《靜電相關(guān)知識(shí)》課件

表面貼裝工程----關(guān)于Esd的介紹第一頁(yè)，共二十九頁(yè)。目錄MFSIntroduceSMT歷史印刷制程貼裝制程焊接制程檢測(cè)制程質(zhì)量控制ESDESD簡(jiǎn)介靜電就是靜止的電荷離子的形成What’sESD？怎樣能產(chǎn)生靜電？靜電的物理現(xiàn)象：對(duì)靜電敏感的電子元件導(dǎo)電性物體的靜電消除方法：電子零件的傳送過(guò)程第二頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD在科技時(shí)代需要小體積，多功能，快速度的電路以成為現(xiàn)代電子工業(yè)的基本要求。這種元件的特性：線(xiàn)路面積小，線(xiàn)路間距短，所以能縮短路徑，速度快，體積小，但同時(shí)也因?yàn)榫€(xiàn)路間距小，耐壓降低，線(xiàn)路面積減小耐流容量減小。靜電放電的能量，在傳統(tǒng)器件中的影響甚微，我們不意察覺(jué)但在高密度的元件中，靜電電場(chǎng)及靜電電流卻成為致命的殺手。ESD簡(jiǎn)介第三頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD靜電就是靜止的電荷任何物質(zhì)都是由原子組合而成，而原子的基本結(jié)構(gòu)為質(zhì)子、中子及電子。質(zhì)子與中子因質(zhì)量較高，緊密結(jié)合在一起稱(chēng)為原子核。電子因質(zhì)量甚小，環(huán)繞于原子核外。依其電氣特性，將質(zhì)子定義為正電，中子因不具電氣特性，稱(chēng)不帶電,電子的電氣特性與質(zhì)子相反,為帶負(fù)電。在正常情況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對(duì)外表現(xiàn)為中性不帶電。nxmx原子核nx

原子結(jié)構(gòu)第四頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD因電子環(huán)繞于原子核周?chē)唤?jīng)外力即脫離軌道，離開(kāi)原來(lái)的原子A，而投入其它的原子B，A原子因缺少電子而帶有正電現(xiàn)象，稱(chēng)為陽(yáng)離子，B原子因有多余電子而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱(chēng)為陰離子造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個(gè)外力包含各種能源（如動(dòng)能、位能、熱能、化學(xué)能……等），任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電。離子的形成nxmxnxmx離子的形成(N-a)*(N+a)*陽(yáng)離子陰離子第五頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD(Electro-StaticDischarge,即靜電釋放)帶電（靜電）的情況下接觸另一種物體時(shí)，因電壓的差異而放電，這時(shí)發(fā)生瞬間高壓的現(xiàn)象。What’sESD？ESD靜電的基本概念1.首要的靜電防護(hù)概念靜電就是不平衡分布的電子，正負(fù)電荷有異性相吸，同性相斥的力量，即庫(kù)倫定律。Q=CV，V=Q/C，Q=電量；V=電壓；C=電容。因此靜電的第一個(gè)現(xiàn)象即為：同性電荷相斥；異性電荷相吸。2.電場(chǎng)及放電電流因電荷的存在，在周?chē)臻g中形成電場(chǎng)，其強(qiáng)度為：V=Q/C，V：電位Q：電荷C：電容+++++QV電位強(qiáng)度第六頁(yè)，共二十九頁(yè)。ESD靜電與大地間因有電位存在，如果觸及電路時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流即為放電電流（ELECTROSTATICDISCHARGECURRENT),這個(gè)放電電流常會(huì)將電路導(dǎo)體燒融。其放電電流為：I=V/RI:電流,V:電壓,R：電阻。VQIR放電電流怎樣能產(chǎn)生靜電？摩擦電靜電感應(yīng)電容改變?cè)谌粘Ｉ钪校魏尾幌嗤馁|(zhì)的東西相接觸再分離后都會(huì)產(chǎn)生靜電MFSIntroduce第七頁(yè)，共二十九頁(yè)。ESD在日常生活中，可以從以下多方面感覺(jué)到靜電—閃電—冬天在地墊上行走以及接觸把手時(shí)的觸電感—在冬天穿衣時(shí)所產(chǎn)生的噼啪聲這些似乎對(duì)我們沒(méi)有影響，但它對(duì)電子元件及電子線(xiàn)路板卻有很大的沖擊。靜電強(qiáng)度(Volt)活動(dòng)情形10%-20%相對(duì)濕度65%-95%相對(duì)濕度走過(guò)地毯走過(guò)塑膠地板在椅子上工作拿起塑料文件夾拿起塑膠帶工作椅墊摩擦35,00012,0006,0007,00020,00018,0001,5002501006001,0001,500MFSIntroduce第八頁(yè)，共二十九頁(yè)。ESDQ1Q2FαQ1Q2F:力量Q1Q2:電荷γ:距離靜電的物理現(xiàn)象：靜電就是不平衡分布的原子，陽(yáng)電離子攜帶正電荷，陰離子攜帶負(fù)電荷正負(fù)電荷有異性相吸，同性相斥的力量，大小可以由庫(kù)侖定律計(jì)算得出。QV=CV:電位Q:電荷C:電容因?yàn)殡姾傻拇嬖?，即在周?chē)臻g中形成電場(chǎng)其強(qiáng)度為這個(gè)電場(chǎng)，其強(qiáng)度的可以打穿目前體積電路的絕緣層，破壞絕緣MFSIntroduce第九頁(yè)，共二十九頁(yè)。ESDVI=RI:電流V:電壓R:電阻靜電與大地間因有電位存在就會(huì)產(chǎn)生放電電流(ELECTRO-STATICDISCHARGE

CURRENT)這個(gè)放電電流會(huì)將電路導(dǎo)體燒融。其放電電流為：靜電的基本物理特性：1.吸引或排斥的力量2.與大地間有電位差3.會(huì)產(chǎn)生放電電流元件吸附灰塵改變線(xiàn)路之間的阻抗，影響元件的功能和壽命因?yàn)閳?chǎng)或電流破壞元件之絕緣或?qū)w，使元件不能工作（完全不能工作）因瞬間電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱使元件受傷，仍能工作但壽命受損。MFSIntroduce第十頁(yè)，共二十九頁(yè)。電子元件的損壞形式有兩種

完全失去功能器件不能操作約占受靜電破壞元件的百分之十

間歇性失去功能器件可以操作但性能不穩(wěn)定，維修次數(shù)因而增加約占受靜電破壞元件的百分之九十在電子生產(chǎn)上進(jìn)行靜電防護(hù)，可免：增加成本減低質(zhì)量引致客戶(hù)不滿(mǎn)而影響公司信譽(yù)ESDMFSIntroduce第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)。對(duì)靜電敏感的電子元件晶片種類(lèi)靜電破壞電壓VMOSMOSFETGaaSFETEPROMJFETSAWOP-AMPCMOS30-1,800100-200100-300100-140-7,200150-500190-2,500250-3,000ESDMFSIntroduce第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)。從一個(gè)元件產(chǎn)生以后，一直到它損壞以前，所有的過(guò)程都受到靜電的威脅。這一過(guò)程包括：元件制造：包含制造、切割、接線(xiàn)、檢驗(yàn)到交貨。印刷電路板：收貨、驗(yàn)收、儲(chǔ)存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。設(shè)備制造：電路板驗(yàn)收、儲(chǔ)存、裝配、品管、出貨。設(shè)備使用：收貨、安裝、試驗(yàn)、使用及保養(yǎng)。其中最主要而又容易疏忽的一點(diǎn)卻是在元件的傳送與運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。ESD遭受靜電破壞MFSIntroduce第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD導(dǎo)電性物體的靜電消除方法：在物理特性上，所謂導(dǎo)電性物體，即在于物體中的電子可以自由移動(dòng)，物體中的電位會(huì)迅速恢復(fù)平衡，達(dá)到每點(diǎn)電位平等。基于電子可以自由移動(dòng)的特性，我們可以簡(jiǎn)單的加以接地，給予這些不平衡的電子一個(gè)簡(jiǎn)單的通路，釋放到大地，即可消除物體所攜帶的靜電。第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD以工作人員的習(xí)慣，假設(shè)工作人員到達(dá)工作場(chǎng)所及接觸零件時(shí)間為1秒，(也就是說(shuō),在1秒中需將人體之靜電釋放至安全情形)則:υ(t)=υoeυo=1500Volt(at65-90%R.H)υ(t)=100VOLTSC=200PF∴R=ln15/200×10=1.39×10Ωυ=帶電體電壓(VOLTS)υ=t秒后之電壓t=接地后時(shí)間(設(shè)為1SEC)R=接地電阻(ohm)C=帶電體電容量(F)-tRC

由此式可知,接地電阻R=10Ω以下時(shí)，釋放時(shí)間會(huì)小于1秒鐘,當(dāng)然R越小,時(shí)間t越短,但為人員安全起見(jiàn),我們建議串聯(lián)1MΩ限流電阻。第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD絕緣性物體的靜電消除方法：絕緣性物體的特性就是電子在該類(lèi)物體中遭受束縛,不易移動(dòng),所以利用接地的方法不能消除這類(lèi)物體的靜電。針對(duì)這個(gè)狀況,只能使用離子中和的方法,目前離子產(chǎn)生方法有:1.輻射離子化空氣法:使用輻射能撞擊空氣,將空氣分裂為等量的正、負(fù)離子。2.電量離子化空氣法:使用交流高壓,在空氣周?chē)纬蓸O高電場(chǎng),分 裂空氣。在電子工作場(chǎng)所，因電暈法，本身即存在一個(gè)強(qiáng)烈的交流電場(chǎng)，而且空氣中易產(chǎn)生臭氧，對(duì)電子零件影響很大，所以很少采用。在其他場(chǎng)所采用的比較多（如，造紙紡織。。。）。也常因高壓交流電極易產(chǎn)生危險(xiǎn),所以輻射法是目前比較被接受的一種。第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD輻射離子產(chǎn)生法使用微量的放射性元素釙（Po210）以極精密的方法將Po210包藏在瓷材料中,再將瓷粒使用強(qiáng)力接著膠加以接著,然后安裝于附有金屬網(wǎng)的固定架中，成為一個(gè)離子化空氣產(chǎn)生器。

Po210因只有α射線(xiàn),α射線(xiàn)穿透力很小,在空氣中只有幾公分,而且只要紙張,或人體皮膚即可加以阻止,所以使用上非常安全,而且沒(méi)有高壓電場(chǎng),不產(chǎn)生臭氧,對(duì)人體及電子零件不會(huì)影響,是目前最理想的靜電消除方法。第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD靜電安全區(qū)域

(STATICSAFEGUARDWORKAREA)

一個(gè)安全的工作的區(qū)域，包含所有導(dǎo)電性與絕緣性物體，不得存在有足夠破壞元件的電荷,所以整個(gè)工作區(qū)域須備有：a.完整的導(dǎo)電及接地系統(tǒng)b.適當(dāng)?shù)碾x子化空氣產(chǎn)生器區(qū)域管理很重要的！！第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD電子零件的傳送過(guò)程元件在傳送中，人們會(huì)考慮到不要讓包裝材料因摩檫而產(chǎn)生靜電，破壞元件。包裝容器外部摩擦，工作人員的靜電，以及容器遇高電壓電場(chǎng)等都是造成元件受到不明原因破壞的主因。外界電場(chǎng)穿透絕緣性材料電場(chǎng)對(duì)導(dǎo)電容器的分布使用導(dǎo)電性材料制成之塑膠盒、塑膠袋及海棉,不但可保證元件不受機(jī)械破壞,同時(shí)因?yàn)槿萜鞅旧砭哂袑?dǎo)電性,所以外界電場(chǎng)將受隔離。第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD靜電遮蔽袋目前導(dǎo)電性材料均為碳化性材料,為不透明之黑色,體績(jī)電阻為500ohm-cm

以下,在某些特殊狀況,如需要看得見(jiàn)容器內(nèi)之元件(透明)或高度敏感元件,靜電遮蔽要求更嚴(yán)格的情形時(shí),您可能需要靜電遮蔽袋。靜電遮蔽袋的構(gòu)造其功能如下：內(nèi)層:抗靜電聚乙烯(即俗稱(chēng)之PINKPO-LY),不產(chǎn)生靜電中層:加強(qiáng)之聚脂纖維(POLYESTER),增加機(jī)械強(qiáng)度外層:鍍鎳,成一良好導(dǎo)體,可瞬間釋放電荷,形成法拉第容器(FARADYCAGE)第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD靜電遮蔽器我們可知道元件安置在不產(chǎn)生靜電的容器中,并不能保護(hù)外界電場(chǎng)(如搬運(yùn)人員,電源等)的破壞。所以說(shuō),使用靜電遮蔽器運(yùn)輸靜電敏感元件是絕對(duì)的必要所謂靜電遮蔽容器包含：導(dǎo)電性塑膠盒導(dǎo)電性塑膠袋導(dǎo)電性海綿靜電遮蔽袋第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD警示所有可能接觸元件的人靜電敏感元件種類(lèi)凡多,所有操作人員、使用人員、搬運(yùn)工人等并不容易識(shí)別,所以警示標(biāo)志在整個(gè)靜電防護(hù)工作中是非常重要的,它不但可防止不必要的破壞,而且可使您的產(chǎn)品獲得適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù),增加貴公司的信譽(yù)。一個(gè)完整的靜電防護(hù)工作應(yīng)具備下列幾點(diǎn)：

完整的靜電安全工作區(qū)域適當(dāng)?shù)撵o電遮蔽容器工作人員具備有完全的防護(hù)觀念警示客戶(hù)(包含元件裝配業(yè)、設(shè)備使用人員、維護(hù)人員),使客戶(hù)不致因不知道而造成破壞。第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD電子工廠中,需要注意到靜電防護(hù)的地方來(lái)料檢驗(yàn)庫(kù)房領(lǐng)料處元件插入處（自動(dòng)和手動(dòng)）焊錫設(shè)備安裝包裝運(yùn)輸現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)檢修是造成靜電破壞的主要原因

第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduce靜電防護(hù)要領(lǐng)靜電防護(hù)守則原則一：在靜電安全區(qū)域使用或安裝靜電敏感元件原則二：用靜電屏蔽容器運(yùn)送及存放靜電敏感元件或電路板原則三：定期檢測(cè)所安裝的靜電防護(hù)系統(tǒng)是否操作正常原則四：確保供應(yīng)商明白及遵從以上三大原則ESD靜電安全工作區(qū)靜電安全工作區(qū)靜電屏蔽容器靜電防護(hù)方法第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD1.避免靜電敏感元件及電路板跟塑膠制成品或工具（如計(jì)算機(jī)，電腦及電腦終端機(jī)）放在一起。2.把所有工具及機(jī)器接上地線(xiàn)。3.用靜電防護(hù)桌墊。4.時(shí)常遵從公司的電氣安全規(guī)定及靜電防護(hù)規(guī)定。5.禁止沒(méi)有系上手環(huán)的員工及客人接近靜電防護(hù)工作站。6.立刻報(bào)告有關(guān)引致靜電破壞的可能。靜電防護(hù)步驟第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD常見(jiàn)概念及應(yīng)用

表面電阻率簡(jiǎn)單地說(shuō)表面電阻率就是同一表面上兩電極之間所測(cè)得的電阻值，將電極形狀和電阻值結(jié)合在一起通過(guò)計(jì)算可得到單位面積的電阻值?，F(xiàn)在市面上可以買(mǎi)得到讀數(shù)為單位面積電阻值的測(cè)量?jī)x

體電阻率體電阻率是通過(guò)材料厚度的電阻值，單位是Ω·cm

導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料指表面電阻率和體電阻率分別小于106Ω和106Ω·cm的材料。

耗散材料耗散材料指表面電阻率和體電阻率分別小于1012Ω或1012Ω·cm的材料

防靜電材料“防靜電”指的是能夠抑制電荷累積，可以在材料制造過(guò)程中添加或者局部加入某種物質(zhì)得到這種特性。防靜電材料無(wú)需用表面或體電阻率表示。導(dǎo)電添加劑和薄膜如果由于成本或者其他設(shè)計(jì)上的原因只能使用塑料材料或復(fù)合材料時(shí)，可以使用添加劑改善靜電特性，將添加劑混入塑料材料中，根據(jù)添加劑和樹(shù)脂百分比不同可獲得所需的導(dǎo)電性或耗散性

第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)。MFSIntroduceESD導(dǎo)向裝置和導(dǎo)軌導(dǎo)向裝置和導(dǎo)軌用來(lái)提供通道或者使器件放于一個(gè)固定的位置或保持一定的方向性，采用的材料應(yīng)能使電荷耗散掉并且防止器件摩擦生電。表面電阻率為106Ω的材料具有良好耗散性而且不會(huì)損傷器件，如果送入的器件處于無(wú)靜電狀態(tài)，也可以使用導(dǎo)電性材料(表面電阻率低于106Ω)

傳送帶傳送帶用來(lái)輸送元件、PCB和其他器件，材料一般為塑料、纖維制品或橡膠。如果傳送帶要接收從機(jī)器其他部分傳來(lái)的器件，那么它應(yīng)該采用耗散性材料。當(dāng)傳動(dòng)帶表面電阻率為1～106Ω時(shí)，它會(huì)使帶電器件放電速度太快，對(duì)器件造成損害；當(dāng)表面電阻在106～109Ω時(shí)，只要傳送帶通過(guò)轉(zhuǎn)輪滑輪和機(jī)架良好接