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1、静电防护知识培训讲义静电基础知识静电产生原理与方式静电危害静电防护,工程部,静电基础知识,一、静电和静电现象 静电：静电一般指静止的电荷，即相对于另一表面或相对于地的物 体表面上电子过剩或欠缺。表面电子不足带正电，表面电子过剩 则带负电, 不足或过剩的电总量决定表面电荷量。 静电现象：我们把电荷的产生和消失过程的电现象。当一物体上存 在静电时，分子在电中性上不平衡。当试图通过处于不同电位的一物体和另一物体的转移以重新建立中性平衡时, 就发生静电放电（ESD）。,静电基础知识,静电的特点： 1 ）高电位：最高可达数万至数十万伏，操作时常达数百和数千伏。 2 ）低电量：静电流多为微安级。 3 ）作

2、用时间短：静电放电的持续时间多为微秒级。 4 ）受环境影响大：特别是湿度，湿度上升、静电下降。 相关术语 1） ESD （ Electrostatic discharg 静电放电）：即是静电放电的意思，具有不同静电 势的两个物体之间的静电转移。 2 ）静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压值称为静电敏感度它与元器件的结 构尺寸、材料性能、功耗大小等因素有关? 根据国家电子产品防静电放电控制大纲规定，将“静电敏感度”分成三级： 1 级： 01999 V 2 级： 20003999 V 3 级： 400015999 V 非敏感：16000V以上 3 ）静电敏感器件（ ESDS Electrost

3、atic discharge sensitive- 静电的敏感装置）： 静电表敏感器件是指在日常操作，试验，包装，运输等过程中容易遭受静电场或静电 放电的损害分立器件, 集成电路及组件。,静电基础知识,静电安全：本身很难产生静电的材质 静电消散：可以适当速度泄放静电的材质 导静电体：表面电阻率1012欧姆/单位面积,静电基础知识,物质的组成 ： 物质由大量的分子组成，分子则由原子组成。 原子=原子核+电子 原子核=质子+中子 质子带正电荷，电子带负电荷。,静电产生原理,电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开，一个物体带正电，另一个物体带负电，两者的电量相等，从而使物体带有静电。 接触前

4、 接触后,静电产生方式,摩擦、接触、感应、电容的改变：V=Q/C,摩擦起电实例 ： 跑动时，肢体摩擦产生静电 纸张摩擦产生静电,接触起电实例：,当人手靠近静电敏感元件时，人手产生的电场会感应到静电敏感元件，使元件 产生瞬间电流后烧毁元件。,感应起电实例：,当人手靠近静电敏感元件时，人手产生的电场会感应到静电敏感元件，使元件 产生瞬间电流后烧毁元件。,玻璃 人手 人的头发 尼龙 羊毛 铝 纸 聚乙烯 棉花 硬橡皮 铜 银 金,(-) (+),常用物品摩擦起电序列,人体模型（ HBM） 带电器件模型（CDM） 机器模型（MM）,静电放电（ ESD ）模型,静电危害,芯 片 内 单 晶 硅 金 属

5、镀 模 击 穿 产 品 不良率 上升,静 电 对 元 器 件 的 损 伤,静电的危害,二、静电对电子组件的影响 1 、静电的基本物理特性: 1.有吸引或排斥的力量； 2.有电场存在，与大地有电位差； 3.会 产生放电电流 以上这 3 种情形, 可对电子元件造成以下影响: 1.元件吸附灰尘，改变线路间的阻抗, 影响元件的功能和寿命； 2.因电场或电流破坏元件绝缘层和导体, 使元件不能工作 ( 完全破坏) 3.因瞬间的电场软击穿或电流产生过热，使元件受损，即使仍可工作, 但是寿命受损。 上述這三种情況中，如果元件完全破坏，必能在生产及品质测试中被察觉而排除，影响较少如果元件轻微受损在正常测试中不易

6、被发現。在這种情形下，常会因经过多层次加工，甚至已在使用时，才被发现破坏，不但检查不易，而且损失亦难以預測，不知要耗费多少人力和财力才能查出存在的问题，如果在使用时才发现故障，其损失将可能包含人命与不可计数的金钱, 所以静电对电子元件产生的危害不亚于严重火灾和爆炸事故的損失。,静电的危害,表 1 静电对部分电子器件的击穿电压,静电的危害,3 、静电的危害集中体现在以下两方面: 1 ）、潜在性 （ 1 ）人们对于 3000 V 以下的静电不易感觉； （ 2 ）90% 的 ESD 对元器件, 电路的破坏是潜在性的； （ 3 ）误认为在设计上”有保护电路”, 即使造成损伤、也可”恢 复”，因而不予以

7、重视； (4) 静电损伤不能即刻显现出来。 2 ）、 严重性 （ 1 ）在电子产品运行出现的故障中，有 49% 的原因是静电所致。 （2） 88年美国因ESD影响损失50亿美元。 （3）日本IC生产中的不合格品有45%是由静电造成的。 尽管静电的独特作用也为人们带来了方便，如静电复印、静电喷涂、静电除尘等，但对于电子产品制造业来说，静电的危害不仅是严重的，甚至是致命的。 所以，如何控制静电、以降低其对电子产品的危害，就显得尤为重要。,ESD造成的损失,数 据 来 源 ： Stephen Halperin, Guidelines for Static Control Management, Eu

8、rostat, 1990.,各种制造过程中的静电损失,生产中的静电源,电子工厂中常见的静电产生源 人员：坐立、移动 工作台面：磨光、油漆、上腊 地板：尤其是塑胶地板或地毯 椅子：木质、塑胶、纤维质 设备：生产仪器、治具、产品本身 其它：塑胶垫子、文件夹等任何可能产生摩擦的地方,人体相关的几种常见的静电电压,人体身上的静电有多高? 1 、在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等 活动，人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。 人体相关的几种常见的静电电压：,静电防护的目的与作用,不只是为 品质 不只是为 良率 不只是为 人员安全 不只是为 应付买方 稽核 更为了 量产时的 风险管理 更为

9、了 公司整体的 品牌形象,电子行业的静电防护,静电防护基本原則 自然界的所有物质都是由原子组合而成, 原子中的 质子 ( 正电荷) 与电子 ( 负电荷) 存在于我们生活中每个角落 , 可以这样说 : 静电是无处不有，无时不在, 时时刻刻存在我们生活中的一切周围。 在静电防护过程中打算将静电完全消除是困难的，是我们可以采取防护措施, 将静电的产生与积聚控制在最低限度之内。 防静电防护的基本原则: 1. 在静电安全区域内使用或安装静电敏感组件。 2. 用静电屏蔽容器运输静电敏感组件。,系统的运作,防静电系统 管理组织 1)系统规划 企业的静电防护工作是一项系统工程电子产品在生产过程的每个环节都有可

10、能遭受静电的危害；同时，开发部门应从布板、电路设计、器件选择等方面改进设计，提高产品的整体抗静电性能。因此，对于静电的控制和防护，不仅仅是哪一个部门的事，而要从设计、采购、工艺、制造、品质等全流程上考虑安排，统一协调，各司其职，以建立起完整、严密、有效的静电防护工程体系，这样才能从根本上保障产品的质量。 2 ）监测和记录 防静电措施要有专人负责落实，并形成制度，才能真正贯彻实施否则一切硬件投入可能起不到实际作用。 人员：应由两人兼职管理，测试，记录多数情况下需两人配合，并防止人员流动断档。 测试和记录：综上所述，每天应完成下列测试和记录。 检查防静电工作区内工作人员着装和防静电各项规定执行情况

11、。 有条件应在工作现场和流水线上用静电测试仪测各种情况下的静 电电压。,防静电系统的运作,3）培训和素养：应将防静电知识/ 措施作为全员培训的重要内容让每一员工都弄懂弄通，形成良好的职业习惯如：。 服装，图纸资料等不得接触元器件，图纸资料应放入防静电文件袋内，悬挂； 塑料盒，像皮，纸板，玻璃等易产生静电的杂物不允许堆放在静电安全工作台上；与静电敏感器件保持至少30cm以上的距离。 必需戴好静电环和手套后才可接触元器件，手拿电路板或敏感器件时尽量持边缘，避免接触其引线和接线片； 自觉遵守和执行防静电的制度和规定等。,电子行业的静电防护,静电安全工作区域应具备的条件 一个安全的工作区域，包括所有导

12、电性与绝缘性物体不得存在足够破坏 ESDS 组件的电荷, 所以整个静电安全工作区域必须具有: 1 ）完整的导电材料及接地系统，使产生静电的运动物体及时地 泄漏, 2 ）适当的静电屏蔽容器， 3 ）通常规定在该区域内任意二点之间的静电电压不得超过 100 V 。 典型的防静电工作区如下图所示：,完整的静电防护工作应具备的条件 1. 完整的静电安全工作区域 2. 使用静电屏蔽容器运送静电敏感组件 3. 工作人员具备完全的静电防护观念 4. 警示客户, 使客户不致因不知道静电而造成对 ESDS 组件破坏,人体静电的防护,通常是穿防静电工衣工鞋；并应每天检测并记录。 测试仪器为人体综合电阻测试仪。 工

13、鞋的检测应是单脚进行测试。,正确的防静电工衣工鞋着装,工鞋正确测试防法,中间绿灯亮表示合格,人体静电防护,正确佩戴检测合格的防静电手腕带，手腕带要求每天上班前检测并记录一次。每次离岗重新回到岗位前进行检测，合格确保腕带连接好后方可工作。,正确的手腕佩戴,手腕带检测,人体静电防护,防静电手腕 防静电手腕是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内 1 M 电阻由导线，铁夹接地目的是既要随时泄放掉人体上的静电，又要防止快速放电产生的火花，对静电敏感器件造成损害，并起隔离作用。而断线或接触不良会使静电手环形同虚设。所谓无线手环实际起不到泄放人体携带的静电荷作用。 1)规范静电手腕带佩戴，夹持方法： a.静电手腕

14、带不锈钢壳应戴在手腕带内侧，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。 c.下班或行走时，操作员可摘下手腕带，流动人员（干部，品管）应取下夹子将连线绕在手腕上，以便流动使用。,错物的腕带配戴,流动时正确的状态,防静电区域设备设施的静电防护,对于导静电性设备设施，采取接地的方法来泄放静电。如在防静电工作区图中的工作台、工作椅、地板、桌垫、及工作台上的仪器设备等。 对于非导静电性的物料，尽可能用导电性的物料替代。不能替代时，采用去离子风机等设施中和其表面的静电荷以及控制环境的湿度等方法减少电荷的聚集。,设备接地,常见 ESD 标识,长方形静电警告标识,正方形静电警告标识,静

15、电保护物料标识,防静电工作区等级标识,接地连接点符号标识,电子行业的静电防护,配备适宜的作业环境 防静电台垫：在操作 ESDS 的工作台面上，应铺设以防静电材料制成的台垫，以使与台面接触的器件，工具, 人体等都处于同一电位，并通过将台垫适当接地使静电得以泄放。防静电橡胶绿色面为防静电产生层，电阻较大，表面电阻 108 1010 。防静电橡胶的黑色面电阻较小，表面电阻 104 106, 与绿色面良好连接，可保妥善接地。检测周期为每季度一次。 防静电地面（地垫）：为确保厂房的静电防护效果，应使用防静电地板材料铺设地面；或在普通地面上铺设防静电地垫，并通过适当接地使静电及时泄放对地面（地垫）的要求是

16、表面电阻在 105109 。检测周期为每季度一次。 工作椅：工作椅是防静电作业区的重要设施，是全面控制人体静电的方法之一工作椅的系统电阻应为 106108 。检测周期为每季度一次。 接地系统：防静电接地系统必须有单独可靠的接地装置接地体处的接地电阻不超过 10 。接地线不得接在电源零线上，不得与防雷地线共用。防静电作业区的地线可采用两种方法铺设：一种是将从接地体引出的地线、单独铺设到作业岗位，另一种是利用三相五线制的地线作为防静电地线。检测周期为每季度一次。 相对湿度的控制：提高工作环境的相对湿度消除静电的有效方法之一但是，相对湿度增加到 80% 以上时，湿度故障率（包括漏电、腐蚀、人体不舒等

17、故障）就会增加。所以，相对湿度一般应控制在 30% 70% 。,防静电周转容器 用具有防静电性能材料制成胡适于产品周转的容器，如盒子、托盘、架子 、箱子等。其检测周期为每半年一次。,电子行业的静电防护,电烙铁，小锡炉，测试仪器，老化等用电设备的接地与测试： 电烙铁，小锡炉测试仪器等必须用三端插头妥善接设备地，做到并不难，但由于经常发生如： 插座接地端松脱，断线，烙铁头因氧化而与外壳（接设备地）断开等现象，故应每班进行两次检测，可用自制简易通断指示灯测试，发现问题立即更换。 防静电服（衣、鞋、手套等） 所谓防静电服，是用特殊合成纤维织成布料，一般情况下揉搓磨擦不会产生静电但它不是静电屏蔽服，它不

18、能消除身上其它衣料产生的静电。故正确穿著应是里面只着一件衬衣或内衣，外着防静电服。冬季内穿多件化纤类，毛类衣物穿著防静电服也无大用。所以做好控制环境温度，湿度，戴好静电手腕带比着静电服重要。防静电手套则起防止静电产生；隔离手与产品（绝缘）；防止汗渍污染产品等多重作用，是可用的。检测周期为每半年一次。,3. 用于 ESD 检测主要仪器,防静电手腕带测试仪 表面电阻测试仪 数字绝缘电阻表 温湿度计 静电测试仪 接地电阻测试仪 人体综合测试仪,飞通公司部分产品的静电敏感度与标识,产品静电敏感度 产品静电等级标识,正确的防静电操作方法,应在防静电安全工作区采取防静电措施后才能操作处理飞通公司的有静电防

19、护要求的产品。,静电敏感产品的运输,静电敏感产品在运输时，在防静电安全工作区使用具有防静电性能材料制成的周转容器；在非防静电工作区，应在防静电工作区使用防静电材料包装好后运输，不能包装时，应使用静电屏蔽材料制成的容器运输静电敏感产品。,防静电袋包装,防静电周转容器,防静电小车,飞通公司 ESD 体系相关文件,PI640003 防静电工作区规划和维护作业指导 V1.4 PI640006 工艺纪律检查办法 V1.1 PI750503 仓库管理办法 v1.1 PI640007 器件产品 ESD 等级 V1.0 PI640005 环境管理办法 V1.0 PI640009 ESD 材料符合性检查控制办法

20、 v1.1 WI090516 电源及接地点检，定期检查作业指导。 WI 0905206 电烙铁使用规范 V1.4 WI0905263 防静电手腕测试仪、防静电手腕/工鞋测试仪使用规范,公司ESD分级,根据人体静电模型（ HBM ）对产品静电敏感度分级，对照防静电工作区内指定空间所允许的对地静电电位值，将防静电工作区（EPA）分级如下： A级-允许的对地静电电位不超过100V，即为：0100V； B 级-允许的对地静电电位不超过500V，即为：100V 500V； C 级-允许的对地静电电位不超过2000V，即为：500V 2000V； D 级-允许的对地静电电位不超过4000V，即为：2000V 4000V； E 级-允许的对地静电电位不超过16000V，即为：4000V 16000V。 为管理控制简便高效，结合公司实际，将A级,B 级统一为A级，标识为 B 级， C 级， D 级, E 级统一为 C 级，标识为 C 级。 B 级比 C 级要求更高,公司防静电区划分与控制分级,公司ESD体系职责划分,品质工程部建立静电安全事故的分析制度和产品静电损害机理的分析制度； 物业管理部对物业和动力设施、装置、工具的防静电性能建立定期检查制度； 工程部