生 首先要了解静电产生的原因 素材a 素材b 在物体的构造上 所有物体都是由带 电荷的阳离子和带 电荷的阴离子构成的 维持中性状态的时候旋转的阴离子数必须与阳离子数相等 两个材质互相接触或磨擦时 带 电的电子自由移动 阴 阳离子失去平衡时 就会产生静电 移动 磨擦 静电产生原因 静电子现象可分为静电子产生 储存 损失 三个过程 其中静电产生原因与静电大小决定因素为 静电子产生原因 静电大小决定因素 接触面积压力 摩擦次数速度 温度差其他 接触分离 摩擦冲击 变形破坏 静电产生原因 触碰金属时 步行 接触 分离动作 时都会产生静电 脱衣时 3950v4600v3750v4300v2400v3750v2400v3500v2100v 帯電電圧 静电产生原因 静电一直都存在我们身边 静电产生原理 接触前 无带电 接触 无带电 分離 有帯電 负帯電 正帯電 正常状态 电荷取得平衡 电荷移动 两个物体接触 形成两层平衡電気 电荷分离 电荷平衡状态瓦解帯电发生 静电产生原因 哪些材料会引发静电 摩擦电 静电感应 电容改变 产生静电的三个可能 任何物体之间摩擦都会产生静电 不同的三种物体物体状态 导体 导体内部的电子可以自由移动 从而使电子无法进行积累 可以即时地施放掉所带的电荷 绝缘体 绝缘体内部的电子无法自由移动 电荷可以在其内部积累 当积累到一定的程度时 只要外界物体接触便有可能施放掉积累的能量 达到内部电荷的平衡 释放的能量可能造成物体的损坏 半导体 半导体是指处于导体和绝缘体之间通过特殊处理的可以调节其内部电流的物体 主要有硅 锗等材料 金属 橡胶玻璃 晶体管ic类 静电电荷不易消除 即时排除不积累 易静电击穿损坏 静电特性 我们使用的材料可以分为导体和绝缘体 导体带电后 容易消除 绝缘体带电以后 不易消除 易积累大量静电 导体 绝缘体 因为电子的自由移动 测任何部序电量都是一样的 接地后 测量的话带电为 0 所以 导体适当接地就可以消除静电 绝缘体要用多种方法才可以防止静电 同样接地 出现电子没有的部位 电子不足及有的部位电子很多的情况 静电特性 带电列 帯電列上 近距离接触 摩擦的情况下帯電量少 而远距离相对说来帯電量多 可以运用这一点来做静电对策 但是也会因物体表面的粗糙程度 吸湿性而影响带电特性 所以苛刻的环境下一定得注意 容易放出或者吸收电子的叫带电列 也就是说在异种物体间接触或者摩擦时 如左图所示 易带正电 的序于上序 負电的 序于下序 例如 用丝绸摩擦过的玻璃棒 玻璃棒带 電 丝绸带 電 静电特性 静电的产生和湿度的高 低有很大程度的差异 湿度越低 产生量越大 已证明冬天比夏天产生的多 相对湿度别的静电 35 000v12 000v6 000v7 000v20 000v18 000v 1 500v250v100v600v1 200v1 500v 啊 那么提高湿度就不产生静电吗 带电物 地毯上走动的人体 塑料地板上走动的人体 电子产品作业者 塑料包装材料 从作业置场拿取塑料袋 包装上氨基甲酸脂靠垫的椅子 湿度高了 会引起作业者不快的感觉 部品的腐蚀冷焊不良等 相对湿度 相对电压 相对湿度 那么 适当的湿度管理就是40 60 静电特性 10 20 65 90 很多人误以为把手放在物体上时 没有产生静电火花的话 就没有危害 其实人们无法感知约2000v以下的静电 但是 对半导体却有深刻的影响 人体带电电压 1 0kv 2 0kv 2 5kv 3 0kv 4 0kv 5 0kv 6 0kv 7 0kv 人们感觉到的冲击程度 根本感觉不到 只在手指尖处能感觉到 但无痛感 突然间一惊 但无痛感 象感觉到针扎入很一样痛 从手掌到肘处能感觉到静电的冲击 并且很痛 手指感觉到强烈的痛受到冲击后 胳膊感觉很沉重 手指 手掌强烈的疼痛和麻的感觉 备注 微小的放电的声音 可以看到放电时的发光 能感觉到针扎似的痛 人体的带电电压和感知的程度 静电特性 我们周围的静电产生源 即 作业者或机械 机器 的所有动作都可以产生静电 下面我们来看一下周围可以产生静电的物质或作业动作 静电起源 作业者 衣服 作业椅 部品桶 作业台 地面 治具 工具 设备 其它 使静电产生的物质或作业动作 走动动作推椅子或从椅子上站起来的动作穿衣服 脱衣服的动作 一般的衣服 头巾 手套等合成纤维做成的衣服 导电性工作服除外 塑料盖和外衣 wax处理过的地面使用坐势 表面清扫 打蜡处理 塑料处理资材类没有接地的烙铁纸 玻璃制品 包装袋等 塑料以及用一般用材料做了表面处理的树木金属箱子纸箱等 静电特性 引发静电发生的问题是灰尘污染和放电时电子部品的破坏和热化 放电电流强的时候生成的热能和电流成正比 引起绝缘层破坏等问题发生 半导体氧化绝缘膜 半导体 ic 的内部电压 1 半导体性能高速化 小电力化2 氧化绝缘膜的厚度越来越薄3 半导体所能承受的来自静电的耐性越来越弱 约100v 4 我们使用的半导体 ic 大部分还处于容易破坏的水准上 8 10micron 0 11 0 15micron 4 5 6micron 0 8 0 9micron cmos devicetype c mos eprom opamp scr mosfet jeft bipolartr 静电耐压 30 1 800v 100v 190 2 500v 680 1 000v 100 200v 140 7 000v 380 7 000v 静电管理的必要性 静电特性 由人体或周边设备引发的静电放电的时候 有很多能量产生 如果放电通过半导体 ic 时 ic内部不能承受大量剧烈的能量放出 就会遭到破坏 半导体 氧化膜破坏部序扩大 破坏部序 500倍扩大 静电特性 要抵挡静电的危害 不仅需要有体系的 有组织的对策 最重要的还在于我们所有的人对静电要有一个正确的认识 所有的半导体对静电都非常的敏感 作业者要经常遵守适当的防静电措施 在作业现场要常常研究防静电对策 静电包装 作业台照片 静电防护 静电引起的部品破坏常常在短时间内诱发工程不良 受到冲击的部序由于蔓延变化 成为消费者使用不良的主要原因 所以最好要采取事前预防对策 3 使用防带电用品 wriststrap 静电带 防静电拖鞋 手套 防静电衣服 防静电帽 静电mat 静电box 静电立时见效药来了 要使空气中和才行哟 1 带电防止剂的使用 2 防电装置的使用 静电防护 对静电比较敏感的部品 必须要研究安全对策 采取特殊的拿取方法 其中 最重要的一点是保持适当的温度 静电防护 从左图可以看出 在约40 以上的湿度下 静电急剧减少 即 在相对温度40 70 是最好的状态 可直接接地线时 使用静电带 导电地板 导电鞋 环境改善 调整湿度大概40 70 避免发生 排电 接触法 除电 化解法 非接触 无法接接地线时 离子吹风机 静电防护 具体方法 措施 建立静电防护站 实施最基本的静电控制管理 静电防护 ic r i 半导体部品的手持方式 手不要接触金属端 手应拿塑料部分 手应拿金属case部分 静电对策用具的使用 导电膜 静电防护 在我们身边很多产品在电源on off时 都会产生浪涌电流 例如 电烙铁 日光灯 电视机 电气产品在电源开关on off时会对周围的设备产生影响 例如电视机在开和关时 家里的日光灯就会有明暗的变化 所以电源开关在动作时 就会产生浪涌电流 作业时 不准开关任何设备 对策 停电怎么办 静电防护 由此导致ic等敏感元器件产生劣化和半劣化 在正常电源开关时 设备的充放电回路可以抑制电流的快速放电 从而时电路回路的元器件得以保护 停电时 正常设备电源开关时 在突然停电时 所有设备同时停止工作 所产生的充放电电流大 同时设备的充放电回路也不能良好工作 因此会产生较大的浪涌电流 約100ma 100ms前後 静电防护 留在物体表面电气的强度 直流电 电压非常高 发生在絶縁体 导电物 用静电meter測量 非接触性測量 静电 留在物体表面电气的量 陽子 和電子 平衡瓦解的状态 絶縁物不能測量 用analogmeter測量 接触状态測量 电荷 表面电压的測量 留在内部导体部份电荷的測量 静电检测 人体静电腕带测试 静电腕带一定要紧贴人体 1 把静电带戴在不影响作业的一只手上 2 一定要使静电带调节到紧贴手腕的状态 3 不要用力坏拉静电带 以免断线4 当因汗 灰尘等弄脏的时候 影响使用效果 所以一定要保持清洁 5 每日1次用tester检查check发现不不良及时换 静电检测 ok 当ok 绿灯亮 有轻快的鸣叫声音时 静电带是良好状态 当ng 红灯亮 我们把工程周围的静电产生原因和实测值 综合对策 测定对象 测定结果 发生原因 不良发生现象 对策 车间内穿鞋行走 ic焊接治具 acuyl材质 作业人员的梳子没梳头时梳头以后 作业者毛发 没束起头发 纸盒子 挂工程图 500v 5 000v 2 000v30 000v 500v 2 000v 2 000v 没穿防静电鞋 穿了一般的鞋子 ic焊锡时 从治具诱导的静电 在icpin的电荷和烙铁接触时放电 破坏ic 作业者的梳子放在流动的轴承边上 也能诱导静电 工具的放电 破坏ic 作业动作引起头发的摆动 带电严重 对周围的ic有静电诱导 破坏ic 适用规定的防静电鞋 治具材质的变更 贴导电性保护纸 作业时不能梳头 挽起头发 使用导电性box 使用防带电剂 对周围的ic有静电诱导 破坏ic 静电检测 静电三现对应 1 防静电管理项目明确 静电规格 管理区域 2 产品拿取 传递 运送要求明确3 建立有效的静电防护管理站并实施数据检测4 保证需要进入静电区域的人员都在实施静电措施之后5 其他关联的区域 修理场所 产品交换场所等6 减少非必要的可能引起静电产生的动作及工作内容 共同对应项目 静电三现对应 电压 v ic防静电弱 静电耐圧60v 静电三现对应 作业台 地面工具 设备其他 工作椅 衣物 静电起源引起静电的物质或作业的动作 穿衣物或者脱衣物的动作 一般的衣服 袜子 手套等等 部品盒 周转盒 作业者 走路的动作 塑料材料或表面朔料膜或用wax处理过的地面 使用坐垫 塑料或表面包有塑料的木头 纸箱等 表面薄膜处理 打蜡处理 塑料膜处理 没有接地的烙铁 塑料袋子 纸箱类 玻璃制品等 推椅子或在椅子上引起的动作 合成纤维质的衣物 导电性工作服除外 整理头发的动作 配带饰品 手推车 表面为非防静电处理 未接地处理 1 所有半导体对静电都敏感2 对物品必须静电进行处理以后移动3 没有地线时绝对不要接触部品4 一定要在防静电区域取放部品 四个基本原则 静电三现对应 静电强度等级 静电防护站管理 接地 传递 拿取esd管理 传递 拿取esd管理 非esd管理 静电三现对应 001 铆钉机 003 轴向机 004 径向机 005 检验 三极管 二极管 三级管 二极管 002 跨线机 三级管 二极管 基板 机插 5个工序 静电三现对应 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 014 012 013 集成电路 tda7439 jk 集成电路 l7805cv mc7805ct集成电路 tda7495s 三级管 3ca2050 三级管 2sc3852 v1 jk 集成电路 ka5q1265rf jk 二级管 ffpf10u60s 集成电路 ka7630 jk 三级管 2sc2717 v3三级管 fqpf630 三级管 fjl6920二级管 ffpf10u150s二级管 ffpf10u60s集成电路 tda8177 e stv8172a 整流二极管 fr252 基板 主板 14个插件工序 以为例 静电三现对应 基板 反检 19个反检工序 01 夹具取下 02 剪腿 03 剪腿 04 重点补焊 05 反检 06 反检 07 反检 10 反检 09 反检 08 反检 14 基板修补 13 反综检 12 反综检 11 反综检 15 正综检 16 正综检 17 焊件 18 插装副板 19 焊接视放板 静电三现对应 01 上板点胶 02 基板装配 03 基板装配 004 插座插装 005 安装支架 006 安装vga 007 固定av端子 008 机芯检验 009 机芯调试 010 机芯调试 接触机芯板 接触机芯板 接触机芯板 接触机芯板 基板 合拢 10个装配工序 以为例 静电三现对应 二极管 05w11c 001 上板检验 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 三极管 2sa1015y 亮度延迟线 lpf16m 集成电路 tda6111q 三极管 2sc1815y 副板 视放板 11个插件工序 以为例 静电三现对应 遥控接收器 hs0038a2 001 上板检验 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 三极管 2sa1815y 三极管 3ca2050 准备 集成电路 3da4793 发光二极管 bt h604rbw 31 三极管 2sa1015y 副板 副拼板 11个插件工序 以为例 静电三现对应 三极管 fpqf630 001 端子板固定支架 002 元件成型 003 元件成型 004 元件成型 005 散热器装配 集成电路 tda8177 集成电路 ka7630 集成电路 at24c08 三极管 2sc5858 遥控接收器 hs0038a2 006 散热器装配 007 散热器装配 集成电路 tda7497 集成电路 ka5q1265rf 008 散热器装配 008 散热器装配 008 集成电路写入 集成电路 tda6111q crt准备 8个工序 以为例 静电三现对应 01 扬声器焊接 02 安装减震套 03 安装扬声器支架 04 按键组装 05 遥控板组装 06 电源开关焊线 线夹安装 07 电源开关组件安装 遥控接收器 hs0038a2 整机准备 7个工序 以为例 静电三现对应 前壳检验 粘贴机壳保护胶带 粘贴密封件 显象管移载 固定显像管 显象管托运 条形连接器安装 显像管检验及组件安装 条形连接器焊接 安装消磁线圈 安装侧音箱支架 紧固消磁线圈 点胶 底座检验 组件安装 面板检验 面板装配 安装遥控板组件 底座和前壳组装 粘贴密封件 显象管准备 底座组件安装 遥控接收器 hs0038a2 底座和前壳组装 安装支撑 安装重低音箱组件 安装电源开关 固定支撑 kb 24个工序 以为例 静电三现对应 总装 crt 11个工序 以为例 接触机芯板 01 安放机芯 插线 接触机芯板 接触机芯板 三极管 2sa1015y 接触机芯板 05 安装视放板 理线 04 插子插装 02 抹密封胶 安高压帽 03 安装速调板 09 图像调整 08 信号预置 07 贴条形码 机内检验 06 固定机芯 理线 11 综合检查 老化设定 10 图像调整 接触机芯板 接触机芯板 静电三现对应 解除老化 主亮度 主电压调整 色纯 会聚 高压确认 聚胶调整 图像调整 一 白平衡调整 图像调整 二 图像调整 四 图像调整 五 av输入 宽电源检查 av输出 点胶 机内工艺检查 卸固定片 图像调整确认 agc确认 副亮度调整 后盖下挂检验 安装侧av 后盖固定 一 遥控 功能键检查 耐压 绝缘检查 电性能检查 一 后盖固定 二 电性能检查 二 外观检查 一 外观检查 二 图像调整 三 图像调整 六 涂底涂剂 擦拭装饰屏 粘贴装饰屏 接触装饰屏 接触装饰屏 后盖安装 完成检查 crt 27个工序 以为例 静电三现对应 001 上板检验 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 012 013 014 模块板 解码板 14个插件工序 以为例 静电三现对应 接触主板 01 机壳检验 接触液晶屏 接触电源板 遥控接收器 接触机芯板 05 液晶屏托运上线 04 安装按键 遥控板 02 粘贴边角保护胶带 03 前壳粘贴装饰件 10 安装背光电源驱动板 09 安装主板组件 07 安装液晶屏组件 06 液晶屏准备 12 导线连接二 11 导线连接一 接触液晶屏 接触液晶屏 08 安装扬声器组件 14 整机搬运 13 安装屏蔽罩 15 液晶屏检查 16 图像检查 17 前壳检查 接触机芯板 接触液晶屏 接触液晶屏 接触机芯板 装配 平板 17个工序 以为例 备注 工装板必须保证接地及防止静电源 静电三现对应 接触主板 01 色纯会聚确认 接触机芯板 接触机芯板 接触机芯板 接触机芯板 05 av输入 耳机输出检查 04 高清图像检查二 02 pc图像调整 03 高清图像检查一 10 后壳准备 09 机内检查 07 遥控功能检查 06 s端子 ycbcr检查 12 前后壳装配 11 紧固屏蔽罩 接触机芯板 接触机芯板 08 agc确认 击机检查 14 宽电源检查 13 手动按键检查 15 综合检查 16 外观检查 17 耐压 绝缘电阻检查 接触机芯板 接触液晶屏 接触液晶屏 接触机芯板 接触机芯板 接触机芯板 接触机芯板 接触机芯板 完成检查 平板 17个工序 以为例 备注 工装板必须保证接地及防止静电源 静电三现对应 测定项目 测定频度 规格 备注 静电线 地线检查 人体静电电压 烙铁电阻测试 每月一次 每班一次 每天一次 100欧姆以下 静电腕带导通测试 50v以下 每班一次 导通ok 不导通ng 15欧姆以下 生产车间电压检查 每天一次 变化量确认 生产车间温湿度检查 每班二次 变化量确认 手推车接地检查 每周一次 导通ok 不导通ng 产品放置柜检查 表面电阻每周一次 导通ok 不导通ng 接地检查每周一次 106 109欧姆 静电屏蔽 电场中的导体 导体 容易导电的物体叫导体 金属 石墨 人体 大地 酸碱盐溶液 导体容易导电 是由于导体内部有大量可以自由移动的电荷 比如金属中的自由电子 绝缘体分子中的正负电荷束缚很紧 在一般情况下不能分离 不带电的导体放入电场中会出现什么现象 将导体放进电场e0中 导体中的自由电子在电场e0作用下发生定向移动 于是导体两端将出现等量异种电荷 感应电荷在导体内部形成电场e 方向相反 随着感应电荷的增加e 增大 导体内部的合场强e在逐渐减小 e e0 e 当e e0 e 0时 导体内部的合电场e为0 不再发生电荷的定向移动 导体达到一种平衡状态 这种状态叫做静电平衡状态 注意区分清楚三个电场 e0外电场e 感应电荷电场e导体内部合场强e e0 e 0静电平衡的必要条件 导体中 包括表面 没有电荷定向移动的状态 叫静电平衡状态 电场中导体的静电平衡 静电平衡状态下导体的特点 2 导体内部的场强处处为零 必要条件 3 电荷只能分布在导体的外表面 感应电荷分布在导体的两端 近端和远端 4 电场线在导体内部中断 1 导体内部没有电荷定向移动 法拉第圆筒实验 结论 带电导体在稳定时 其电荷均分布在外表面 静电平衡状态下导体的两种类型 1 电场中导体的静电平衡 2 带电体的静电平衡 静电平衡状态下导体的特点 2 导体内部的场强处处为零 必要条件 3 电荷只能分布在导体的外表面 感应电荷分布在导体的两端 近端和远端 净电荷分布在导体外表面 5 导体表面上任何一点场强方向与该点表面垂直 4 电场线在导体内部中断 1 导体内部没有电荷定向移动 知道小鸟和人为何安然无恙了吗 静电屏蔽的电场线模拟 静电屏蔽实验 金属网罩或空腔导体起到了静电屏蔽的作用其内表面根本没有带上电荷 内部也没有电场 静电屏蔽的应用 静电屏蔽的应用 课堂练习 长为l的导体棒原来不带电 现将一电荷量为 q的点电荷放在与棒的左端距离为r的地方 如图所示 达到静电平衡后 棒上的感应电荷在棒内中点o处产生的场强有多大 方向如何 作业 同步作业本 四静电屏蔽 两位英国科学家下个月将在伦敦进行一次危险的电力学表演 根据表演计划 其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里 然后用数百万伏特的电流对其进行电击 鉴于表演的危险性 两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险 英科学家将表演 特技 触摸百万伏高压电 网络新闻 空腔导体或金属网罩 无论接地与否 可以把外部电场遮住 使壳内不受外电场 接地空腔导体或金属网罩可以使壳外部不受壳内电场的影响 处于静电平衡状态的导体 内部场强处处为零 将导体挖空 变成一个导体壳 壳内场强仍处处为零 所以导体壳或金属网罩能使其内部区域不受外部电场的影响 空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住 使其内部不受外电场的影响 这种现象叫静电屏蔽 静电现象的应用 电场中的导体 一 静电平衡的特点 1 导体内部没有电荷 电荷只分布在导体的外表面 e内 e0 e 0 导体表面 越尖锐的位置 电荷密度越大 2 处于静电平衡状态的整个导体是个等势体 它的表面是个等势面 地球是个等势体 3 导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直 导体尖端的电荷密度很大 附近的电场特别强 它会导致一个重要的后果 就是尖端放电 二 静电现象及其应用 1 尖端放电现象 应用 避雷针 2 静电屏蔽现象 静电屏蔽实验 静电屏蔽的应用 静电屏蔽的应用 静电现象的其他应用 1 静电除尘2 静电植绒3 静电喷涂4 静电分选5 静电复印 课堂练习 长为l的导体棒原来不带电 现将一电荷量为 q的点电荷放在与棒的左端距离为r的地方 如图所示 达到静电平衡后 棒上的感应电荷在棒内中点o处产生的场强有多大 方向如何 静电与新技术 一 静电除尘 观察与思考 透明的玻璃瓶中原来充满烟尘 将高压电源的正 负两极分别接到绕在玻璃瓶上的金属螺旋线和插在玻璃瓶内的金属直导线上 你发现了什么现象 二 静电复印 卡尔逊静电复印法 卡尔逊静电复印的过程本质上是一种光电过程 它所产生的潜像是一个由静电荷组成的静电像 其充电 显影和转印过程都是基于静电吸引原理来实惠的 由于其静电潜像是在光照下光导层电阻降低而引起充电膜层上电荷放电形成的 所以卡尔逊静电复印法对感光鼓有如下要求 具有非常高的暗电阻率 这种感光鼓在无光照的情况下