静电防护培训

静电防护培训大纲主讲：崔帅概述高科技发展历程中，电子技术和高分子化学技术是两个重要方面。电子产品设计的小型化和高集成化，相应的加工技术日趋微细精薄，使得静电的影响面越加普遍。高分子化学技术的发展，在各个方面广泛应用，普通高分子材料的特点之一是它具有很高的电阻率，使其特别容易产生静电。静电现象1.自然界中的大气静电现象。地球本身是个极大的导体，存储了大约9.02*105C电量。大气闪电是最有代表性的自然静电现象之一。2.工业中的静电现象纺织、橡胶、印刷、造纸、石油管道运输、汽车运输、塑料、粉碎、电子工业。3.日常生活中的静电现象化纤衣服的静电4.对静电效应的有效利用静电复印laser打印机。静电学 研究静电相互作用及其所呈现的有关现象的学科。静电学内容：1.关于安全防护。2.关于产品防护。第一章、静电学基础知识一、静电与静電现象二、固体物质带电三、静电荷的衰减和累积四、环境湿度对静电的影响五、静电防护主要内容六、静电的危害模式七、电子产品的静电防护一、静电与静電现象 1.静电现象:指相对于观察者而言所带电荷,处于静止或缓慢变化的相对稳定状态

2.静电产生原因， 物体间的摩擦; 电场感应; 介质极化; 带电微粒依附。二.固體物质带电1.固体接触带電A.金属与金属的接触带电B.金属和无机半导体的接触导电C.金属与绝缘体的接触导电D.P型半导体和N型半导体的接触带电E.金属与高分子固体的接触带电F:两种均匀固体介质的接触带电2.固体接触分离带电相接触的两个物体，偶电层达到动态平衡时，當两个接触的固体突然分离，它们将分别带上电量相等而符号相反的电荷。a.物体摩擦带电AB是接触与分离两种带电方法的合成

⊕

⊕

⊙

⊙++++-----++++------二.固體物质带电b.静电序列IEEEStdC62.47+石棉聚氯醋聚丙烯树脂酯酸脂棉花聚苯乙烯塑料玻璃木材聚氨酯塑料人头发钢聚酯尼龙封腊萨冉树脂羊皮硬橡胶聚乙烯毛皮聚醋薄膜聚丙烯铅环氧玻璃聚氯乙烯丝绸镍铜银聚四氟乙烯铝不锈钢、黄钢-硅橡胶纸合成橡胶c.静电序列反应下述特性：A.任意两种物质相互摩擦后，位居前面的带正电，位居后面的带负电。B.种物质在静电序列表上的位置越远，摩擦后产生的电位差越大d.固态导体的感应带电：静电感应现象，一端带感应者异性的电荷，一端带与感应者相同的电荷。e.固体其它带电方式：断裂带电、剥离带电、压电带电、热电带电、电解带电、驻极体。

A:摩擦带电B.感应带电C.传导起电

人体带电方式A.摩擦带电：①.衣服、鞋子与其他物体，地面摩擦，使衣服、鞋子带电再通过传导和感应，最终使人体各部分呈带电状态。②.衣服、鞋子、手套等相互之间摩擦而产生静电，通过传导或感应，最终使人体各部分呈带电状态。③.人在脱衣服、鞋、帽、手套时，由于剥离而起电，通过传导或感应，引起人体呈带电状态。当人靠近带电体时，由于静电感应原理而使人体感应带电B.感应带电C.传导起电a.接触與放电人直接接触带电物体时，或接近带电体发生静电放电时，使带电体的电荷转移到人体。b.吸附带电

人在带有静电微粒粉体和雾状液粒空间和工作时，带电的粉尘，雾、灰尘或离子等吸附人体之上，使人体及衣服带电。①.人体电击。②.引起火灾和爆炸。③.对静电敏感电子产品的工作造成損害A.人体静电能量泄放时间极短，仅为零点几微秒级，瞬时脉冲高，平均功率达千瓦之上，足以烧毁敏感元器件。B.人体静电位位高达数百，数千甚至上万伏特，使电子元器件发生电击穿，包括硬击穿和软击穿。

人体静电的危害影响人体带电的因素①.人体电阻和人体电容。②.人体对地电阻主要由鞋、袜和地面状况决定。③.人体带电电位受人体对地电容影响大。U=q/c受鞋底的厚度影响大。④.人体带电受所穿服装的影响，与服装原料的带电序列，吸附带电质点，吸湿性多种因素有关。⑤.环境湿度对人体电位有重要影响。三.静电荷的衰减和累积衰减的途径：A.中和中和的作用一般通过空气发生的，异性相吸的原理。B.泄漏泄漏作用,通过带电体本身及与之相连的其他物体将电荷泄漏至大地。泄漏是电荷衰减的主要途径。衰减过程总是伴随着静电荷的产生过程而同时发生。是相互的动态平衡。四.环境湿度对静电的影响机理：介质物体在潮湿空气中发生水分吸附现象，导致介质物体表面电导率提高。从而使静电荷泄放能力增强。静电防护有关标志如下：五.静电防护主要内容

表3-1各项防护措施综合表防护途径主要内容具体措施1.防止静电的产生（1）.控制静电的生成环境1.湿度控制。在不致导致器材或产品腐蚀生锈或其他危害前提下，尽量加大湿度。2.温度控制。在可能条件下尽量降低，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.地板，桌椅面料和工作台垫应由防静电材料制成，并正确接地。5.静电敏感产品的运送传递和存储及包装和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以控制，在液体，粉体等材料的输送管道中使用缓和器。防护途径主要内容具体措施1.防止静电的产生（2）.防止人体带电1.佩戴防静电腕带2.穿戴防静电服装、衣、帽3.穿戴防静电鞋袜、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.进行离子风俗。（3）。材料选用要求1.凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其在带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静电耗散材料1.防止静电的产生（4）.工艺控制措施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、箱及其他容器、小车3.使用防静电工具（烙铁，吸锡器等）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置时间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、传送辊筒、卷筒、线轴和产品之间）并限制运行速度不可过快2.减少和消除静电荷（1）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、吸锡器、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.减少和消除静电荷（2）.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（3）.中和针对场所和带电物体的形状、特点、选用适宜类型静电消除器，以消除器具，器材，产品，场所，设备和人体上的静电荷（4）.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，防腐材料等非导电材料中掺加金属粉末，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，混入导电性合成纤维或金属丝，以改善织物的抗静电性能4.在易于产生静电的液体（如汽油，航空煤油等）中加入化学药品作为抗静电添加剂，以改善液体材料的电导率3.减少静电危害（1）.提高产品自身抗静电能力1.对CMOS等静电敏感集成电路采用输入，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MOS电容的形成等）（2）.采用静电屏蔽和接地设计1.对敏感部件和敏感元器件采用加防护盖，罩，片等静电屏蔽措施，以减少静电的力学，感应和放电危害2.应尽量避免孤立导体的存在3.减少静电危害（3）.采用静电屏蔽和接地设计1.在液体储油罐等设施中设立具有屏蔽作用的检测井，以保证采样和检测的安全（4）.确保设备，设施和作业场所的静电安全1.控制易燃、易爆的液体或粉体使爆炸性化合物浓度在燃烧、爆炸的极限浓度之下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）正确和有效的接地。3.控制作业区内各点静电电位在标准允许的范围之内4.安装局部放电器、放电刷等，以通过电晕放电不断释放静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程4.严格防静电管理（1）.建立健全责任制和规章制度1.建立健全各类人员（领导者，技术和管理人员，操作人员）的静电安全防护管理职责，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程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.建立产品静电损害机理分析制度（2）.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4.严格防静电管理（3）警示装置，标记，及符号的使用1.应在静电敏感产品上和内外包装件上做出警示标记和符号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.对关键控制部位应装设报警装置，以提醒人们及时处置（4）.按标准规定进行检测试验1.对有防静电性能要求的工具，器具，服装，鞋袜，地面，桌椅和工作台垫等应定期检测，使之保持合格状态2.对有明确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测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度静电防护的两个方面：安全防护和产品防护。静电防护的三个目的：a.保证人员和生产b.场所的安全，防止火灾与爆炸提高工艺成品率c.确保产成品的工作可靠性静电防护目的六.静电的危害模式1.静电库仑力作用危害对于电子产品而言，為吸附尘埃2.静电放电危害a.引发大灾b.人体电击c.产品损害d.干扰电子产品正常工作3.静电感应危害--感应高压化静电放电对电子产品的危害静电放电的特点：1.隐蔽性人体1-2KV静电电位，人无直观观觉电子无器件在不知不觉中受到损伤。2.失效分析的复杂性3.损伤的潜在性4.损伤的随机性：

可能在任一环节发生第一阶段：二次世界大战时，雷达上硅检波管被烧毁第二阶段：20世纪60年代，MOS电路应用，二氧化硅膜（0.1-0.15um)被损坏第三阶段：20世纪70年代，汽车收音机投入使用，汽车在行驶中产生的静电荷在车体上积累，并产生静电放电，其所产生的电磁波进入收音机，将晶体管e.b极损坏，于是对于静电放电的杂波频谱干扰损害的严重性的认识。第四阶段：20世纪70年代后期，集成电路广泛应用，引发出各类输入保护回路的设计。第五阶段：集成电路规模不断扩大，膜片越来越薄，为静电防护工作提出了新的课题。认识静电危害的5个阶段表3-5一些器件类型的静电敏感电压值器件类型耐静电放电电压值（v)器件类型耐静电放电电压值（v)VMOS30-1800运算放电器190-2500MOSFET100-200JEFT140-1000GaAsFET100-300SCL680-1000PROM100STTL300-2500CMOS250-2000DTL380-7000HMOS50-500肖特基二极管300-3000E/DMOS200-1000双极型晶体管380-7000ECL300-2500石英压电晶体器件<10000静电损伤的失效类型A.突发性完全失效B.潜在性缓慢失效电子元器件静电损伤失效机理A.热二次击穿又叫雪崩衰减，由于半导体材料的热时间常数比静电放电脉冲的瞬变时间长，热量不易扩散，在器体内形成大的温度梯度B.金属导电层熔化,键合引线烧熔C.介质击穿源电流增大，有潜在的缺陷D.气体电弧放电使金属汽化开路，形成金属球E.表面击穿在结的周围有源电流通路F.体击穿使结的参数发生很大改变，局部高温使掺杂扩散。表3.6静电放电损伤与元器件结构特征的关联性结构特点元器件类型失效特征失效机理MOS结构1.MOS场效应晶体管（分立式）2.MOS集成电路3.有金属跨接的半导体器件

a.数字集成电路（双极型和MOS)b.线性集成电路（双极型和MOS)4.MOS电容器a.混合电路b.线性集成电路短路（大的漏电流）过电压引起介质击穿结构特点元器件类型失效特征失效机理半导体结构1.二极管（PN,PIN肖德基）2.双极型晶体管3.结型场效应晶体管4.硅晶体闸流管5.双极型集成电路（数字的和线性的）6.MOS场效应晶体管和MOS集成电路的输入保护电路短路（失去二极管或晶体作用）由于能量过大或过热引起的微等离子区二次击穿造成微扩散。因Si和AL的扩散引起电流束的增大（电迁移）膜电阻器1.混合集成电路a.厚膜电阻器b.薄膜电阻器2.单片集成电路；薄膜电阻器3.密封的膜电阻器电阻漂移介质击穿，与电压相关的新电流通路（仅对厚膜电阻器），与焦耳热能量相关的微电流通路的破坏（其他电阻器）结构特点元器件类型失效特征失效机理金属化条1.混合集成电路2.单片集成电路3.梳状覆盖式晶体管开路与焦耳热相关的金属化层烧毁场效应结构和非导电性盖板采用非导电石英或陶瓷封装盖板的大规模集成电路和存储集成电路，尤其是紫外线可编程只读存储器工作性能降低由于静电放（电荷注入介质材料）使表面产生离子淀积，引起表面反型或栅阈电压漂移压电晶体1.晶体振荡器2.声表面波器件工作性能降低当所加电压过大时由于机械力作用使晶体破裂间距很近的电极未钝化的薄金属，无保护的半导体，微电路和声表面波器件工作性能降低电弧放电使电极金属烧熔和熔融失效分析MOS管：静电放电能损MOS结构的氧化物层，是一种永久性损伤结型半导体：在反偏情况下，比较容的耗尽层有较大的电压降，由于几何效应，电流分布不是完全均匀。耗尽区上升快，非本征半导体才成为本征半导体材料。膜电阻器：金属熔层，阻值漂移金属化条：焦耳热而烧毁场效应管:钝化场效应管结构,逻辑乱。压电晶体：机械应力超过限度。小距离电极结构：电弧放电，性能降低，开路。表3-7电子产品生产场所中的静电荷源物体或工艺加工材料或活动工作表面1.封腊，涂漆或浸漆表面2.普通乙烯树脂或塑料地板1.密封用混凝土2.打蜡抛光木板3.普通乙烯树脂基砖或薄板工作服1.普通洁净室工作服2.普通合成料服装3.非导电工作鞋4.纯棉工作服（当RH<30%时，洁净棉制品被认为是静电源）椅子1.普通油漆木椅2.乙烯基或玻璃纤维椅包装和操作1.普通塑料口袋，罩，封皮，胶带2.普通泡沫容器，泡沫材料3.普通塑料托盘，塑料转运盒，瓶，元件存储器具4.拉伸或收缩薄膜包装操作组装、清洗、测试和维修区1.喷雾清洗器2.普通塑料焊料吸管3.带有不接地焊头的烙铁4.溶剂刷子（人造硬毛）5.用液体或蒸发来清洗或干燥6.烘箱7.低温喷雾8.热喷雾枪或热吹风机9.喷砂10.静电复印机11.阴极射线管（示波器或显示器）静电位水平 表3.8

电子产品生产操作中的静电位水平静电产生原因静电电位（KV)RH(10-20)%RH(65-90)%人在地毯上走动3515人在乙烯树脂地板上行走120.25人在工作台上操作60.1包工作说明书的乙烯树脂封皮70.6从工作台上拿起普通聚乙烯袋201.2从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起181.5七.电子产品的静电防护的特点a.全过程需在在产品工作寿命的全过程进行防护b.所有环节需要从设计开始到加工，制造，使用，维护的所有环节上进行防护。c.最敏感的部件需要从组成组件和元器件中对静电危害最敏感的部件确定所需的防护水平。d.全員参与需要由所有相关人员共同参与实施防护措施，包括软硬两方面的措施。静电放电（ESD)控制大纲要求a.操作人员 训练有素并穿戴防静电衣服，鞋，帽和佩戴防静电腕带的操作人员。b.环境条件

受控和满意的环境条件，包括湿度，温度，气压，电磁，接地等。c.工具设备 满足防静电性能要求的工具，器具，材料和加工设备，仪表。d.制度和程序 一套行之有效并得到贯彻实施的管理制度和操作程序，方法。电子产品的静电防护操作防静电操作系统组成件的静电性能要求组成件QJ1950-90IEC/SC15D/47/CD防静电工作台垫1.台垫上任意一点的对地电阻105-109

Ω2.静电泄放至100V以下的时间小于1s1.表面电阻≥7.5*105,≤1*1010

Ω2.对地或可能接地点的电阻≥7.5*105,≤1*1010

Ω存放架---同上腕带1.对地电阻106-108Ω2.静电泄放至100V以下的时间小于0.1s对地或可能接地点的电阻≥7.5*105,≤3.5*107

Ω组成件QJ1950-90IEC/SC15D/47/CD地垫（板）（同防静电工作台垫）1.表面电阻≤1*1010

Ω2.对地或可能接地点的电阻≤1*1010

Ω3.当鞋袜/地板系统作为人体主要接地手段时，系统综合电阻不应超过3.5*107Ω4.表面电阻和接地电阻的最小值由相关的安全标准确定防静电鞋电阻106-108Ω1.站在金属板上的穿着的鞋总的对地电阻≥5*104Ω（每只鞋≥1*105Ω）2.当鞋袜/地板系统作为人体主要接地手段时，系统综合电阻不应超过3.5*107Ω电离器静电中和能力大于250V/S在其防护区域内能中和任一极性的静电荷，剩余电压小于100V防静电真空吸锡器1.当焊盘为∮3mm时。焊点熔化时间小于3s。2.吸锡头静电泄放电阻105Ω1.可能接触敏感元器件的非绝缘部分应接地2.当接地电阻大于1010Ω时，电荷衰减至初始值的10％的时间小于2s.3.对地或可能接地点的电阻≤1*1012

Ω，对地电阻的最小值由相关安全标准确定低压自动恒温电烙铁1.采用低压24V供电2.采用硬接地3.焊点温度：280，310，340，380，420摄氏度1.应安装接地焊头，在焊头和地之间的电阻不应超过5Ω2.当接地电阻大于1010Ω时，电荷衰减至初始值的10％的时间小于2s.3.对地或可能接地点的电阻≤1*1012

Ω，对地电阻的最小值由相关安全标准确定

防静电塑料袋1.袋对地电阻（袋放在防静电台垫上）105-109Ω2.摩擦产生静电小于100V-抗静电剂1.喷涂后材料表面电阻由1014—1018Ω降至106--108Ω2.电压由峰值下降到1/2峰值的时间应小于0.5s1--腕带连接线--端对端电阻≥7.5*105，≤5*106

Ω防静电工作服---1.表面电阻≤1*1012

Ω2.对地或可能接地点的电阻：≤1*1012

Ω3.对地电阻或表面电阻的最小值由相关安全标准确定4.当表面电阻或接地电阻的最小值大于1010时，电荷衰减到起始值的10％的时间小于2s手套和指套--1.对地或可能接地点的电阻≥7.5*105,≤1*1012

Ω2.当对地电阻大于1010Ω时，电荷衰减到起始值的10％的时间小于2s工作椅--对地或可能接地点的电阻≤109Ω静电防护包装作用：a.限制摩擦静电的发生。b.提供对静电场和静电放电的屏蔽。c.防止产品与带电的物体或带电的人体直接接触而产生放电。d.外表面上电荷的排泄。9.敏感产品的静电防护包装防护材料类别：1）.静电导体材料：表面电阻率小于1*105Ω/□或体电阻率小于1*103Ω.cm静电屏蔽材料：表面电阻率小于1*104Ω/□。或体电阻率小于1*103Ω.cm

。2）.静电耗散材料：表面电阻率大于1*105Ω

/□，但小于1*1012Ω.cm或体积电阻率大于104Ω.cm

但小于1011Ω.cm

3）.抗静电材料：表面电阻率大于1*109

Ω/□，但小于1*1014

Ω/□

4）.绝缘材料：表面电阻率大于1*1012Ω.cm

或体电阻率大于1011Ω.cm静电敏感产电子产品的防护包装1）.目的：a.防止人体电击事故及由此引起的二次事故的发生。b.防止带电的人体放电成为气体、粉体、液体的点火源并由此引发燃爆事故的出现。c.防止带电的人体放电造成静电敏感电子元器件或其他敏感产品（硅片、感应胶片等）的击穿损坏。2）.人体静电防护的主要措施：a.接地：I.使用导电性地面或导电性地毯，并且人员穿上防静电鞋袜，形成组合接地。

II.戴防静电腕带接地b.服装防护c.环境防护

11.人体的静電防护

静电防护措施的检查要求第二章.接地技术一.接地的概念：“地”：任何一点的电位按惯例取为零的大地或导电物体。接地：把物体电气连接到地，即连接到能供给或接受大量电荷的物质，（例如：地面、舰船或运载工具、设备的外壳）地包括大地，也包括参考地接地是为了给流向大地的电流提供一条有效的低阻抗通路。二.静电接地：目的：使物体与大地之间构成电气上的泄漏通路，将物体上因故发生的静电荷及时泄漏至大地，防止物体上静电荷的积累，限制带电物体的静电电位上升，从而限制电由此产生的静电放电。方式：

A.硬接地：物体直接或通过低阻抗同大地相连接。

B.软接地：物体通过一个足够高的阻抗接往大地，以便发生触电事故时把电流限制在人身安全电流之下。A.直接接地：将金属导体与大地进行导电性连接。B.间接接地：为了使金属导体外部静电导体和静电亚导体进行静电接地，将其表面的全部或局部与接地的金属导体紧密相连。C.跨接接地：通过机械或化学方法把金属物体间进行结构固定，从而使两个或两个以上互相绝缘的金属导体进行导电性连接，建立一个供电流流动的低阻抗通路，然后再接地。静电接地的類型接地的對象：a.设施和设备内的金属导体。b.金属导体外部的静电导体，静电亚导体。

c.操作者及其所使用的器具，工具。

大地电极分系统：10Ω电气线路和设备