静电基础知识PPT

1、防静电基础知识 （ESD）,讲师：董雪蕾 2017/12/12,培训提纲 ,静电概念,静电影响,如何防止静电危害,公司采取的措施,静电概念,静电引起的自然现象,闪电 尘埃落在电视荧屏上 冬天脱毛衣时，有“啪啪”的声音，并伴有火花 早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱 天气干燥时，当接触金属门把（水龙头）时手有触电的感觉 用胶尺磨擦头发后，胶尺会吸起碎纸片 还有,静电概念,什么是静电,静电（Electrostatic）：电荷在物体上以相对静止的状态方式存在,称之为静电。 静电场：相对于（作业员）是静止的，其电量不随时间而变的电场。 ESD: 是代表英文ElectroStatic Dis

2、charge即“静电放电”的意思，静电放电是广义的过电应力的一种 EOS （Electrical Over Stress)：电气过载或过电应力，指元器件承受的电压或电流超过其允许的最大范围。,静电概念,静电的特点,1、高电位：设备或人体上的静电位最高可达数万伏以至数十万伏；在正常操作条件下也常达数百至数千伏。 2、低电量：通常为毫微库仑（nC 、10-9C）级。 3、小电流：多为微安（A、10-6A）级。 4、作用时间短：微秒（S、10-6S）级。 5、静电受环境条件，特别是湿度的影响比较大。,静电概念,静电产生的原因之一,微观原因： 根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质

3、原子的接触产生电子的得失，使物质失去电平衡，产生静电现象。物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。,静电概念,静电产生的原因之二,当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。 宏观原因： 1）物体间摩擦生热，激发电子转移； 2）物体间的接触和分离产生电子转移； 3）电磁感应造成物体表面电

4、荷的不平衡分布； 4）摩擦和电磁感应的综合效应。,静电概念,静电产生的方式,静电 产生的两种方式：（一）摩擦产生静电,静电概念,静电产生的方式,静电 产生的两种方式：（二）感应产生静电 静电放电的三种模型：,带电人体放电模式（Human Body Model-HBM） 100pf, R=1,500ohm,rise time=210ns,duration=150ns 带电机器放电模式（ Machine Model-MM ）C=200pf,L=500nH,rise time=58ns,duration=80ns 充电器件放电模式Charged-Device Model-CDM) Device de

5、pendent,rise time0.2ns,duration2ns,静电概念,静电的危害 ： 静电的产生在工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要归结以下两种机理： 其一：静电放电（ESD）造成的危害： （1） 引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。 （2） 击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率。 （3） 高压静电放电造成电击，危及人身安全。 （4） 在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。,静电在工业生产的危害和利用之一,静电概念,静电在工业生产的危害和利用之二,其二，静电引力（ESA）造成的危害： （1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导

6、体元件的污染，大大降低成品率。 （2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐，胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质。 （3）造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。 （4）纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。 静电的利用 ：静电印花、静电复印、静电喷涂、静电植绒、静电除尘和静电分选技术等， 已在工业生产和生活中得到广泛应用。静电也开始在淡化海水，喷洒农药、人工降雨、低温冷冻等许多方面大显身手，甚至在字宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置。,静电概念,静电在工业生产的危害形式,1、显现性问题 2、潜伏性问题 a) 隐蔽性 b) 累积性 c) 随机性 d)

7、复杂性,静电概念,静电的危害示例,静电概念,静电的应用示例,静电概念,典型的静电电压,静电概念,部分器件的静电敏感电压值,静电概念,电子装联生产中的静电源,工作服 工作鞋 各种包装和容器 工作台 各种绝缘地面 某些电子生产设备 作业人员,静电概念,与静电有关的一些概念之一,1、静电放电接地 (Electrostatic discharge ground) 点、电极、总线、金属条、或其他导体系统，形成一条从一个带静电的人或物体到地的路径。 2、静电放电防护 (Electrostatic discharge protective) 材料的特性，具有一项或多项下列能力：减少静电产生，消除静电荷，屏蔽

8、静电放电或屏蔽静电场。 3、表面电阻 (Surface resistance) 接触材料同一面按规定配置的二个电极之间，流动电流与直流电压的比。其量度单位用欧姆表达。,静电概念,与静电有关的一些概念之二,4、导电材料： 一般指表面电阻小于1105欧姆的材料。这种材料电阻小，电子在其表面及内部流动非常容易，可流向任何接触到的其它导体或大地。 5、耗散材料： 一般指表面电阻大于或等于1105而小于11012欧姆的材料。 6、屏蔽材料： 一般指导电层每毫米厚度的表面电阻小于1104欧姆，采用这种材料制作的法拉第保护罩可防止静电敏感器件受到静电的影响。,静电概念,与静电有关的一些概念之三,7、绝缘材料

9、 (Insulative Materials)： 至少具有表面电阻1 x 1012欧姆的材料。 8、抗静电性： 通常指材料抑制磨擦起电的特性。材料的抗静电性与其电阻或电阻率没有必然的联系。如有些抗静电材料，电阻很高，属高绝缘 型，但起电力很小，多次摩擦都不会产生静电积累。,9、防静电材料： 根据导电性能，可将其分为静电绝缘、耗散、导电和屏蔽四种，如以表面电阻划分如下：,静电概念,防静电的意义,防静电的意义： （1）多数电子元器件为静电敏感器件； （2）静电放电造成巨大损失； a)美国88年报道：由于ESD 造成50亿/ 年损失； b)日本统计：不合格器件中，45%来自静电放电损伤； c)据Ti

10、公司统计：客户失效器件中，ESD引起的失效占 47%! （3）静电放电多导致潜在失效，危害极大； （4）电子器件集成度增加使其抗静电损害能力降低； （5）电子/ 光电子行业的大公司非常重视静电防护；,静电概念,静电危害流程图,流程图：,静电概念,静电防护的目的和总的原则,一、静电防护目的： 在电子元器件、组件、设备的制造和使用过程中，通过各种防护手段，防止因静电的力学和放电效应而产生或可能产生危害，或将这些危害限制在最小程度，以确保元器件、组件和设备的设计性能及使用性能不致因静电作用受到损害。 二、静电防护总原则： 1、控制静电的产生； 2、控制静电的消散； 3、设计保护电路；,静电概念,控制

11、静电的措施,一、控制静电的产生: 静电是由于摩擦和感应产生的，控制静电的产生应从这两方面入手； a)操作静电敏感器件时，不要作无意义运动、摩擦、接触； b)工位上不要存放不必要的绝缘体，如纸片、塑料杯、塑料袋等； c)设备接地良好； d)远离强电场（2,000V)300mm以上； e)用抗静电（Antistatic or Low charging）材料或同种材料包装； f)静电屏蔽；,静电概念,控制静电的措施,二、控制静电的消散 静电产生难以控制，一旦产生静电就要以适当速度泄放掉。 可用两种方法消散电荷：泄漏法与复合中和法。 1、泄漏法:通过以下设施可将静电向大地泄放。 a)地线：1ohm(A

12、C), 将静电荷导入大地； b)防静电地板/漆:109ohm(105109),将人体或物体上静电导入地线，必须接地良好； c)防静电桌垫: 109ohm (105109) ，将人体或物体上静电导入地线，必须接地良好； d)腕带:1x1061x107ohm，将人体静电引至地线； e)脚带:1x1061x107ohm ，将人体静电引至地线； f)防静电鞋：105108欧姆,将人体静电引至防静电地板/漆；电地板必须接地良好。,静电概念,控制静电的措施,g)防静电服：1x105 1x1011 ohm,含钢丝,将人体静电通过腕脚带导入地线，屏人体静电; 注意：应接触皮肤，洗涤时不能柔搓； 泄漏法消散静电

13、一般只适用于导体，对于绝缘体上静电可采用复合中和法加以消散。 2、复合中和法消散静电：用离子风吹绝缘体；,静电概念,公司内常用防静电用品（装备）,公司内常用防静电用品： 1、防静电腕带；2、防静电台垫、防静电地垫； 3、防静电包装袋（软塑料）； 4、防静电硬塑料容器； 5、防静电条、管； 6、防静电毛刷； 7、防静电海绵； 8、离子吹风机、防静电气枪； 9、静电手环、静电鞋测试仪； 10、防静电服、防静电鞋、防静电帽、防静电手套； 11、防静电地板；,静电概念,防静电手套,防静电手套：防静电手套（指套）：表面电阻值106109 级；,静电概念,防静电手环的构造及测试方法,一、防静电手环的结构

14、它由接地线按扣松紧圈和接地线组成。其中松紧圈可由多种导静电的复合材料制作, 接地线内有串接（或材料本身具有）大小为106的电阻，以保证操作者在意外情况下触及380V电压时不致发生人身伤害事故；,静电概念,防静电手环的构造及测试方法,二、测试方法 将静电手环佩戴在手腕上，注意腕带必须贴紧皮肤； 将静电手环接地线与静电手环测试仪接地线相连； 用手按压下静电手环测试仪按纽； 当仪器PASS指示灯亮（绿灯）时，表示此静电手环正常； 若测试仪的红灯亮起，则表示静电手环的电阻值低于800K或高于9M，此静电手环不良；,静电概念,防静电手环的构造及测试方法,人体综合测试仪,静电概念,使用静电手环的注意事项,

15、使用静电手环的注意事项： 1、腕带是利用它与人体皮肤的接触而把人体静电迅速泄漏的装置，操作人员的皮肤是否与腕带接触良好是发挥泄漏静电作用的关键，所以在佩戴时必须紧贴手腕； 2、静电手环使用前必须经过测试并记录，且状态良好； 3、有线静电手环的接地线必须通过鳄鱼夹接在静电地线上，使用过程中注意防止鳄鱼夹松脱；,静电概念,防静电服,防静电服人体防护装备系列中重要装备： * 在各种织物中等间隔或均匀混入导电纤维； * 减少摩擦生电和降低电荷积累； * 电荷扩散与泄放； * 柔软性.透气性； * 防尘性.无粉尘脱落； * 耐洗涤性；,防静电服,静电概念,防静电鞋,防静电鞋人体防护装备系列中,重要装备之

16、一： * 有效控制人体行走时与地面摩擦分离的静电； * 人体静电泄放的主要途径之一(配合防静电地板)； * 与脚部.袜子.鞋垫.鞋底构成静电泄放串行系统； * 导静电型工作鞋 鞋底材料103R106 ； * 静电耗散型工作鞋鞋底材料106R109； 静电防护包装材料的分类： 静电耗散材料：表面电阻率大于或等于105但小于1012 导静电材料：表面电阻率小于105,静电概念,负离子发生器,一、工作原理 负离子发生器是通过产生高压电，施加在仪器内部的放电针上，而将空气电离产生正负离子，当通过风扇将大量正负离子吹向带电物体表面时，该物体表面就吸引相反极性的离子，聚积在产品或设备表面上的静电因此得以中

17、和而消除； 二、有效范围 目前公司内的使用的负离子发生器的有效作用范围为：以仪器为中心，半径50cm的面积范围； 三、使用注意事项 方向：对准要消除静电的物体； 清洁：每天清除过滤片，特别是针尖上的灰尘；,静电概念,防静电台垫,一、作用 在操作静电敏感元器件时，工作台上应铺设用防静电材料制成的防静电台垫，使所有与之接触的SSD端子、工具、器具、仪表、人体等都达到基本均一的电位，并通过台垫上的接地线使静电迅速泄放。 二、注意事项 1、防静电台垫应定期清洗，以确保防静电效果； 2、要接地； 3、台垫上不能粘贴透明胶带；,静电概念,防静电地线与电源地线的区别,一、各类地线的作用 防静电地线的作用是在于对可能产生的静电荷提供对地泄漏通道，以防止局部静电荷的积聚。 线体地线与电源地线则供仪器、设备接地用，用以保护人身安全、保护设备设施、降低电气噪声和提高设备运行质量。 二、静电地线与线体地线要分开拉设 为防止雷击电流与故障电流流入静电防护系统，对ESD敏感元件造成损伤，所以防静电地线要与线体地线、电源地线分开拉设。并设有断路报警。防静电接地可以环形接地，但不可串联接地。,静电概念,防静电工作区,1、防静电接地线、腕带2、防静电台（桌）垫3、防静电工作区标志牌4、防静电鞋5、防静电工作台6、防静电周转箱、架、托盘7、防静电地板8、防静电仪表9、防静电