静电防护知识ppt课件

静电（中级教材） （ Electrostatic Discharge ESD） 大纲 n 物质的原子模型 n 静电基本概念 n 静电是怎么产生的 n 静电危害 n 静电防护 物质的原子模型 n 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。 n 原子核的总正电量与核外电子 的总负电量大小相等。 n 物体带电是因为最外层电子的 转移（电荷分离） 静电基本概念 n 静电 ：物体表面静止的电荷。 n 电荷 (静电荷 )： 当对物体施加一定能量时，使本来正负 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 ) n 静电的实质是存在剩余电荷。 n 电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。 静电基本概念 -材料的导体性 n 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。 n 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。 n 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 随温度升高或加杂质而升高。 静电基本概念 -材料的导电性对应电阻 n 导电材料阻值 1011欧 静电基本概念 -抗静电材料电阻特性 n （ 1）静电导电材料 表面电阻 RS1105、体 积电阻 RV 1104的材料。 （ 2）静电耗散材料 表面电阻 1105 RS11012、体积电阻 1104 RV 11011的材料。 （ 3）绝缘材料 表面电阻 RS 11012、 体积电阻 RV 11011的材料。 静电的产生 -原理 n 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，任何两个不同材质 的物体接触后再分离，即可产生静电。 - -(电荷分离产生静电 ) 。 静电的产生 - 電荷分離產生靜電 n 工業生產中，靜電常伴隨各種作業過程中（如 管路輸送、容器中傾出或流入容器中、攪動、 混合、噴出、乾燥、粉碎、篩選、滾輪傳送、 剝離、人員走動）。物質間相互摩擦、傳導或 感應而產生，至於製程的設備或產品是正帶電 或負帶電則需參考物質帶電序列表 。 n 製程帶電的起因用最微觀的角度來看待，皆是 能量的交換使電子移位。而兩物質之接觸、分 離是最大的主因。在生產製程中即多稱其為 剝離帶電 、 磨擦帶電 。 静电的产生 - 摩擦带电 n 定義 ：當兩個不同的物 體互相摩擦時，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 摩 擦带电 n 結果 ：較易失去電子的 物體帶正電，另一物體 獲得電子則帶負電。 静电的产生 - 剥离带电 n 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 n 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 。 静电的产生 - 电荷累积 n 一般人造聚合物具有高绝缘、高电阻的特性， 能蓄积静电荷很长的一段时间，因其性能优异 ，已被大量且广泛的使于各种生产或制造之原 料，设备与组件中。 n 导体设备（如：容器、管路、漏斗、手推车、 甚至人体）对地绝缘，因而累积大量静电荷。 n 高绝缘的原料（如：液体、粉体、膜、纤维等 ）亦会累积大量的静电荷。 静电危害原理 -静电放电 n 蓄積在導體上的電荷，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 n 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。 n 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。 静电危害 n 静电放电而引起的火灾 -化工制程 n 静电累积与放电造成生产品质的不良 -电 子工业 静电危害流程图 静电分离 电荷积累在设备上 电荷积累在产品上 电荷逸散 电荷放电 电荷放电 引燃（化工） /产品品质不良（电子业） 静电对 IC的危害 n 人体平常所感应的静电电压在 2KV以上，通常 是由于人体的轻微动作或与绝缘物的磨擦而引 起的。也就是说，倘若我们日常生活中所带的 静电电位与 IC接触，那么几乎所有的 IC都将被 破坏，这种危险存在于任何没有采取静电防护 措施的工作环境中。静电对 IC的破坏不仅体现 在电子元器件的制造工序当中，而且在 IC的组 装、远输等过程中都会对 IC产生破坏。 静电对 IC的危害 -续 n 隐蔽性 ：除非发生静电放电，人体不能直接感 知静电，但发生静电放电人体也不一定能有电 击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压 为 23kv，所以静电具有隐蔽性。 n 潜在性 ：有些会受到静电损伤后的性能没有明 显的下降，但多次累加放电会给 IC器件造成内 伤而形成隐患。因此静电对 IC的损伤具有潜在 性。 静电对 IC的危害 -续 n 随机性 ： IC什么情况下会遭受静电破坏呢 ?可以这么说 ，从一个 IC芯片产生以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，其损坏也具有随机性。 n 复杂性 ：静电放电损伤的失效分析工作，因微电子 IC 产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费财 ，要求较高的技术并往往需要使用高度精密仪器，即 使如此，有些静电损伤现象也难以与其它原因造成的 损伤加以区别；使人误把静电放电损伤的失效当作其 它失效，这在对静电放电损害未充分认识之前，常常 归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩 盖了失效的真正原因。所以分析静电对 IC的损伤具有 复杂性。 制程为什么要进行静电控制 n 避免 Particle 吸附 n 减低元件被破坏 n 减少产品失效或者运作不稳定 n 减少静电放电造成损失 静电防护 1 接地 n 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地散逸，不致引起靜電放電的危害。 n 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 n 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。 静电防护 2 加湿 n 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 (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。 n 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。 静电防护 3 抗靜電材料 n 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 。 防静电手环 3 防静电手环 3-静电手环原理 n 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。 n 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 . n 所谓无线手环实际起不到泄放人体携带的静电荷作用 。 防静电手环 3-手环佩带方式 n 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 . n 鳄鱼夹应用根部夹持静电地线裸露部份 n 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 . 防静电手环 3-手环点检仪器 防静电手环 3-手环点检方法 防静电手环 3-手环点检仪器原理 n 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” 静电消除器 4 静电消除器 4-静电消除器原理 n 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经过时，相 应的带相反电荷的离子与其中和，消除静电。 n 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。 静电消除器 4-静电消除器种类 n 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： n 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 n 离子风机：大面积、快速中和静电，分悬挂式 、台式等各种型号 n 离子风枪 /风嘴 ：局部高效快速中和静电及吹 除灰尘 静电消除器 4-静电消除器种类 n 静电消除器 按照原理可分为 ： AC型 -交流输出型 DC型 -直流输出型 PULSE DC型 脉冲直流电输出型 静电消除器 4 -AC型 交流电输出型 静电消除器 4 -DC型直流电输出型 静电消除器 4 -脉冲直流