ESD防护及消除

1、ESDESD防护防护及消除及消除介绍介绍 Leon Chen M2/ME/PE 2001/6/18 AU Optronics Corp. 1.静电的产生 2.常用静电名词的定义 3.生活中的静电 4.工作上的静电 5.静电的防护与消除 AU Optronics Corp. 静电现象最早被记录是在公元前6世纪,当时发现 绝缘物间互相磨擦后可以吸引微小物体,而进一步 的研究则始于十六世纪 AU Optronics Corp. 静电的产生主要来自于两种不同物质的接触及分离，当两种 物质 接触在一起时，电子会从一边移动至另一边，当两物 质分离时，电子离开的一边便带正电，而接收电子的一边 带负电。 +

2、+ + + - - - - - - - - 走路时其实就会产生 AU Optronics Corp. 根据物质磨擦后产生正负电所排成之顺序称为磨擦带电系列 (Turboelectric Series)，下表所示为其中之一例，根据此表， 当两种物质磨擦时，表中较上位者会带正电，位在较下位者带负电。 空氣空氣鋁鋁金、鉑金、鉑 人的手人的手紙紙硫璜硫璜 石綿石綿木棉木棉人造絲人造絲 兔毛兔毛鋼鋼聚酯聚酯 玻璃玻璃木木明膠明膠 雲母雲母琥珀琥珀PUPU 尼龍尼龍蠟蠟聚乙烯聚乙烯 毛皮毛皮 硬質橡硬質橡 膠膠 聚氯乙聚氯乙 烯烯 鉛鉛銅、鎳銅、鎳矽矽 綢綢錫、銀錫、銀鐵弗龍鐵弗龍 (帶負電)(帶負電)

3、(帶正電)(帶正電) AU Optronics Corp. 可储存于绝缘体或绝缘的导体上，当电荷 增加时电压便会上升 Q：电荷 (单位为库仑) C：电容 (单位为法拉) V：电压 (单位为伏特) C 为带静电物体之电容量, 电容量之大小依照物体 之大小与形状决定 AU Optronics Corp. 设备设备电压范围（电压范围（KV） 皮带传动设备60100 纺织机械1580 纸张处理系统5100 油罐车25以上 输送带输送带45以上45以上 物体物体电电容量容量 小型手工具1020 3加仑桶3050 55加仑桶50100 人体100300 油罐车1000 AU Optronics Corp.

4、 A.固体摩擦与剥离时产生静电 绝缘电阻高的物质如塑料、橡胶及化纤类都很容易因磨擦与 剥离而产生静电。事实上对地绝缘之导体一样会储存电荷， 下图为 固体接触与分离产生静电的示意图。 AU Optronics Corp. B.粉体粒子碰撞产生静电 粉体粒子在管子内高速流动时会与管壁碰撞产生非常高之静电， 在输送带、升降机、鼓风设备中时亦很容易产生静电，例如塑料 粉末、化学粉末、金属粉末、煤碳粉尘、谷物及其粉尘、食 品粉末等 在制造过程中的输送皆会产生静电。 此外，尘埃、烟雾、水气、雪、冰结晶体等与行进中汽车的 撞击摩擦也会在汽车上累积静电。 AU Optronics Corp. C.感应产生静电

5、 下图说明静电感应现象，带电荷的物体会在临近的物体 上造成 电荷的分离，靠近带电荷物体会出现与该电荷不 同极性之感应电荷。 例如带电之云块便会在大地、地 上物、甚至飞行中之飞机感应出静电，另外被搬运的物体 如带有电荷，则搬运车辆亦会感应出静电。 AU Optronics Corp. 当静电荷产生时，此电荷可能马上流失，亦可能储存起来， 绝缘体或对大地绝缘之导体皆会储存电荷。 静电荷产生之速度及其放电之速度会依不同之情形改变， 下表为影响静电荷产生及放电速率之因素，其中湿度高低 影响物体表面之导电率，对静电荷之流失有很大的影响， 因此在干燥或天冷水气结冻时，静电之累积速度便会加快。 静电产生速度

6、 静电产生速度 静电放电静电放电 速度速度 兩物體在磨擦帶電系列中的相對位置物體之導電率 兩物體之密著程度 相對濕度及溫度 相對濕度及溫度 物體間之摩擦係數 材料表面之水氣 兩物體分離之速度 結合速率 AU Optronics Corp. 不同濕度下的帶電狀況不同濕度下的帶電狀況 0 10 20 30 40 10%40%55% 下图为人体在下的带电状况，由图中可知 湿度对静电之累积有很大的影响 10%10%40%40%55%55% 在地毯上走動35,000V15,000V7,500V 在塑膠地磚上走動12,000V5,000V3,000V 工作台操作員6,000V800V400V 相對濕度(

7、% )相對濕度( % ) 動作動作 靜電值靜電值 (KV)(KV) 相對相對 濕度濕度(%)(%) (地毯上走動) (塑膠地磚上走動) (工作台上動作) AU Optronics Corp. 1.静电的产生 2.常用静电名词的定义 3.生活中的静电 4.工作上的静电 5.静电的防护与消除 AU Optronics Corp. 1.(Electrostatic Discharge)： 简称ESD,即帶电荷物体上之电子的移动所造成的放电现象。 2.(Electrostatic Induction)： 一帶电荷物体在一邻近物体上造成之电荷分离现象。 3.(Static Grounding)： 为导引

8、物体中之电荷至大地以避免电荷累积所实施之接地。 4.(Electrostatic Neutralizer)： 产生游离空气以中和物质中电荷或提供一路径引导电荷至大地之设备。 AU Optronics Corp. 空分子在电场中出现电子离开分子 , 造成正电荷分子与负电荷电子同时 存在之现象。 能造成可燃物质起火燃烧、爆炸之最小静电放电能量。 AU Optronics Corp. 1.静电的产生 2.常用静电名词的定义 3.生活中的静电 4.工作上的静电 5.静电的防护与消除 AU Optronics Corp. 1.电视荧光幕静电: 萤光幕因电子撞击而累积大量的静电 2.梳头产生静电: 因头发

9、与梳子摩擦而产生静电 3.脱毛衣而产生静电放电: 因衣服间的摩擦产生静电而放电,可听见“啪”的声音, 若在黑暗中也可看见微弱的火光 4.摸门把、金属(或车门)时有触电现象: 此为大陆性气候或干燥地区常见的现象, 因人在地毯 上行走与地毯摩擦,身上累积大量静电,触及金属后 放电 AU Optronics Corp. 1.静电的产生 2.常用静电名词的定义 3.生活中的静电 4.工作上的静电 5.静电的防护与消除 AU Optronics Corp. 工作上的静电 ：Human Body ModeHuman Body Mode 带电人体带电人体接触接触敏感组件敏感组件所造成的放电所造成的放电( (

10、破坏破坏) ) AU Optronics Corp. 累積在人體之電荷透過接地導體放電，或外界物體上之電荷透過 人體對大地放電皆會產生放電電流，此電流會使人有觸電之感覺， 雖通常因帶電量少的緣故尚不足以對人體產生一次災害，但可能 因觸電感導致人體出現不正常動作而發生二次災害。 靜電會使公司之產品受破壞、如 IC function fail 、Panel ESD defect.等。 AU Optronics Corp. 静电放电所产生之火花可能引起易燃气体、液体或粉尘之起火燃烧爆炸。 AU Optronics Corp. 1.静电的产生 2.常用静电名词的定义 3.生活中的静电 4.工作上的静电

11、 5.静电的防护与消除 AU Optronics Corp. AU Optronics Corp. 何谓及: 防止静电灾害的最简单有效的方法是将带电体接地，使所 产生之电荷迅速地疏导至大地。 如果有两个以上之带静电物体时，可将不同物体以导体连 接并加以接地，以减低不同物体间之电位差，来避免物体 间发生放电现象。(下图说明接地及连接消除静电的作用) AU Optronics Corp. 进行及之注意事项: 1.接地对于较大型的绝缘物体效果不大，因为离接地线接点较 远的地方电荷依然存在。此外如纸张、布匹、橡胶、石化 液体等皆较难以接地或连接方式解决静电问题，必须使用 湿度控制或静电消除器 等方法。

12、 2.对于有可能产生或感应静电荷的导体，不管体积之大小都应 予以接地， 不可因体积较小而忽略之。 AU Optronics Corp. 进行及之注意事项: 3.静电接地所需之接地电阻不需要很低，只要在1M以内，对 静电而言皆算有效之接地，为维持接地及连接电阻在任何 条件下皆不大于 10M ，在标准状态下(气温20，相对 湿度50%)，接地及连接电阻 应在1k 以下。 4.接地位置需选择在易于确认之地点，以便于维护及管理。 并避免因物体振动或表面污染等因素使接地成断路状态，反 而会成为灾害的起因。 AU Optronics Corp. 进行及之注意事项: 5.原则上静电接地的对象为对地绝缘之金属

13、导体，且最好将不 同物体 加以连接之后再行接地。 6.如果设备本身已直接与大地接触，则不用再另行接地。 此外，电气设备的、及保护电磁感应 之接地对静电而言亦是接地，不需另作静电接地。 AU Optronics Corp. 进行之注意事项: 1.接地导体需有足够的机械强度且不易断线或松脱，另外， 除非确定不会因不连续性造成接触不良，最好不要使用 链子作为接地导体。 2.静电接地导线应用1.25mm2以上之导线， 固定设备:可使用一般之 600V级 PVC绝缘电线， 移动设备:可使用绝缘柔性电缆， 振动频繁的设备:可使用没加绝缘之绞线或网线，以便于 观察其是否断线。 AU Optronics Co

14、rp. 进行之注意事项: 3.如果接地端子有可能被外物污染或锈蚀，最好使用盖子加 以保护， 且接地端子装设地点最好避开危险环境。 4.一般设备用之接地电极及接地电阻在 10k以下 之地下金属导体 (厂务应定期确认厂房之接地电阻)皆可作为静电用接地电极，但 需注意是否有静电电流以外之电流出现。 AU Optronics Corp. 进行之注意事项: 5.接地导线与带电体的连接必须坚固确实，如为固定设备时， 可以使用焊接、压接端子、螺栓等方法连接， 应避免将接地导体直接绕住或挂于被接地物上等不正确 之作法。 此外为确保接地效用，宜在被接地物上进行多点接 地。 6.如接地对象为移动性物体而不能施以经

15、常性接地时，宜使用 连接及拆除均容易之接地，例如各种接地用夹子或鳄鱼夹皆可。 AU Optronics Corp. 其它环境上应注意之: 1.工作上须加防静电桌垫 2.推车加铁链 3.货架接地 4.防静电 Tary 盘 106109 AU Optronics Corp. 湿度控制及增加导电率: 有许多的绝缘物质，例如纺织品、木材、纸张、混凝土等， 皆会受到周围空气之湿度而影响其湿气含量，当这些绝缘物 质 表面含有之湿气越高时，其导电率亦会越高。 通常在30%相对湿度以上时，大部份的绝缘体上所含有 的一层水份薄膜，可以提供静电荷一个疏通路径。 但当相对湿度在30%以下时，此水份薄膜不存在， 静电

16、荷一直产生但无法疏通，静电问题便会出现。 因此在产品可容忍高湿度的地方， 为一有效解决静电问题的方法。 AU Optronics Corp. 湿度控制及增加导电率: 增加局部地区的湿气可使用蒸气喷出蒸气喷出的方式达成 (加湿器)， 如此较不会使整个区域的相对湿度皆大幅度地提高。 但是多大的相对湿度才能有效的解决静电问题，则依环境及制 程而异，事实上亦很难决定其大小。一般而言，在常温下， 60-70%的相对湿度应可避免静电问题的发生。 不过高湿度会影响产品、制程、及舒适度。故在考量各种条件 下， 。 PS.有些绝缘物，例如合成塑料及部份石化液体之表面导电率 受湿度之影响并不大，亦不适宜使用湿度控

17、制法。 AU Optronics Corp. 湿度控制及增加导电率: 除了增加相对湿度以增加绝缘物之导电率外，亦可直接在绝缘物中 掺入导电性物质，以提高泄漏电荷之能力。例如在化纤衣物中 织入金属纤维，在橡胶中加入碳粉皆可增加导电率，其导电率 依照加入杂质之多寡可随意控制，通常1M-cm之电阻系数即已足够。 不过直接在绝缘物中加入其它成份之物质，必须以不影响绝缘物之功 能为前题。 此外，对绝缘物体表面进行浸泡或喷洒吸水或导电性物质亦可增加其 导电率，但皆需定期更新方可维持效果。 PS.PS.以以LCM/CellLCM/Cell制程之制程之 PanelPanel清洗机为例，就以水中加入清洗机为例，

18、就以水中加入 COCO2 2之方式之方式 来降低水的电阻值。来降低水的电阻值。 AU Optronics Corp. 静电消除器: 静电消除器是利用人为的方法把带电体附近的空气离子化，当带电体 碰到这些离子时，静电荷可经由已离子化之空气传导至大地，或者 吸引离子化空气中相反极性之电荷加以中和。 一般而言静电消除器可由离子产生方式区分为交流式与直流式两种。 AU Optronics Corp. 静电消除器: 目前较常用的静电消除器种类有加电压式静电消除器、自放电式 静电消除器(金属梳)、放射线式静电消除器，下表为这三种静电 消除器的特性及适用对象，其中加电压式及自放电式静电消除器 皆是利用电晕放

19、电之方式产生离子化空气。 特點特點適用對象適用對象 標準型 消除能力強，種類多紙、布、羊毛、底片 送風型 消除範圍較遠較廣管內、局部地點 防爆型 不會引起易燃物著火易燃物存在之環境 直流型 正負離子產生比例可控 制 產生特定極性電荷之製 程 簡單、便宜、易安裝， 但消除能力受帶電體影 響 布、紙、傳動皮帶、底 片、橡膠、粉體 沒有電暈放電問題，有 放射線問題，消除能力 較低 密閉空間 自放電式 放射線式 種類種類 加電壓式 AU Optronics Corp. 静电消除器: 不同静电消除器因应使用埸合之不同而有不同之使用条件， 目前厂内使用之桌上型或台灯型之离子吹风机，主要须注意 使用距离须大于 30cm。 30cm 30cm AU Optronics Corp. 导电性地板: 在易燃及易爆之环境下，使用导电性地板或地板覆盖物，并将人体 及各个导体设备与地板连接，可以避免因静电的持续累积导致危险。 这种地板之材料应使用较不会发生火花的物质，例如导电性橡胶、 铅、以及其它导电性复合材料。此种地板1m间之电阻应小于1