防靜電基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材

防靜電根底知識培訓(xùn)教材1整理ppt目錄一.靜電根本概念及產(chǎn)生原理二.靜電對電子工業(yè)的危害三.靜電的防護(hù)與控制四.靜電標(biāo)示及其意義五.生產(chǎn)現(xiàn)場靜電防護(hù)實例2整理ppt一.靜電基本概念及產(chǎn)生原理3整理ppt靜電的根本概念之一靜電〔Electrostatic〕就是物體外表過剩和缺乏的靜止電荷，靜電是一種電能，它留存與物體外表；靜電是正電荷和負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果；靜電是通過電子和離子的轉(zhuǎn)移而形成的。靜電放電〔ESDElectroＳtaticDischarge〕：帶有不同靜電電勢的物體或外表之間的靜電電荷轉(zhuǎn)移。有兩種形式：接觸放電，電場擊穿放電。靜電敏感度(ESDSElectrostaticDischargeSensitivity)靜電敏感器件(ESSDElectrostaticSensitiveDevices)EPA:ESDProtectArea(ESD防護(hù)區(qū)域)ECA:ESDControlArea(ESD控制區(qū)域)---+4整理ppt靜電的根本概念之二靜電問題依附于物體〔氣、液、固體〕而存在。如果物體帶有過剩的電荷那么成為帶電體。物體間的電荷轉(zhuǎn)移過程就是起電過程。靜電產(chǎn)生的方式很多，接觸、摩擦、沖流、冷凍、電解、壓電、溫差等都可以產(chǎn)生靜電。但根本過程可歸納為：接觸--?電荷轉(zhuǎn)移--?偶電層的形成--?電荷別離。人體的充電過程剝離帶電摩擦帶電5整理ppt靜電的根本概念之三在一般工業(yè)生產(chǎn)中，靜電具有高電位、低電量、小電流〔脈沖電流，有爭議〕和作用時間短的特點(diǎn)，設(shè)備或人體的靜電位最高可達(dá)數(shù)萬伏以至數(shù)十萬伏；這要比市電220v、380v高得多。但所積累的靜電量卻很低，通常為微庫侖級；靜電電流多為毫安級；作用時間多為毫秒級。靜電通世界上任何事物一樣具有兩重性：既能為人類造福，如靜電復(fù)印、靜電涂敷、靜電除塵等靜電應(yīng)用技術(shù)；亦會帶來許多危害，諸如石化、電子及電工領(lǐng)域。就電子元器件的生產(chǎn)及電子設(shè)備的裝聯(lián)、調(diào)試作業(yè)而言，因接觸摩擦起電、人體靜電與接地問題能造成很大經(jīng)濟(jì)損失。初步研究發(fā)現(xiàn)，摩擦起電、人體靜電乃是電子、微電子工業(yè)中之間兩大危害源。6整理ppt靜電概念小結(jié)靜電是電荷的產(chǎn)生與消失過程中產(chǎn)生的電現(xiàn)象的總稱

特點(diǎn)

高電位低電量小電流作用時間短復(fù)現(xiàn)性差瞬間現(xiàn)象多受濕度影響較大7整理ppt1.接觸起電當(dāng)兩個不同的物體相互接觸時就會使得其中一個物體失去一些電荷帶正電，而另一個物體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電。假設(shè)在別離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使物體帶上靜電。

例A.剝離塑料薄膜時就是一種典型的“接觸別離〞起電B.脫衣服產(chǎn)生的靜電也是“接觸別離〞起電。C.摩擦起電是一種接觸又別離的造成正負(fù)電荷不平衡的過程。實質(zhì)上是接觸別離起電。8整理ppt當(dāng)帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的導(dǎo)體的兩端分別感應(yīng)出負(fù)電和正電2.感應(yīng)起電ABC3.熱電和壓電起電、噴射起電等氣體,液體的流動與噴射9整理ppt靜電產(chǎn)生的物理過程靜電產(chǎn)生的方式接觸摩擦沖流冷凍電解壓電溫差

…...接觸電荷轉(zhuǎn)移偶電層形成電荷分離靜電產(chǎn)生10整理ppt二.靜電對電子工業(yè)的危害11整理ppt靜電的危害一ESD是英文ElectrostaticDischarge的縮寫，即"靜電放電"的意思。當(dāng)某些電介質(zhì)、導(dǎo)體帶上靜電荷后，盡管所帶電荷量不多，但由于自身對大地分布電容非常小，使得靜電電位較高。當(dāng)垂直于帶電物體外表的靜電電位到達(dá)2000伏時，就會向空氣放電。在日常生活中，許多ESD現(xiàn)象，我們都親身經(jīng)歷過。譬如，在冬季一間溫暖的房間里，走在覆蓋地毯的地面時，當(dāng)你伸手接觸門的把手時，就會有電擊的感覺；脫下合成纖維衣服時產(chǎn)生噼啪聲，夜間還可以看到火花〔空氣的擊穿場強(qiáng)為30kv/cm〕；天氣枯燥時，用塑料梳子梳頭時會產(chǎn)生放電聲。對于人體而言，這種靜電的突然放電不會造成任何傷害；可是，對于ESDS〔靜電放電敏感器件〕器件，靜電放電就可能損害電子器件。ESD對電子器件的損害是人體覺察不到的，具有隱蔽性，需通過儀器才能檢測出電子器件發(fā)生ESD事件，主要是各種靜電源〔人體、工作臺等〕對電子器件放電所致。在集成電路〔integratedcircuit〕工業(yè)中，靜電放電可以使集成電路芯片介質(zhì)擊穿，芯線熔斷、漏電流增大加速老化、電性能參數(shù)改變等等。靜電放電對電子器件損害具有潛在和緩慢失效性，這種情況危害更大。通常，ESDS〔靜電放電敏感器件〕器件易發(fā)生靜電放電，所以，受ESD的危害更大。12整理ppt靜電的危害二今天，大多數(shù)電子器件采用對靜電極為敏感的MOS工藝制作，因此，無論從器件的開展還是器件的應(yīng)用出發(fā)，為了防止ESD對電子器件的危害，有必要對電子器件受靜電危害的機(jī)理以及相應(yīng)的防護(hù)措施進(jìn)行探討。試圖說明電子器件ESD產(chǎn)生的原因，并對IC的ESD保護(hù)提供指導(dǎo)。靜電危害具有以下特性：隱蔽性：除非發(fā)生靜電放電，人體不能直接感知靜電，但發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺，這是因為人體感知的靜電放電電壓為2~3kv，所以靜電具有隱蔽性。潛在性：有些會受到靜電損傷后的性能沒有明顯的下降，但屢次累加放電會給IC器件造成內(nèi)傷而形成隱患。因此靜電對IC的損傷具有潛在性。隨機(jī)性：IC什么情況下會遭受靜電破壞呢?可以這么說，從一個IC芯片產(chǎn)生以后一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)性，其損壞也具有隨機(jī)性復(fù)雜性：靜電放電損傷的失效分析工作，因微電子IC產(chǎn)品的精、細(xì)、微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時、費(fèi)事、費(fèi)財，要求較高的技術(shù)并往往需要使用高度精密儀器，即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其它原因造成的損傷加以區(qū)別；使人誤把靜電放電損傷的失效當(dāng)作其它失效，這在對靜電放電損害未充分認(rèn)識之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺地掩蓋了失效的真正原因。所以分析靜電對IC的損傷具有復(fù)雜性。13整理ppt靜電的危害三ESD對電子器件侵害方式ESD對電子器件侵害方式主要有三種：①靜電源直接對電子器件放電；②帶電器件對其他導(dǎo)體的靜電放電；③電場感應(yīng)放電。Ⅰ、靜電源直接對電子器件放電ESD事件常常發(fā)生在帶電導(dǎo)體〔包括人體〕對ESDS的放電過程中。一般的靜電危害是人體或帶電導(dǎo)體直接對ESDS放電造成。Ⅱ、帶電器件對其他導(dǎo)體的靜電放電當(dāng)靜電放電敏感器件在操作過程中，或者與包裝材料、機(jī)器外表接觸后，就會積累靜電荷。當(dāng)器件在包裝盒移動或震動時就會發(fā)生靜電放電。這種放電情況，涉及的電容和能量不同于人體對ESDS器件的放電情況。在某些情況下，CDM事件比HBN事件所造成的危害更大。Ⅲ、電場感應(yīng)放電感應(yīng)場可以直接或間接對地造成危害。因為任何帶電體周圍都存在靜電場。如果ESDS器件進(jìn)入靜電場范圍，就會因為感應(yīng)而帶電。如果器件在電場區(qū)域內(nèi)接地，電荷轉(zhuǎn)移到地的過程稱為CDM事件。14整理ppt靜電的危害四人體帶電電壓電沖擊程度備注1,000[V]幾乎感覺不到.微小的放電聲音發(fā)生看到發(fā)光手指頭放電發(fā)光.2,000[V]用手指頭接觸稍微感覺到.2,500[V]放電部分感覺被針扎到3,000[V]感覺稍微疼，感覺到被針扎的感覺4,000[V]感覺是手指頭被針扎的比較深.5,000[V]手心和手腕也感覺到電沖擊6,000[V]手指頭及胳膊感覺到很強(qiáng)的電沖擊。7,000[V]手指頭，手心感覺到很強(qiáng)的疼痛及麻痹的感覺8,000[V]手心到手腕感到麻痹9,000[V]手腕和胳膊感覺到疼痛和感到麻痹.10,000[V]手全部疼痛和感覺到通電。11,000[V]手指頭感到麻痹和手受到強(qiáng)的電沖擊12,000[V]因受很強(qiáng)的沖擊全身感到疼痛.15整理ppt靜電的危害五靜電損傷的兩種失效形式1.硬損傷：又稱“突發(fā)性完全失效〞、“一次性損壞〞，約占10%表現(xiàn)為器件電參數(shù)突然劣化，失去原有功能。主要原因是靜電放電造成過壓使得介質(zhì)被擊穿，或過流使得內(nèi)部電路金屬導(dǎo)線熔斷、硅片局部融化等。硬損傷可通過常規(guī)的性能測試手段及時發(fā)現(xiàn)，相對軟失效而言危害要小得多。2.軟損傷：又稱“潛在性緩慢失效〞、“屢次損傷累積后失效〞，約占90%受到軟損傷的器件，雖然當(dāng)時各類電參數(shù)仍合格，然而其使用壽命卻大大縮短了。含有這些器件的產(chǎn)品或系統(tǒng)，可靠性變差，可能會在后續(xù)過程中〔直至最終用戶〕繼續(xù)遭受ESD軟損傷或其它過應(yīng)力損傷積累而過早地失效。由于軟損傷是潛在的，運(yùn)用目前的技術(shù)還很難證明或檢測出來，特別是器件被裝入整機(jī)產(chǎn)品之后，因此具有更大的危害性。這些產(chǎn)品流入市場后的維護(hù)本錢和造成的其它損失，將比在生產(chǎn)中發(fā)生的直接損失要放大幾十甚至上百倍！16整理ppt靜電的危害六蓄積在導(dǎo)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(chǎn)生的原因。靜電放電可概分為火花放電、電暈放電、刷狀放電、射狀放電等形式。不同放電形式的發(fā)生，與放電的電極形狀、材質(zhì)距離、阻抗、數(shù)量有密切的關(guān)系，同時亦會產(chǎn)生不同的危害。17整理ppt靜電的危害七電子行業(yè)如微電子、光電子的制造和使用廠商因為靜電造成的損失和危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。據(jù)美國1988年的報道，它們的電子行業(yè)中，由于ESD的影響，每年的損失達(dá)億美元之多；據(jù)日本統(tǒng)計，它們不合格的電子器件中有45％是由于靜電而引起的；我國每年因靜電危害造成的損失也至少有幾千萬。下左圖是美國Ti公司對某一年對客戶失效器件原因進(jìn)行分析統(tǒng)計的結(jié)果，從中可以看到由EOS/ESD引起的失效占總數(shù)的47%下；以下圖是美國半導(dǎo)體可靠性新聞對1993年從制造商、測試方和使用現(xiàn)場得到的3400例失效案例進(jìn)行的統(tǒng)計，從中可以看到,EOS/ESD造成的失效也到達(dá)20%。18整理ppt電子產(chǎn)品生產(chǎn)中的典型靜電源地板工作面主要設(shè)備清潔室原材料生產(chǎn)輔助物包裝材料身體衣服

人材料環(huán)境墻壁天花板光源固定器通風(fēng)架19整理ppt三．靜電的防護(hù)與控制20整理ppt靜電的防護(hù)與控制ESD控制的根本原那么.做好ESD防護(hù)設(shè)計：器件選型、合理布線、設(shè)計保護(hù)電路等.消除和減少靜電的產(chǎn)生：減少或消除靜電產(chǎn)生的過程、維持過程和材料處于等電勢等.使靜電荷瀉放與中和：使用靜電導(dǎo)體、接地、電離器來瀉放與中和靜電.保護(hù)產(chǎn)品免遭ESD傷害：使用防靜電材料包裝和儲運(yùn).防靜電區(qū)設(shè)計原那么.抑制靜電荷的積累和靜電壓的產(chǎn)生。如設(shè)備、儀器、工裝不使用塑料、有機(jī)玻璃、普通塑料袋。.平安、迅速、有效地消除已產(chǎn)生的靜電荷，使用有繩防靜電腕帶、防靜電椅、防靜電周轉(zhuǎn)車、防靜電周轉(zhuǎn)箱。.保證靜電壓小于100V。21整理ppt靜電的防護(hù)與控制防靜電系統(tǒng)要素1.地面防靜電地面〔防靜電水磨石，防靜電地板〕體電阻105～109Ω，敷設(shè)地線網(wǎng)。2.工位〔見附圖〕3、接地a、防靜電工作區(qū)必須有平安可靠的防靜電接地裝置，地電阻小于4Ω。防靜電地線不得與電源零線相接，不得與防雷地線共用，使用三相五線制供電時，其地線可以作防靜電地線。b、工作臺面、地墊、坐椅和其它導(dǎo)靜電的ESD保護(hù)設(shè)施均應(yīng)通過限流電阻接入地線，腕帶等應(yīng)通過工作臺頂面接地點(diǎn)與地線連接，工作臺不可相互串聯(lián)接地。c、防靜電工作區(qū)接地系統(tǒng)，包括限流電阻和連接端子應(yīng)連接可靠并具有一定載流能力，限流電阻阻值選擇應(yīng)保證漏泄電流不超過5mA，下限值取為1MΩ。4、溫濕度20~30℃，相對濕度30~70%。5、增濕增濕器使空氣潮濕，防止靜電荷積累，此法不適于增濕后會產(chǎn)生有害影響的場地。22整理ppt靜電的防護(hù)與控制６、人體穿防靜電工作服、工作鞋，戴有繩防靜電腕帶、手套、指套等。７、包裝靜電敏感器件應(yīng)采取防靜電保護(hù)性包裝，如防靜電袋、防靜電盒等。８、貯存、運(yùn)輸靜電敏感器件必須存放在防靜電容器〔箱、袋〕內(nèi)，并用防靜電運(yùn)輸工具〔箱、車〕周轉(zhuǎn)。貯運(yùn)中要遠(yuǎn)離靜電場、電磁場或放射場，如電腦顯示器頂部。23整理ppt靜電的防護(hù)與控制人員防靜電接地技術(shù)要求1)

人員防靜電接地應(yīng)使用腕帶、工鞋等。2)

所有生產(chǎn)操作員工進(jìn)入防靜電區(qū)域必須著裝防靜電工鞋工衣；外來人員進(jìn)入防靜電區(qū)域穿防靜電鞋套和穿防靜電大褂。3)

進(jìn)入防靜電區(qū)域的所有作業(yè)人員、物料員、技術(shù)員、班組長等，及在現(xiàn)場辦公的其他人員，每天上班前應(yīng)對自身人體綜合電阻進(jìn)行測試，對有可能要接觸產(chǎn)品的人員，還應(yīng)進(jìn)行防靜電腕帶測試，并保存測試結(jié)果，做好測試記錄。4)

進(jìn)入防靜電區(qū)域前必須應(yīng)對人體綜合電阻進(jìn)行測試，如果外來人員有可能要接觸產(chǎn)品，也應(yīng)進(jìn)行防靜電腕帶測試，并保存測試結(jié)果做好測試記錄。5)

防靜電腕帶或人體綜合電阻測試未通過者，不得進(jìn)入防靜電區(qū)域，更不得接觸ESSD〔靜電敏感器件〕及組件。人體綜合電阻測試、腕帶測試未通過的，必須立即查找原因并作出相應(yīng)處理，直至合格為止。腕帶接地要求防靜電腕帶與皮膚應(yīng)保證接觸良好，并接入防靜電地線系統(tǒng)，在戴腕帶的皮膚上不得涂護(hù)膚油、防凍油等油性物工鞋接地要求1)

防靜電鞋內(nèi)不得墊鞋墊。2)

為了使人體靜電能很好的通過工鞋、鞋跟瀉放，操作人員要求穿棉襪。3)

保持工鞋干凈清潔。

24整理ppt靜電的防護(hù)與控制靜電材料制品的種類相當(dāng)繁多，但主要可以歸為以下幾類：防靜電服裝和腕帶防靜電服裝和腕帶是消除人體防靜電系統(tǒng)的重要組成局部，可以使消除或控制人體靜電的產(chǎn)生，從而減少制造過程中最主要的靜電來源。防靜電服裝包括防靜電的套裝、大褂、鞋、帽、防靜電手套、防靜電指套、防靜電腳束等。防靜電服裝是用不同色的防靜電布制成。布料紗線含一定比例的導(dǎo)電紗，導(dǎo)電紗又是由一定比例的不銹鋼纖維或其它導(dǎo)電纖維與普通纖維混紡而成。通過導(dǎo)電纖維的電暈放電和泄漏作用消除服裝上的靜電。由于不銹鋼纖維屬金屬類纖維，所以，由它織成的防靜電布料的導(dǎo)電性能穩(wěn)定，不隨服裝的洗滌次數(shù)而變化。防靜電腕帶是操作人員在接觸電子元器件時最重要的靜電防護(hù)用品，通過接地通路，可以將人體所帶的靜電荷平安地謝放掉。它由防靜電松緊帶、活動按扣、彈簧軟線保護(hù)電阻及插頭或夾頭組成。松緊帶的內(nèi)層用防靜電紗線編織，外層用普通紗線編織。25整理ppt

防靜電包裝和運(yùn)輸制品等。防靜電包裝制品非常多，如防靜電屏蔽袋、防靜電包裝袋、防靜電海綿、防靜電IC包裝管、防靜電元件盒(箱)、防靜電氣泡膜和防靜電運(yùn)輸車等。這些包裝制品除靜電屏蔽用靜電導(dǎo)體外，多數(shù)是用靜電耗散材料制成的，也有些是用抗靜電材料制作。目的都是對裝入的電路或器件及印刷電路起靜電保護(hù)作用。以下圖是一些常用的靜電包裝制品。26整理ppt靜電的防護(hù)與控制防靜電地板和臺墊防靜電地坪和臺墊也是靜電防護(hù)工程中不可或缺的。防靜電地坪的也有多種，按時效性分，有永久性的和臨時性的；按材料分有導(dǎo)電橡膠、PVC、導(dǎo)電陶瓷等；按鋪設(shè)方式分，有地面直接鋪設(shè)的和架空的活動地板。可根據(jù)實際需要和本錢決定。如需要在地面走多種電纜、渠道的環(huán)境如計算機(jī)防選擇架空鋪設(shè)的活動地板比較好下左圖是一些防靜電地板。防靜電臺墊主要是防靜電復(fù)合膠板，主要用于捕墊桌面、流水線工作臺面、貨架及制做地墊等。材料面層分為草綠色，導(dǎo)電物質(zhì)是抗靜電劑；底層為黑色，導(dǎo)電物質(zhì)是碳黑。27整理ppt靜電的防護(hù)與控制上述三大類制品外，還有其他一些防靜電制品，如防靜電電烙鐵、防靜電座椅、椅套、防靜電維修包等。其中防靜電烙鐵在后工序和維修中很常用。一般的電烙鐵在焊接靜電敏感元器件時需要拔掉電源，而防靜電烙鐵采用直流溫壓電源，發(fā)熱元件多項選擇用具有恒溫特性、靜電電電容小的材料，可極大地降低各種干擾雜信號。另外，烙鐵還可作靜電接地，可進(jìn)一步消除烙鐵頭上的各種信號。所以，焊接時無需拔掉電源頭。另外還有：離子風(fēng)機(jī)：構(gòu)成：直流高壓電源〔或放射源〕＋電暈放電器＋送風(fēng)系統(tǒng)；特點(diǎn)：離子風(fēng)機(jī)是一種可以提供平衡離子氣流的，寬范圍集中區(qū)域的桌上型離子消除器，可消除或中和寬范圍集中目標(biāo)或不易接觸區(qū)域的靜電荷。是精密電子產(chǎn)品，電子組裝線，醫(yī)藥制程組裝線，印刷，包裝和細(xì)小產(chǎn)品成型的理想靜電消除器，風(fēng)量可以在45CFM-110CFM之間連續(xù)調(diào)節(jié)，離子平衡電壓0V〔+/-10V〕。使用SL-001臺式離子風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的離子風(fēng)速覆蓋目標(biāo)范圍，風(fēng)速覆蓋范圍在40*60CM，風(fēng)速中和靜電時間由多種因素決定，是決定離子風(fēng)機(jī)的距離和風(fēng)速。工作區(qū)域要離子風(fēng)機(jī)覆范圍內(nèi)，離子風(fēng)機(jī)需調(diào)至最大風(fēng)速。28整理ppt四．靜電的標(biāo)示及意義29整理ppt對ESD敏感的符號,用來表示該物體對ESD引起的傷害十分敏感對ESD防護(hù)的符號,用來表示該物體經(jīng)過專門設(shè)計具有靜電防護(hù)能力30整理ppt不僅表示靜電場,同時也包括電磁場,磁場.不是專門針對對ESD的閃電符號的標(biāo)準(zhǔn)含義是指電力供電的高壓對人體有危險不應(yīng)該用此符合于ESD31整理ppt防靜電的標(biāo)示標(biāo)準(zhǔn)周轉(zhuǎn)箱，物料車，防靜電提示貼電子零件盒，防靜電提示貼斑馬線區(qū)域防靜電提示貼車間樓層，過道，防靜電提示貼防靜電地板，墻面，防靜電提示貼工