《ESD静电防护》PPT课件

静电防护知识,静电袭击千万不可小觑,ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Staticdischarge的缩写，即“静电放电”的意思。ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此，国际上习惯将用于静电防护的器材统称为“ESD”，中文名称为静电阻抗器。,冬季需小心静电伤身,一.ESD知识介绍静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦等。静电的特点是高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电。静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害。,持续干燥小心静电发威,太夸张了吧？。,生产过程中静电防护的主要措施为静电泄露、耗散、中和、增湿，屏蔽与接地。人体静电防护系统主要有防静电手腕带，脚腕带，工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成，具有静电泄露，中和与屏蔽等功能,思考：生产防护工具有哪些呢？,防护工具,静电的危害,静电在我们的日常生活中可以说是无处不在，我们的身上和周围就带有很高的静电电压，几千伏甚至几万伏。平时可能体会不到，人走过化纤的地毯静电大约是35000伏，翻阅塑料说明书大约7000伏，对于一些敏感仪器来讲，这个电压可能会是致命的危害。,静电学主要研究静电应用技术，如静电除尘、静电复印、静电生物效应等。更主要的是静电防护技术，如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及兴航与军事领域的静电危害，寻求减少静电造成的损失近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题，已经成为一个迫切需要解决的问题。一方面，一些电阻率很高的高分子材料如塑料,橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化,使得静电能积累到很高的程度.另一方面，静电敏感材料的生产和使用,如轻质油品,火药,固态电子器件等,工矿企业部门受静电的危害也越来越突出,静电危害造成了相当严重的后果和损失。它可以在不经意间将昂贵的电子器件击穿，造成电子工业年损失达上百亿美元。在兴航工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰兴航飞行器的运行,1967年7月29日，美国Forrestal航空母舰上发生严重事故，一架A4飞机上的导弹突然点火，造成了7200万美元的损失，并损伤了134人，调查结果是导弹屏蔽接头不合格，静电引起了点火。1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸。我国近年来在石化企业曾发生30多起因静电造成了严重火灾爆炸事故。许多工业发达国家都建立了静电研究机构，我国从60年代末开始开展了一些静电研究工作，80年代开始以来,我国的静电研究发展极为迅速。1981年成立了中国物理学会静电专业委员会并召开了第一次全国静电学术会议,全国性的和各地方的静电学术会议不断召开，静电研究和应用的范围也越来越广,科研队伍不断壮大。,静电导致的惨痛回忆,二.什么是ESD？简言之，ESD就是电荷的快速中和，电子工业每年花在这上面的费用有数十亿美元之多。我们知道所有的物质都由原子构成，原子中有电子和质子。当物质获得或失去电子时，它将失去电平衡而变成带负电或正电，正电荷或负电荷在材料表面上积累就会使物体带上静电。电荷积累通常因材料互相接触分离而产生，也可由摩擦引起，称为摩擦起电。,有许多因素会影响电荷的积累，包括接触压力、摩擦系数和分离速度等。静电电荷会不断积累，直到造成电荷产生的作用停止、电荷被泄放或者达到足够的强度可以击穿周围物质为止。电介质被击穿后，静电电荷会很快得到平衡，这种电荷的快速中和就称为静电放电。由于在很小的电阻上快速泄放电压，泄放电流会很大，可能超过20安培，如果这种放电通过集成电路或其他静电敏感元件进行，这么大的电流将对设计为仅导通微安或毫安级电流的电路造成严重损害,干燥的冬天，静电无处不在,有多种模型可以用来表述器件如何受到损害，如人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)以及电场对器件的影响等。对于自动装配设备而言，主要考虑后三种损坏模型(模式)，我们在下面分别进行讨论。,机器模型/模式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，如果设备设计不当，传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，这些电荷将在工艺过程中通过器件泄放。设备部件通过器件放电就称为机器模型/模式。,带电器件模型/模式如果一个器件因某种原因累积了电荷并与一个带电少的表面相接触，电荷就会通过器件上的导电部分泄放。当器件向其他材料放电时，就称为带电器件模式，用带电器件模型表示。,电场影响电场感应会在IC阻性线路间产生电位差，引起绝缘体介质击穿。造成失效的另一个原因是器件上的电荷在电场中会被极化，从而产生电位差并向异性电荷放电，形成双重放电或中和。在ESD控制中使用了具有不同电阻特性的材料，这些材料用在自动装配设备中可以获得理想的效果。描述材料电阻特性通常用表面电阻率或体电阻率。,表面电阻率简单地说表面电阻率就是同一表面上两电极之间所测得的电阻值，将电极形状和电阻值结合在一起通过计算可得到单位面积的电阻值。现在市面上可以买得到读数为单位面积电阻值的测量仪。体电阻率体电阻率是通过材料厚度的电阻值，单位是cm。,三.常见概念及应用,导电材料导电材料指表面电阻率和体电阻率分别小于106和106cm的材料。耗散材料耗散材料指表面电阻率和体电阻率分别小于1012或1012cm的材料。防静电材料“防静电”指的是能够抑制电荷累积，可以在材料制造过程中添加或者局部加入某种物质得到这种特性。防静电材料无需用表面或体电阻率表示。导电添加剂和薄膜如果由于成本或者其他设计上的原因只能使用塑料材料或复合材料时，可以使用添加剂改善静电特性，将添加剂混入塑料材料中，根据添加剂和树脂百分比不同可获得所需的导电性或耗散性。在树脂中加入纤维可以使之获得导电性或耗散性并增强强度，这种纤维可能本身就有导电性或者采用了表面电镀工艺。虽然添加纤维可得到这些好处，但它也改变了收缩率和韧性。填充剂可以提供导电性和耗散性，增加强度，但常常会降低基体树脂的硬度。,传送带传送带用来输送元件、PCB和其他器件，材料一般为塑料、纤维制品或橡胶。如果传送带要接收从机器其他部分传来的器件，那么它应该采用耗散性材料。当传动带表面电阻率为1106时，它会使带电器件放电速度太快，对器件造成损害；当表面电阻在106109时，只要传送带通过转轮滑轮和机架良好接地，传送带上就不会带电。,三.常见概念及应用,另一个要考虑的问题是传送带速度。如果传送带运动速度太快，器件放到传送带上时就可能会滑动(或者器件保持不动而传送带继续在动)，这时就会形成摩擦生电，传送带如果接地能使电荷耗散掉，但是器件或PC板仍带有电荷而会造成危害。,导向装置和导轨导向装置和导轨用来提供通道或者使器件放于一个固定的位置或保持一定的方向性，采用的材料应能使电荷耗散掉并且防止器件摩擦生电。表面电阻率为106的材料具有良好耗散性而且不会损伤器件，如果送入的器件处于无静电状态，也可以使用导电性材料(表面电阻率低于106)。,四.正确的防静电操作规则,1操作ESD元件时必须始终配戴不良好的接地的手带，手带须与人的皮肤相触。,2必须用保护罩运送和储存静电敏感元件。,3清点元器件时尽可能不将其从保护套中取出来。,4只有在无静电工作台才可以将元件从保护套中取出来。,5在无防静电设备时，不准将静电敏感元件用手传递。,6避免衣服和其它纺织品与元件接触。,7最好是穿棉布衣服和混棉料的短袖衣。,8将元件装入或拿出保护套时，保护套要与抗静电面接触。,四.正确的防静电操作规则,9保护工作台或无保护的器件远离所有绝缘材料。,10当工作完成后将元件放回保护套中。,11必须要用的文件图纸要放入防静电套中，纸会产生静电。,12不可让没带手带者触摸元件，对参观者要留意这点。,13不可在有静电敏感的地方更换衣服。,14取元件时只可拿元件的主体。,15不可将元件在任何表面滑动。,16每日测试手带。,五.产品的静电防护,物料ESD管控,1、物料采购时需对有要求ESD防护的物料进行采购要求，并保证其包装和运输方法达到ESD防护要求。,2、仓库对物料进仓登记时除做一般数量、价格等信息确认外，还需检查其包装有无达到要求，对其未达要求的物料一律不予入仓。,3、品质在来料检验除对其功能检验外还需对其包装的ESD防护等防护项目进行检验，达不到要求一律按不合品处理程序办理。,4、检验合格后入仓的电子物料，需放在有ESD处理的货架上，并保证其存放的包装达到ESD要求。仓库人员在物料点数、搬动和对内外发放过程中必须需佩带静电手环或用防静电包装箱或袋盛放。,5、仓库应按生技部要求对仓库进行区域划分，电子仓、半成品仓需进行明显的静电标识。对进入电子仓和半成仓的人员进行严格管控，达不到ESD要求的人员一律不充许进入。,6、仓库主管需按照ESD各项设施、材料之阻抗一览表、各种组件ESD损坏发生范围要求对管理的相应设备进行点检，并填写ESD测试记录表,外协加工ESD管控,1、外协厂审厂选定除了对基本的设备、管理制度、价格、交期、信誉等考察外，需对PCBA整个加工现场测试检验其各种设备接地，作业人员及有接触PCBA人员要求穿防静电衣服、带防静电手套、拉线及各种料架等需要用防静电材料，固定料架需测其接地电阻应小于8欧姆（国标要求10欧姆），有相关ESD防护规定及要求，检查表、标识等。根据上述要求品质部人员需填写外协加工ESD防护检查表作为评定供应商的依据。,2、评审合格后，进行PCBA加工的过程中，IPQC需对首件生产做首件样品确认过程中的ESD要求进行确认，并对生产过程中ESD防护按要求进行巡检，填写外协加工ESD防护检查表进行归档管理。,3、外发运输过程中必须用防静电材料进行包装，否则一律不得入仓收货。,厂内生产过程及检验ESD管控,1、所有的生产工作区域和检测区域均需要有防静电独立接地地线，并定期进行检查，并保证接地电阻不大于5欧姆。,2、所有进入生产区域人员均需要穿防静电衣、防静电鞋，接触产品人员带有线静电手环，并在进入之前在综合测试仪上进行测试，测试通过后才能进入，未做上述措施人员一律不得进入。,3、搬运、移动、储存物料时需要用防静电箱或防静电盒，且不能在生产、检测区域内摩擦产品（主要指不要拿着产品丢或拖等）以免产生静电源。,4、每天上班和生产、检测过程均需按ESD各项设施、材料之阻抗一览表、各种组件ESD损坏发生范围要求进行点检，并填写ESD测试记录表。,5、所有参与生产检测的仪器工具必须接入电源地，需有漏电保护，接地电阻小于1欧姆。（鳄鱼夹头禁止使用.不能保证良好接触的其它接法也禁用）,6、所有接触静电敏感器件的人、物表面电压一般要求小于100V，特殊的要求小于25V，其详值见附表或产品BOM上的要求。,仓库的温湿度管控,仓库应按照仓库管理规定要求对仓库产品进行日常的管理防护，并做好巡查与记录，其温湿度的基本要求有：电子仓（PCB