静电防护知识培训(一期)

1、静电防护知识培训(一期),（Electro Static Discharge ESD）,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,内 容 提 要,物质的原子模型 静电基本概念 静电危害 静电是怎么产生的 静电防护,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,物质的原子模型,原子由带正电、质量重、不易移动的原子核，与核外带负电、质量轻、绕原子核运动的电子所组成。 原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等。 物体带电是因为最外层电子的转移（电荷分离）,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电基本概念,静电：物体表面静止的电荷。 电荷(静电荷)：当对物体施加一定能量时，使本

2、来正负电荷量相等而处于中性状态的物体变成其中任何一方过剩的状态，这过剩的电量就称为电荷(静电荷) 静电的实质是存在剩余电荷。 电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,导体与绝缘体,导体：若原子核最外围的电子，所受的束缚力很微弱，则电子容易脱离原子核的束缚而自由地运动，称为自由电子，这一类的物体容易导电，称为导体，例如铜、铝、.等。 绝缘体：原子核和核外的电子彼此间的吸引力强，则电子不易脱离原子核的束缚，因此不易导电，称为绝缘体，例如玻璃、毛皮.等。 半导体：电荷移动能力介于导体与绝缘体之间，如锗、硅。在低温时为绝缘体，高温时为导体，且导电性随

3、温度升高或加杂质而升高。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,为什么要进行静电控制,避免粒子(Particle) 吸附 减低元件被破坏 减少产品失效或者运作不稳定 减少静电放电造成损失,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电的危害,A）静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命。 ESA B) 静电放电 ESD 损坏器件 损伤器件（潜在损坏） 辐射电磁场（EMI) 着火爆炸 人体电击 C）发光发声 D）产生臭氧,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电损伤的特点,1.隐蔽性。人体不能直接感知静电，除非发生静电放电，但发生静电放电，人体也不一定能有

4、电击的感觉。这是因为人体感知的静电放电电压为2-3KV。 2.潜伏性。有些电子元器件受到静电损伤后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，而且增加了器件对静电的敏感性。 3.随机性。从一个元件生产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性。 4.复杂性。静电放电损伤分板工作，因电子产品的精细，微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精密仪器，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 5.严重性。二十世纪中后期静电危害震惊世界,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电是怎样产生的,

5、通常物体保持电中性状态，这是由于它所具有的正负电荷量相等的缘故。如果两种不同的材料的物件因直接接触或静电感应而导致相互间电荷的转移，使之存在过剩电荷，破坏了这种平衡状态，这样就产生了静电。带有静电电荷的物体之间或者它们与大地之间有一定的电势差，称之为静电势。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电的产生方式,静电产生的方式有很多，如接触、摩擦、冲流、泠冻、电解、压电、温差等，但主要的有三种形式 1）摩擦起电 2）接触分离起电 3）感应带电,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电的产生方式一摩擦带电,当两种具有不同的电子化学势的材料相互接触时，电子从化学势高的材料向化

6、学势低的材料转移。当接触后又快速分离时，总有一部分转移出来的电子来不及返回到它们原来所在的材料，从而使化学势低的材料因电子过剩而带负电，化学势的材料因电子的不足而带正电。 卷状纸、胶片的移动（开、卷、滚动）之时 在地毯上步行时 透明胶的剥离及脱工服之时 输送或过滤液体或粉沫物时 液化气的喷出、喷刷漆时 粉碎物体时及摩擦金属表面时 用液体清洁时 水结冰时也会起电 粉沫体的互相冲撞,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,摩擦起电的例子,塑料笔壳与头发摩擦后可以吸小纸屑（摩擦带电） 用干布擦拭丙烯板，丙烯板容易吸灰尘（摩擦带电） 摩擦之后的聚乙烯袋，很难打开（摩擦起电） 塑胶成形后起开模具

7、时易起电（剥离起电） 塑料梳子在冬天很难梳理头发 （摩擦起电）,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电的产生方式二剥离带电,两个紧密接触的物体，在外力作用下迅速分离一些電子從一個物體轉移到另一個物體，使兩物體皆帶電，此種方式稱為剥离带电 結果：物体較易失去電子的部分帶正電，另一部分獲得電子則帶負電。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电的产生方式三-感应带电,主要是指在导电材料中发生的现象，当一个导体靠近带电体时，会受到该带电体形成的静电场作用，在靠近带电体的导体表面感应生出异种电荷，远离带电的表面出现同种电荷。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静

8、电放电的破坏,ESD,59%都是由静电引致的,半导体破坏率的分配：,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电损伤主要表现为：,芯片内热二次击穿 金属喷镀熔融 介质击穿 表面击穿 体积击穿等 最后综合表现为功能故障甚至造成人身伤害。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,半导体的损坏形式有两种,1.直接损坏 器件不能操作 约占受静电破坏的原件的百分之十 2.潜在性损坏 器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加 约占受静电破坏原件的百分之九十,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电危害流程图,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静 电 放 电,蓄積

9、在導體上的電荷，會在一次放電中將能量完全釋放，是常見靜電危害產生的原因 靜電放電可概分為火花放電（Spark Discharge）電暈放電（Corona Discharge）、刷狀放電（Brush Discharge）、大量粉堆放電（Bulk Powder Discharge）、射狀放電（Propagation Brush Discharge）等形式。 不同放電形式的發生，與放電的電極形狀、材質距離、阻抗、數量有密切的關係，同時亦會產生不同的危害。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静 电 防 护,接地: 將所有導體連接在一起，然後接地，並保持低的接地電阻，使導體上的電荷迅速向大

10、地散逸，不致引起靜電放電的危害。 人员接地：人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是导体，所以可以对人体采取接地的措施 设备接地：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、元件运送器和其他装置来移动器件使之按工艺要求的方向运动传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，对设备进行接地可引导静电向大地逸散。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静 电 防 护,加湿: 相对湿度（RH）对表面积累电荷的性能产生直接影响。相对湿度越高，零部件储存电荷的时间就越短，表面电荷减小（因为相对湿度增加）的方式可通过复合或传导，当相对湿度增加，空气的电导率也随之增加。在高濕度環境中，物質表面具親水性(

11、Hygroscopicity)，容易吸附空氣中的水份，進而降低物質表面電阻，增加靜電向大地散逸的速率。 但即使是在100%相对湿度时，电荷泄放速率的增加也不能取代适当的ESD控制操作规程。另外过高设备易结露。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静 电 防 护,抗靜電材料: 通常電阻值愈低的物質，其靜電散逸速度愈快，不易累積靜電，反之，電阻值愈高的物質，其靜電散逸速度愈慢，容易累積很高的靜電。在化工製程中經常遇到靜電荷累積在絕緣的產品或設備上，若能採用抗靜電的產品或設備，並實施接地，則靜電荷能很容易地向大地散逸。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,防 静 电 手 环,

12、2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电手环原理,防静电腕带原理: 它的制作使用静电导电材料，通过与皮肤直接接触，把人体静电直接导走。 防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内1M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。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,手环佩带方式,静电手环不锈钢壳应戴在左手腕内侧,此处接触电阻最小.要与皮肤紧密接触,不得松驰,不得隔以衣物. 鳄鱼夹应用根部夹持静电地线裸露部份

13、下班或行走时,操作员可摘下手环,流动人员应取下夹子, 绕在手腕上,以便流动使用.,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,手环点检仪器,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,手环点检方法,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,手环点检仪器,手环点检仪器原理：主要为测试防静电手环之静电接地阻抗，阻抗在要求范围内则“GOOD”，超过或者低于要求范围内则显示“HIGH”或者“LOW”,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电消除器,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电消除器,静电消除器是在空气中产生带正电和带负电的两种离子，当任何带静电体从这里

14、经过时，相应的带相反电荷的离子与其中和，消除静电。 静电消除器采用电晕放电的原理，通过高压电源产生器将输入电压(220V交流电)升至7KV-10KV交流或直流高压作用在离子针上，将空气分子电离产生平衡稳定的正负离子以中和带电物体，同时气流吹除带电灰尘。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,静电消除器种类,静电消除器主要由高压电源产生器和离子针两部分组成，根据不同的需要和工作场所，离子针有以下形式： 离子棒：在狭小空间或设备内部安装使用，有无风和带风两种类型 离子风机：大面积、快速中和静电，分悬挂式、台式等各种型号 离子风枪/风嘴 ：局部高效快速中和静电及吹除灰尘,2011-11-1

15、5,佳艺田电子/ 工 程 部,防静电服原理,服装静电的产生与危害 人在从事各种劳动活动时，人体与衣服、衣服与衣服、以及衣服与周围物体间的摩擦可造成电荷的大量产生与积聚，因此当衣服为绝缘物质时，静电电荷将无法泄露而存在于人体上，随时可能造成放电危害。 防静电工作服的消电机理:防静电工作服是用静电导电织物为面料而缝制的。其消电机理为：a. 经由导电纤维形成电荷通道向大地泄放静电荷；b. 由纤维的电晕放电中和静电荷。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,导体与绝缘材料,（1）静电导电材料 :表面电阻RS 1x105的材料。 （2）静电耗散材料 :表面电阻大于1x 105且小于1x 101

16、2的材料。 (3)抗静电材料: 能抑制摩擦生电的材料,能抑制摩擦生电至200V以下的材料.-抗静电材料并不须要量测其表面电阻率或体电阻来决定其特性. （4）绝缘材料: 表面电阻 1x1012的材料。 静电屏蔽材料:表面电阻率等于或小于104的材料.,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,泄放与接地,泄放与接地的特殊情况 当ESD防护材料的面积足够大，而且对大地的电容量也很大，当少量的静电荷泄放其上时，对SSD器件不会造成损坏。所以在某些情况下，可将表面积非常大的ESD防护材料视为一悬浮接地。即使不直接接地也不会对SSD器件造成损坏。 软接地 地线串接阻值较高的电阻器后再与大地相连。软接地的目的在于将对地电流限制在人身安全范围之下（5mA）。 硬接地 将地线直接接地或通过一低电阻接地。硬接地用于静电屏蔽或仪器设备、金属体的接地。,2011-11-15,佳艺田电子/ 工 程 部,防静电操作系统,人体静电防护系统 防静电腕带 防静电工作