静电防护培训-原理篇

1、2021-12-151 -原理篇2021-12-152l静电基础知识静电基础知识l静电控制的原理静电控制的原理l电子工业中的静电防护电子工业中的静电防护l日常工作中的注意事项日常工作中的注意事项2021-12-153l何为静电？何为静电？ l为何要防静电？为何要防静电？l静电在电子工业中的危害静电在电子工业中的危害 l相关术语相关术语2021-12-154l何为静电？何为静电？ 静电是一种客观的自然现象,它是正、负电荷在局部范围内失去平衡的结果。它是留存于物体表面，处于相对稳定状态的电荷。 具有高电位、低电量、小电流和作用时间短的特点。 2021-12-155静电产生的方式有很多，常静电产生的

2、方式有很多，常见的有摩擦、接触、流动、见的有摩擦、接触、流动、感应等感应等。在电子工业生产使用环境中存在许多静电源，典型的静电源有工作台、工作椅、普通的工作鞋、普通的塑料包装材料、塑料托盘、零件盒、高速热风（热风枪、压缩机、回流焊炉）等。其中，人是最为常见的静电源！人是最为常见的静电源！2021-12-156静电起电极性序列表2021-12-157l为何要防静电？为何要防静电？ 在电子工业中，随着现代电子信息技术的迅猛发展，不断要求电子产品日 益向轻、薄、短、小、高密度等方向发展，导致集成电路的集成度不断提高。随着集成度的不断提高，集成电路的内绝缘层越来越薄，其连接导线宽度与间距越来越小。 2

3、021-12-158静电电荷源静电电荷源 测得的电压（测得的电压（V）10%-20%RH 65%-90%RH 走过地毯走过地毯350001500在聚烯烃类塑料地面行走在聚烯烃类塑料地面行走12000250工作台旁操作的工人工作台旁操作的工人6000100翻动聚乙烯膜封皮的说明书翻动聚乙烯膜封皮的说明书7000600从工作台拾起普通聚乙烯袋从工作台拾起普通聚乙烯袋200001200垫有聚氨酯泡沫的工作椅垫有聚氨酯泡沫的工作椅1800015002021-12-159部分元器件的击穿电压范围部分元器件的击穿电压范围器件类型器件类型 静电破坏电压静电破坏电压(V) 器件类型器件类型 静电破坏电压静电破

4、坏电压(V) VMOS30-1800运算放电器190-2500MOSEET100-200JEFT140-1000GaAsFET100-300SCL680-1000PROM100STTL300-2500CMOS250-2000DTL380-7000HMOS50-500肖特基二极管肖特基二极管300-3000E/DMOS200-1000双极型晶件管380-7000ECL300-2500石英压电晶体器件100002021-12-1510 由上表可以看出在电子产品的实际生产和运输、存储等流转过程中所产生的静电电压远远超过其阈值。为此，往往在电子产品的流转过程中，器件就会因为某一个过电压而产生硬（或软）

5、击穿现象，使之失效或严重影响产品的可靠性。 2021-12-1511 电子工业的ESD（静电放电）问题往往不会造成人员的伤亡，不容易引起人们的重视，但其所造成的经济损失缺远远超过ESD爆炸燃烧事故所带来的损失。据不完全统计，我国每年静电造成电子行业直接经济损失超过了10亿元人民币。 Stephen Halperin曾在文章Guidelines for Static Control Management中指出，因静电造成的电子产品的平均损坏率为8%33%。2021-12-1512 有关单位对上海市多家电子企业的调查表明，MOS器件的4%10%左右，是因ESD而失效的。静电造成的电子产品的平均损坏

6、率：部门平均损坏率（%）制造厂1627承销商84用户27332021-12-15132021-12-1514l静电在电子工业中的危害静电在电子工业中的危害 静电对元器件损害的形式静电对元器件损害的形式：l静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。（缩短寿命）。l静电放电破坏，使元件受损不能工作静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏完全破坏)。l静电放电电场或电流产生的热，使元静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）。件受伤（潜在损伤）。l静电放电产生的电磁场幅度很大（达静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几米）频谱

7、极宽（从几十兆到几千兆），对电子产品造成干扰甚至损千兆），对电子产品造成干扰甚至损坏（电磁干扰）坏（电磁干扰）2021-12-1515静电对器件击穿的形式：静电对器件击穿的形式：（1）硬击穿硬击穿：元器件功能完全损坏，失去功能。（2）软击穿软击穿：有些静电敏感器件遭至静电轻微击伤后不易发现，只有经过多次周转，甚至已随电子产品投入正式使用后，才会发现这种轻微的击伤现象称之为软击穿。软击穿不进行全面测试是发现不了的，在一定条件下会导致器件的失效，后果比硬击穿更为严重。2021-12-1516静电对电子产品损害特点静电对电子产品损害特点(1) 隐蔽性 人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是人体感

8、知的静电放电电压为23 KV(2) 潜在性 有些电子元器件受到静电损伤后短时间内性能可能没有明显的下降。2021-12-1517(3) 随机性静电的产生具有随机性，从一个元件产生一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁(4) 复杂性静电放电损伤的失效分析工作，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。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，使人误把静电损伤失效当作其他失效。2021-12-1518l相关术语相关术语静电静电 物体表面过剩或不足的处于相对稳定状物体表面过剩或不足的处于相对稳定状态的静止电荷。态的静止电荷。静电放电（静电放电（ESD） 静电电场的能

9、量达到一定程度后，击穿静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而向空气或周围低电位物体发其间介质而向空气或周围低电位物体发生接触或非接触式放电使带电体电荷部生接触或非接触式放电使带电体电荷部分或全部消失的现象。分或全部消失的现象。2021-12-1519静电敏感度静电敏感度 元器件所能承受的静电放电电压值。元器件所能承受的静电放电电压值。静电敏感器（静电敏感器（SSD） 对静电放电敏感的器件。对静电放电敏感的器件。静电电场感应静电电场感应 当导体和电介质置于静电场中时，会在当导体和电介质置于静电场中时，会在其表面感应出正和负的静电荷。其表面感应出正和负的静电荷。2021-12-1520泄放泄

10、放 将静电荷安全传导到地。将静电荷安全传导到地。中和中和 利用异性电荷使静电消失。利用异性电荷使静电消失。接地接地 电气连接到能提供或接受大量电荷的物电气连接到能提供或接受大量电荷的物体上（如大地、舰船或运载工具金属外体上（如大地、舰船或运载工具金属外壳等）。壳等）。2021-12-1521防静电工作区防静电工作区 由各种防静电设施、器件及明确的区域由各种防静电设施、器件及明确的区域界限形成的工作场地。界限形成的工作场地。导静电材料导静电材料 表面和体积电阻率分别小于表面和体积电阻率分别小于1x107、1x106.m的材料为导静电材料。的材料为导静电材料。（GB12158防止静电事故通用导则防

11、止静电事故通用导则规定）规定）2021-12-1522静电耗散材料静电耗散材料 表面电阻和体积电阻在表面电阻和体积电阻在1x105以上，但以上，但低于低于1x1011的材料为静电耗散材料。的材料为静电耗散材料。（IEC61340-5-1规定）规定）静电绝缘材料静电绝缘材料表面和体积电阻表面和体积电阻1x1011以上的材料为静以上的材料为静电绝缘体。（电绝缘体。（IEC61340-5-1规定）规定）2021-12-1523l静电耗散与泄露l静电中和l静电屏蔽与接地l环境增湿2021-12-1524 从前面的分析可知静电是由于物体接触分离，甚至没有接触的感应等方式产生的，就连我们周围的空气也是由原

12、子组成的，当这些空气流动时也会产生静电，可以说：在任何时间、任何地点都可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能的，但可以采取一些措施控制静电在不危害的程度之内。2021-12-1525静电控制的主要措施有： 静电的泄漏和耗散、静电中和、静静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、增湿等。电屏蔽与接地、增湿等。2021-12-1526l静电耗散及泄露静电耗散及泄露 静电耗散是将电子生产用的各类用品用ESD防护材料（静电防护材料）来制备。当因各种原因在其上产生静电时，通过静电耗散使静电荷不能在用品上某点或某区域积累，降低单位面积的静电电量，从而起到降低静电电位作用，防止静电放电的发生。例如，我们使

13、用的防静电元件盒、防静电的包装材料等就是用的静电耗散原理。 2021-12-1527 静电泄露是经带电体上的电荷通过内部和表面等途径，而使之部分或全部消失的现象。例如，我们将工作台铺防静电台垫并将台垫进行接地处理就是为了将台垫及台垫上的物体产生的静电及时的泄放掉，还有有绳的防静电手腕就是为了将人体的静电荷尽快的泄放到大地。2021-12-1528l静电中和静电中和 静电中和就是带电体上的电荷与其内部和外部相反符号的电荷（电子或离子）的复合而使所带静电荷部分或全部消失的现象。 静电中和措施是通过金属放电针或放射线使空气电离产生正负离子与静电源上的正负电荷中和，从而消除静电源上积累的静电。2021

14、-12-1529l静电屏蔽与接地静电屏蔽与接地 静电屏蔽是利用电磁屏蔽原理将一个区域封闭起来，使静电场被封闭在密闭壳中不对外界产生影响（主动静电屏蔽）或者将被保护物体放图空腔导体内免受外界电磁场的影响（被动静电屏蔽）。 注意：主动屏蔽时必须使屏蔽体接地才能取得屏蔽效果，同时屏蔽体应呈全封闭状态，不得留有空洞。2021-12-1530l环境增湿环境增湿 环境相对湿度增加，则非导体材料表面的电阻减少，使物体积聚的静电荷可以更快的泄露。例如，放置在相对湿度在90%环境中纸的表面电阻大约在1*109左右，而同样的纸放置在相对湿度40%以下时，表面电阻可达1*109以上。 为对静电达到最佳的控制，环境的

15、相对湿度硬保持在55%75%范围之内。 2021-12-1531静电电荷源静电电荷源 测得的电压（测得的电压（V）10%-20%RH 65%-90%RH 走过地毯走过地毯350001500在聚烯烃类塑料地面行走在聚烯烃类塑料地面行走12000250工作台旁操作的工人工作台旁操作的工人6000100翻动聚乙烯膜封皮的说明书翻动聚乙烯膜封皮的说明书7000600从工作台拾起普通聚乙烯袋从工作台拾起普通聚乙烯袋200001200垫有聚氨酯泡沫的工作椅垫有聚氨酯泡沫的工作椅1800015002021-12-1532l静电防护原则lEPA组成及要求2021-12-1533l静电防护原则静电防护原则1）抑

16、制静电荷的积累；）抑制静电荷的积累；2）迅速、安全、有效地消除已经产生的）迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷。静电荷。2021-12-1534lEPA组成及要求 防静电工作区防静电工作区（electrostatic discharge protected area EPA）定义： 配备各种防静电装备（用品）和设置接地系统（等电位连接）、能限制静电的积累和电位、具有确定边界和专门标记的生产、维护、存储、使用、装配SSD的场所。 2021-12-1535l人体静电防护用品有：防静电工作服、防静电鞋（鞋束）、手腕带、手套（指套）、帽子、袜子等。2021-12-15362021-12-1537l防

17、静电物流传递用品有：防静电包装（盒、箱、托盘等）、充填材料（泡沫材料、发泡材料）、运转车、周转器具、存放柜（架）、传输带等。2021-12-15382021-12-15392021-12-1540l防静电地坪：地坪可以是多种类型，像PVC地板砖，高架防静电活动地板、环氧树脂类、橡胶（塑）地面、瓷砖、地毯、水泥类等。2021-12-1541l防静电操作系统有：工作台、工作椅、工具类（电烙铁、吸锡器、分路棒、维修工具、刷子、夹具、气动或电动工具）等。2021-12-1542静电手腕引线工作台 静电台垫总静电接地线12W1M导电铜箔12W1M导电铜箔静电地垫2021-12-1543l防静电接地系统：

18、防静电独立接地系统或与其他几种接地共用接地系统。l环境控制系统：温度和湿度控制设备、环境洁净度控制系统（含风淋室等）、防尘抹布、粘尘垫等，电磁防护设施（根据实际要求确定）。l专用生产装联设备：采取防静电措施的生产装联设备（烘箱。波峰焊机。插装机、超声清洗机、喷漆设备、高压设备等）。2021-12-1544l特殊防静电用具（品）：各类静电消除器（离子风、放射性、离子栅静电消除器、静电消除刷等）、防静电剂（喷剂、蜡、胶等）。通常这类用品的配置或使用，根据实际需要来确定。2021-12-1545l静电测量（监控）系统：常用的有非接触或接触式静电压表、高阻测试仪、静电衰减时间测试仪、静电屏蔽性能测试仪

19、、接地电阻测试仪等、接地系统监测仪、配套的测试用具和各种电极。2021-12-15462021-12-1547l我公司常见的SSD：物料编码类别0108XXX稳压器、可控硅、光耦、晶振类0109XXX集成电路类0119XXX 模块类 01070010107014 MOS场效应管类 0106031、0106033 肖特基二极管类 0112XXX 液晶显示器、真空荧光屏类 含有上述器件的组件等2021-12-1548l我公司接地要求 防静电接地线都要连接到各楼层就近的专门的接地端子上，要求接地端子不得有锈迹。三相五线制供电的位置可以用大地线作为防静电地线，但是零线、地线不得混接，设备的保护接地与防

20、静电接地不能串接。为防止混淆，防静电 接地一律采用的是2.5mm2 的黄绿色RV软线。2021-12-15492021-12-1550l地面要求： 经常用湿润的拖把拖地，保持地面的整洁卫生，减少灰尘产生的静电及静电吸附现象。 只有穿防静电鞋的工作人员方可踩踏防只有穿防静电鞋的工作人员方可踩踏防静电地垫，严禁没有穿防静电鞋的操作静电地垫，严禁没有穿防静电鞋的操作者在地垫上经过！者在地垫上经过！并且每天用潮湿的拖把清洁地垫以保持地垫表面的清洁！2021-12-1551l环境湿度控制 防静电工作区的环境相对湿度应保持在50%80%范围之内，禁止在环境相对湿度小于30%的条件下操作SSD。SSD的库房

21、环境相对湿度应保持在30%80%。在不对产品造成有害影响的前提下可以通过用洒水拖地等方法控制环境的相对湿度。 贴片室由SMT专门负责人每天记录环境温湿度表格 焊接组由焊接班长每天记录环境温湿度表格 仓库由账务员每天记录环境温湿度表格2021-12-1552l防静电台垫 防静电台垫上不得随意堆放橡皮、纸片、普通塑料包装、玻璃等易产生静电的杂物。作业文件等应放置在文件夹中或悬挂在线体上方。2021-12-1553l规范佩戴防静电手腕带 a. 手腕带不锈钢壳应戴在左手腕内侧,此处接触电阻最小。 b. 要与皮肤紧密接触,不得松驰,不得隔以衣物或戴在涂有润肤油等化妆品的皮肤表面。 c. 鳄鱼夹应用根部夹

22、持静电地线裸露部份,而不应使用前端齿部夹持。 d. 每天上班时用手腕带测试仪检查并记录静电手腕的性能，如果发现不合格者应立即调整修理或更换。2021-12-1554l e. 除库管员及领料员可以佩戴无绳手腕带外，其他要求佩戴手腕带的工位均指的是有绳手腕带。正确佩戴正确佩戴错误佩戴错误佩戴2021-12-1555l穿防静电鞋时不能穿化纤类的袜子，不得垫鞋垫，鞋底应保证洁净、无绝缘物质。2021-12-1556l拒绝接收未采用防静电包装材料的SSD；2021-12-1557常见的防静电标志2021-12-1558l当需要把SSD及其部件从静电防护容器中取出时，必须在防静电工作区内进行，一般还应在静电安全工作台上进行，并应戴上防静电腕带，无防静电腕带的工序必须佩戴防静电手套或手指套。2021-12-1559l在任何场合均不允许未采取防静电措施的人员接触SSD及其零部件。l操作时应尽量减少对SSD及其部件的接触次数，尽量减少SSD与台面或容器表面的相对运动。 lSSD及其组件在操作、传递过程中不能碰到衣服、纸张、塑料和头发等易