《静电释放防护》培训教材

1、欧陆通电子有限公司培训教材ESD 防防 护护培训课题：培训课题：主讲人主讲人 陈磊陈磊2010年年4月月21日日提提 示示 请将手机设置请将手机设置成震动模式。成震动模式。培培 训训 大大 纲纲一一.什么是什么是ESD1.静电的概念静电的概念2.静电是如何产生的静电是如何产生的二二.为什么要防静电为什么要防静电1.ESD的危害的危害2.ESD防护的好处防护的好处三三.如何防静电如何防静电1.ESD产生的原因产生的原因2.ESD各项防护措施各项防护措施3.ESD防护物品防护物品4.自我检查的流程及实施自我检查的流程及实施5.5.静电防护管理规定及常见防静电标识静电防护管理规定及常见防静电标识一一

2、 什什 么么 是是 ESD中中 文文 名名 称：称： 静静 电电 释释 放放英英 文文 名名 称：称：ElectrostaticDischarge-+1 1 静电的概念静电的概念1.1 静电的本质物质由分子和原子组成,原子由原子核和电子组成.原子核带正电,电子带负电.自然条件下,正负电荷平衡,物体不带电.这类物体叫电中性物体.在特定条件下,正负电荷的平衡被打破,则物体带电-这种现象叫物体带电.物体带电分动电和静电所谓静电指对观察者而言,电荷静止不动或运动非常缓慢.动电则有电荷的快速运动和变化.1.1 1.1 原子的原子的结构结构1.2 1.2 静电起电与放电现象静电起电与放电现象静电可有很多种

3、方式产生,如物体间的摩擦,电场感应,介质极化,带电颗粒附着等等摩擦起电: 当两个物体产生摩擦时,摩擦表面的电子会从一种物体跑到另一个物体上,分离后,两个物体的正负电荷失去平衡,得到电子的带负电,失去电子的带正电.感应起电:当有强电场(大的带电体)存在时,附近的物体被感应,局部或整体产生电荷,这类带电称为感应带电.当带电的物体与一些导体等接触时或靠的很近时,电荷会找到一个途径突然释放掉,这种现象叫静电放电.静电放电的条件是:首先有静电存在,其次要有一定的途径.静电放电的原因和条件多种多样,控制静电放电是在人们生活和工作中的各个方面所追求的.1.3 1.3 静电现象静电现象静电现象举例1.握手或手

4、接触时常被电击一下,是由于人身带了静电.接触时突然放电所致2.自然界中的放电例子很多,如大气中带有很强的电荷,在80KM处,对地电位有200KV.3.云相互摩擦而带大量的电荷,相互放电形成能量巨大的雷电,对地放电则可能形成雷击.4.工业中,如印刷中,纸离开滚筒时静电电压高达20KV.5.我们生产线中,人体带电,摩擦带电,和感应带电等随时存在,不加控制,可造成危害.静电现象静电现象- -雷电雷电ESD59%2 静电是如何产生的静电是如何产生的相相 互互 接接 触、触、 摩摩 擦擦 或或 滑滑 动（动（接触带电接触带电）两两 物物 体体 分分 开开 时时（分离带电分离带电）两两 个个 带带 电电

5、物物 体体 互互 相相 靠靠 近近 时时（感应带电感应带电） z 分离摩擦2.1 静电产生举例静电产生举例分离分离, ,摩擦摩擦等起电的过程等起电的过程摩擦起电的形成过程摩擦起电的形成过程物体接触后表面电位差物体接触后表面电位差, ,产生接触电荷转移产生接触电荷转移, ,形成耦电层形成耦电层, ,物体快速分离物体快速分离, ,产生静电荷产生静电荷人体电容静电模型人体电容静电模型人体的静电并行电容模型充电的导体1电介质充电导体1地板脚鞋人体带电和环境的关系人体带电和环境的关系人体电容典型值人体电容典型值人体的典型静电电压人体的典型静电电压 电压(伏) 动作 相对湿度10%40%55%在地毯上行走

6、35000150007500在塑料地毯上行走1200050003000移动凳子6000800400从塑料管中取IC2000700400用泡沫和包装线路板210001100055002.2 摩擦起电静电序列摩擦起电静电序列人手图毛玻璃云母人头发尼龙羊毛毛皮铅丝绸铝纸棉花钢木材琥珀封蜡硬橡胶镍,铜,黄铜,银金,白金硫磺醋酸酯纤维素聚酯赛璐珞奥纶聚氨酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯硅聚四氟乙烯硅橡胶+-离的越近离的越近静电越轻静电越轻前面的带正电前面的带正电, ,后面的带负电后面的带负电1 ESD 的的 危危 害害静电电击静电电击火火灾灾及爆炸及爆炸绝缘设备绝缘设备破破环环生生 产产 成成 本本 提提 高高产

7、产 品品 质质 量量 降降 低低客客 户户 的的 损损 失失二二 为什么要防静电为什么要防静电1.1 ESD 1.1 ESD 对电子元器件的对电子元器件的 危害危害静电静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的三种影响：电流。这三种特性能对电子元件的三种影响：1静电静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。2静电静电放电破坏，使元件受损不能工作放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏完全破坏-即即 时时 失失 效效)。 静电静电放电电场或电流产生的热放

8、电电场或电流产生的热,使元件受伤使元件受伤(潜在损伤潜在损伤-延延 时时 失失 效效)。3静电静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽米）频谱极宽(从几十从几十兆到几千兆兆到几千兆)，对电子产器造成干扰甚至损坏，对电子产器造成干扰甚至损坏(电磁干扰电磁干扰)如果组件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，影响较小，如果组件轻微如果组件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，影响较小，如果组件轻微受损，在正常测试下不易发现，在这种情形下，常会因经过多层之加工，甚至已在受损，在正常测试下不易发现，在这种情形下，常会因经过多层之加工，甚至已在使用时，

9、才发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。要耗费多少人力及使用时，才发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大。财力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大。1.2 ESD对电子产品的危害对电子产品的危害静电静电对电子产品损害的特点对电子产品损害的特点:(1). 隐蔽性隐蔽性人体不能直接感知静电除非发生静电放电人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉但是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这是因为人体感知的静电放电电

10、压为静电放电电压为23 KV,所以所以静电静电具有隐蔽性。具有隐蔽性。(2). 潜在性潜在性有些电子元器件受到静电损伤后的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。因此有些电子元器件受到静电损伤后的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。因此静电对器件的损伤具有潜在性。静电对器件的损伤具有潜在性。(3). 随机性随机性电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都可以这么说，从一个元件产生以后，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动

11、性性。其损坏也具有随机动性性。受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。(4).复杂性复杂性静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术静电放电损伤的失效分析工作，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，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。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或

12、情况不明使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。 See5000VHear4500VTouch3500VComponentDamage15-30V电电 压压 刻刻 度度 表表1.3 ESD 1.3 ESD 的的 危危 害害 对对 静静 电电 防防 护护 来来 说说30 伏伏为为 安安 全全 电电 压压对对 静静 电电 敏敏 感感 元元 件件 来来 说，说， 可可 能能十十 几几

13、 伏伏的的 电电 压压 就就 可可 将将 它它 击击 穿穿人体的放电过程人体的放电过程器件器件电容电阻典型静电电压典型静电电压ESD造成造成的代价的代价!30V可能就可能就把器件给把器件给”毙毙”了了!1. 1.4 4 静电危害和利用静电危害和利用- -案例案例1 1某大电信公司单板损害案某大电信公司单板损害案维修部门发现某批次以后生产的交换机用户板维修部门发现某批次以后生产的交换机用户板,在打雷时特别容易损坏在打雷时特别容易损坏,但以前生但以前生产的同类用户板抗雷能力要强的多产的同类用户板抗雷能力要强的多.大量的用户板返修大量的用户板返修,维护成本维护成本,赔偿成本赔偿成本,形象成形象成本损

14、失巨大本损失巨大.电信局长直接找老板问罪电信局长直接找老板问罪.老板下达必须尽快查找原因老板下达必须尽快查找原因.并暂停该单板并暂停该单板的生产的生产.分析从设计到生产过程的可能原因分析从设计到生产过程的可能原因:1. 单板升级一次单板升级一次,改动一个电阻改动一个电阻2. 110种物料种物料20种换过一个批次种换过一个批次,其中包含一个其中包含一个CMOS专用集成电路专用集成电路.3. 生产过程基本未变生产过程基本未变,但换过一个测试针床但换过一个测试针床,增加一个测试单元增加一个测试单元.4. 单板的前面板在新升级板上单板的前面板在新升级板上,增加了一个测试口增加了一个测试口.经过从设计到

15、生产经过从设计到生产,包装运输入库包装运输入库,各个环境的努力各个环境的努力,近一个月的攻关近一个月的攻关,大量的分析大量的分析,终于终于发现发现,是上述是上述CMOS电路软损伤造成电路软损伤造成.原因原因: 新板单板的升级时新板单板的升级时,设计人员为减少成本设计人员为减少成本,物料选用把抗物料选用把抗ESD指标降格指标降格,同时设计时增同时设计时增加的测试口加的测试口,刚好占用了以前的保护地的一小点刚好占用了以前的保护地的一小点,使面板与保护地接触不良使面板与保护地接触不良,致使致使,塑料塑料面板上的静电荷不能与板地电位持平面板上的静电荷不能与板地电位持平.测试时增加的针床测试时增加的针床

16、,刚好造成一种约刚好造成一种约800V的放的放 电电,使器件造成软损伤使器件造成软损伤.这次静电损害使公司损失近这次静电损害使公司损失近5000万万.(为此每个开发人员为此每个开发人员,减少减少1万元奖金万元奖金)1. 1.4 4 静电危害和利用静电危害和利用- -案例案例2 2z某公司生产的可切换逆变电源某公司生产的可切换逆变电源,因是老板高价聘请的某大电信因是老板高价聘请的某大电信公司的设计人员设计公司的设计人员设计,样机整机性能指标均上佳样机整机性能指标均上佳.老板攻关有老板攻关有一套一套,设计人员准备采用设计人员准备采用.请物料认证部门进行考擦请物料认证部门进行考擦,发现其生发现其生产

17、不规范产不规范,工人无工人无ESD基本知识基本知识,也无相应的也无相应的ESD防范程序防范程序,而而其产品必须达到电信标准其产品必须达到电信标准,可靠性受到怀疑可靠性受到怀疑.物料经理不敢批物料经理不敢批准准.因此设计部门只能选其它厂家因此设计部门只能选其它厂家.该老板一下子损失每年近该老板一下子损失每年近2000万的订单万的订单.2 ESD2 ESD防护的好处防护的好处降降 低低 成成 本本提提 高高 产产 品品 质质 量量客客 户户 满满 意意增增 加加 利利 润润三三 如何防静电如何防静电静电是有产生原因的静电是有产生原因的-消除静电产生的根源消除静电产生的根源静电产生无处不在静电产生无

18、处不在,静电产生防不胜防静电产生防不胜防-减少静电的强度减少静电的强度,采用静电衰减采用静电衰减.减少静电减少静电的积累的积累静电产生静电产生,但要发生危害但要发生危害,必须是一定条件的放电才能产生危害必须是一定条件的放电才能产生危害,对要保护的器件进对要保护的器件进行抗静电设计行抗静电设计.并设计抗静电生产过程并设计抗静电生产过程.静电的危害产生静电的危害产生多由物体的不规则运动产生多由物体的不规则运动产生,必须对各个环节的运动进行规范和必须对各个环节的运动进行规范和控制控制.对于对于人这个高度能动性的动物的活动人这个高度能动性的动物的活动,必须从人的主观和意识上进行静电防止必须从人的主观和

19、意识上进行静电防止,为为此要建立完整的此要建立完整的ESD培训和控制程序培训和控制程序.由于静电危害贯穿到产品从生产到维护的各个时期由于静电危害贯穿到产品从生产到维护的各个时期,为了企业间为了企业间的生产协调和一致性的生产协调和一致性,还还建立了各种防静电标准建立了各种防静电标准,执行这些标准执行这些标准,是是业界的基本要求业界的基本要求.1 ESD1 ESD产生的产生的 原因原因ESD增加的原因增加的原因低低 湿湿 度，度， 高温度高温度人体人体 的的 活活 动动快快 速速 运运 动动所所 接接 触触 的的 材材 料料 的的 类类 型型 典典 型型 的的 静静 电电 源源地地 板板服服 装装

20、 和和 人人 员员座座 椅椅包包 装装 和和 操操 作作 材材 料料组组 装装 工工 具具 和和 材材 料料2 ESD2 ESD各项防护措施各项防护措施1 1 防止静电的产生防止静电的产生2 2 减少和消除静电减少和消除静电3 3 减少静电危害减少静电危害4 4 严格防静电管理严格防静电管理2.11 2.11 防止静电的产生防止静电的产生控制静控制静电的生电的生成环境成环境1.湿度控制,在不导致器材或产品腐蚀生锈或其它危害前提下，尽量加大湿度2.温度控制,在可能条件下尽量降低温度,包括环境温度和物体接触温度3.尘埃控制,此为防止附着（吸附）带电的重要措施4.并正确接地5.静电敏感产品的运送传递

21、和存储及包装与拆包装应采取静电防护措施6.喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应予控制,在液体,扭体等材料的输送管道中使用中和剂防止人防止人体带电体带电1.佩戴防静电腕带2.穿戴防静电服装、衣、帽3.穿武防静电鞋袜、脚链4.佩戴防静电手套、指套5.严格禁止与工作无关的人体活动（例如做操、打闹、梳头发、吃东西等）6.进行离子风浴2.12 2.12 防止静电的产生防止静电的产生材料选材料选用要求用要求1.凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其在静电序列表上的位次尽量靠近2.应使材料的表面光滑、平整、洁净无污3.使用静电导体材料和低电阻耗散材料2.13 2.13 防止静电的产生防止静电的产生工艺控工

22、艺控制措施制措施1.制定并实施防静电操作程序 2.使用防静电周转、运输盘、盒、箱及其它容器、小车3.使用防静电工具（烙铁、吸银器等）4.采用防静电包装5.对有静电燃烧、爆炸可能性的液体材料设置必要的静止时间6.尽量减少物体间的接触压力、时间、面积（例如布匹、纸张、线材、薄膜材料胶带等的运送、传递辊简、卷筒、线轴和产品之间）并限制运行速度不可过快2.14 2.14 防止静电的产生防止静电的产生接地接地1.地板和工作桌、椅、台面、台垫正确接地 2.人体接地3.工具（烙铁、吸银器、台架、运输小车等）接地4.设备、仪器接地5.管路、运输传送设施、装罐设备、存储设施（设备）接地2.21 2.21 减少和

23、消除静电减少和消除静电增湿增湿1.使用各种适宜的加湿器、喷雾装置2.采用湿拖布拖擦地面或通过洒水等方法以提高带电体附近或环境的湿度3.在允许的情况下尽量选用吸湿性材料中和中和针对场所和带电物体的形状、特点，选用适宜类型的静电消除器，以消除具、器材、产品、场所、设备和人体上的静电2.22 2.22 减少和消除静电减少和消除静电掺杂掺杂1.在非导体材料、器具的表面通过喷、涂、镀、敷、印、贴等方式附加上一层物质以增加表面电导率,加速电荷的泄漏与释放2.在塑料、橡胶、防腐涂料等非导电材料中村加金同粉末、导电纤维、炭黑粉等物质,以增加其体电导3.在布匹、地毯等织物中，混人导电性合成纤维或金属丝,以改善织

24、物的抗静电性能4.在易于产生静电的液体（如汽油、航空煤油等）中加人化学药品作为抗静电添加剂,以改善液体材料的电导率2.23 2.23 减少和消除静电减少和消除静电控制静电的控制静电的生成提高生成提高产品自身产品自身抗静电能力抗静电能力1.对 CMOS等静电敏感染集成电路采用输入、输出保护电路设计2.对于静电敏感电子组件和电子设备,采用抗静电防护设计（设置输出、输入保护电路和网络,使用隔离电阻器，设置边界保护环,尽量选用非敏感元器件等）3.对敏感元器件进行静电防护设计（设置串联限流电阻器、设置钳位放电间 隙、降低瞬态能量密度、避免引线交迭和寄生CMOS电容的形成等2.31 2.31 减少静电危害

25、减少静电危害采用静电采用静电屏蔽和接屏蔽和接地设计地设计1.对敏感部位和敏感元器件采用加防护盖、罩、片等静电屏蔽措，以减少电的力学、感应和放电危害2.应尽量避免孤立导体的存在3.在液体储油罐等设施中设立具有屏蔽作用的检测井，以保证采样和检测2.32 2.32 减少静电危害减少静电危害确保设备确保设备, ,设施和设施和作业场所作业场所的静电的静电安全要求安全要求1.控制易燃、易出的液体或粉体使爆炸性化合物浓度在燃烧、爆炸的极限度之下2.保持作业场所各种接地设施和系统（雷电保护、故障保护、信号参考、大地电极、防静电操作等）正确和有效接地3.控制作业区内各点静电电位在标准允许的范围之内4.安装局部放

26、电器、放电刷等，以通过电晕放电不断释放低电能量使其积聚的能量在安全范围之内5.严格静电安全作业操作规范2.33 2.33 减少静电危害减少静电危害建立健全建立健全责任制和责任制和规章制度规章制度1.建立健全各类人员（领导者、技术和管理人员、操作人员）的静电安全防管理职责，并备有检查制度2.建立静电安全事故分析制度3.编制具体详细的防静电操作规范4.对设备、装置、器材、器具、工具等的防静电性能要求建立定期检测制度5.建立产品低电损害机理分析制度2.41 2.41 严格防静电管理严格防静电管理培训教育培训教育1.针对领导者、管理和技术人员、操作人员等不同层次和不同岗位的人员，实施有关防静电意识、知

27、识、技术和安全要求教育2.针对不同岗位操作人员进行操作技能培训及考核2.42 2.42 严格防静电管理严格防静电管理标示标示, ,标识标识及符号及符号的使用的使用1.应在静电敏感产品上和内外包装件上做出标示标记或符号2.应当对装置、设备中的静电敏感部件、部位，按照标准的要求做出标记或警示符号3.应对防静电作业场所（工作区）做出规定的特别标记4.对关心控制部位应标识报苦装置，以提醒人们及时处理2.43 2.43 严格防静电管理严格防静电管理按标准规按标准规定规行检定规行检验和审计验和审计1.对有防静电性能要求的工具、器具、服装、鞋袜、地面、桌椅和工作台整等应定期检测，使之保持合格状态2.对有明确

28、指标要求的环境参数（例如湿度、温度、浓度、静电位等）应按规定测量监查3.对人体和设备、装置、系统的接地状况应按规定检查4.对产品的静电敏感度（抗扰度）应按标准的规定进行试验，并建立质量分析和反馈制2.44 2.44 严严格格防静电防静电管管理理3 3 常用的常用的ESDESD的防的防护护物品物品静电环静电环静电桌垫静电桌垫静电地垫静电地垫静电衣帽静电衣帽静电手套静电手套静电袋静电袋静电台车静电台车静电隔板静电隔板z 静电标签z 静电承载篮z 真空吸笔z 静电电镊子z 接地线扣z 静电零件盒常用的防静电产品常用的防静电产品（1）防静电手套：它用防静）防静电手套：它用防静电布或防静电针织物制成。用

29、电布或防静电针织物制成。用于需带手套操作的防静电环境。于需带手套操作的防静电环境。 参考数据参考数据:防静电织物和服装的防静电性防静电织物和服装的防静电性能指标是能指标是:织物的面电荷电密度织物的面电荷电密度7c/(m*m)；服装的摩擦起电；服装的摩擦起电电量电量0.6c/件；洗涤次数：件；洗涤次数：A级级100次；次；B级级50次。次。 防静电手套防静电手套（2 2） 防静电手环（又称腕防静电手环（又称腕带），用以泄放人体的静电带），用以泄放人体的静电荷。荷。它由防静电松紧带、活动按它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线、保护电阻及扣、弹簧软线、保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的插头或夹头组成

30、。松紧带的内层用防静电纱线编织，外内层用防静电纱线编织，外层用普通纱线编织。层用普通纱线编织。参考数据参考数据: :主要指标是：弹簧软线最大主要指标是：弹簧软线最大长度长度250cm250cm；保护电阻；保护电阻1M1M；腕带泄漏电阻腕带泄漏电阻5M5M。 常用的防静电产品常用的防静电产品防静电手环防静电手环（3 3）防静电地毯）防静电地毯: : 在纯羊在纯羊毛中加入适量的导电纱并做毛中加入适量的导电纱并做接地处理后制成。接地处理后制成。 参考数据参考数据: :主要指标是：主要指标是： 步行起电步行起电电压：电压：A A级品级品500500V V；B B级品级品20002000V V 系统电阻

31、：系统电阻：1010KMKM 常用的防静电产品常用的防静电产品防静电地毯防静电地毯人体静电防护产品举例人体静电防护产品举例防静电脚腕防静电脚腕带带 无绳防静电无绳防静电手腕带手腕带导静电指套导静电指套 防防静静电电服服 防静电手腕带防静电手腕带 生产过程中的静电防护用品生产过程中的静电防护用品 防防静静电电镊镊子子 防防静静电电毛毛刷刷 防静电海棉防静电海棉 生产过程中的静电防护装备生产过程中的静电防护装备 防静电皮革面椅、防静电皮革面椅、气动升降椅气动升降椅 静静电电离离子子消消除除器器 防防静静电电门门帘帘 防静电推车防静电推车 储运过程中的静电防护装备储运过程中的静电防护装备防静电印刷网格袋 防静电汽泡袋 防静电料斗 防静电托盘-盒形 防静电PP周转箱 静电检测仪静电检测仪静静电电电电压压表表 其它防静电产品其它防静电产品 防静电焊台防静电焊台 警示胶带警示胶带 4 自我检查的流程及实施自我检查的流程及实施各静电防护单位之员工每天上班前进行静电防护自我检查1.使用之有线静电环是否测试过，静电环测试方法： a，用静电环测试仪测试。，用静电