静电基本知识培训教材ppt课件

1、 Andy2019年年2月月20日日内内 容容 提提 要要静电的概念静电的概念静电对电子工业的危害静电对电子工业的危害静电危害的防护静电危害的防护离子产生器介绍离子产生器介绍有关静电的基本概念有关静电的基本概念-补充部分补充部分1.什么是静电？什么是静电？停留在物体表面，相对静止不动的电停留在物体表面，相对静止不动的电荷荷 。按照物质所带电荷的存在与变化状态可按照物质所带电荷的存在与变化状态可分为动电流电现象和静电现象；静分为动电流电现象和静电现象；静电现象是对于观察者而言，所带电荷处电现象是对于观察者而言，所带电荷处于静止或相对稳定状态。于静止或相对稳定状态。2.2.生活中常见的静电现象生活

2、中常见的静电现象闪电闪电;天气干燥时，触摸金属物体有被电击的感觉天气干燥时，触摸金属物体有被电击的感觉;尘土吸附在化纤面料的衣物上尘土吸附在化纤面料的衣物上;冬天脱毛衣时听到的冬天脱毛衣时听到的“噼啪声噼啪声;用胶尺摩擦头发后可以吸起纸屑用胶尺摩擦头发后可以吸起纸屑;汽车拖着一条金属链，特别是油罐车汽车拖着一条金属链，特别是油罐车;还有还有3. 静电怎样产生？静电怎样产生？静电产生的原理在于：物质因外力作静电产生的原理在于：物质因外力作用，原子或分子结构发生变化，该物用，原子或分子结构发生变化，该物质中性带电平衡状态被打破，使其丢质中性带电平衡状态被打破，使其丢失或得到电子，物质即由中性状态改

3、失或得到电子，物质即由中性状态改变为带电状态。变为带电状态。静电可因多种原因而发生静电可因多种原因而发生: 例如例如,物体间的摩擦、接触和分离、物体间的摩擦、接触和分离、电场感应、介质极化等等许多物理过电场感应、介质极化等等许多物理过程都可能导致静电。程都可能导致静电。 3.1 3.1 物体间的摩擦带电物体间的摩擦带电3.2 3.2 导体间的接触带电导体间的接触带电3.3 3.3 导体的感应导体的感应对于导体，其电子能自由流动。 在电场内，导体内的电荷会受电场的影响，发生迁移，导体的一端带正电，另一端带负电，这种现象叫静电感应。对于绝缘体，其分子中的正负电荷相互束缚，不能自由流动。 在电场内，

4、绝缘体内的电荷会受电场的影响，也发生迁移，绝缘体的一端带正电，另一端带负电，这种现象叫极化。3.4 3.4 静电感应和极化静电感应和极化4. 影响静电强弱的因素摩擦剧烈程度摩擦剧烈程度材料特性材料特性接触面积接触面积分离速度分离速度温度温度相对湿度相对湿度5. 静电的特点静电的特点1.不平衡的电荷 V=Q/C2.物体的表面3. 静止不动6. 静电危害的表现形式静电危害的表现形式静电吸附 Electrostatic Attraction (ESA)静电放电 Electrostatic Discharge (ESD)功率型损伤电流敏感型器件静电过压 Electrostatic Over-Stres

5、s (EOS)电压型损伤电压敏感型器件静电放电所导致的电磁干扰 (EMI)6.1 静电吸附静电吸附-微污染微污染ESA）微粒子会吸附或被吸附和积聚在生产设微粒子会吸附或被吸附和积聚在生产设备和产品表面上。备和产品表面上。由于强大的静电吸力，室内气流难以吹由于强大的静电吸力，室内气流难以吹走它们。走它们。6.2 静电放电静电放电ESD）指具有不同静电电位的物体由于直接接指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移荷的转移 。积聚的静电荷会向附近低电位找路径放积聚的静电荷会向附近低电位找路径放电以释放能量。愈近愈容易。电以释放能量。

6、愈近愈容易。6.3 静电放电所导致的电磁干扰静电放电所导致的电磁干扰（EMI）由静电放电所产生的脉冲约在由静电放电所产生的脉冲约在1ns 10ns之间，即约之间，即约100MHz 1GHz。若与设备上微处理器所操作的频率相近，则若与设备上微处理器所操作的频率相近，则可能产生干扰，影响设备正常运作。可能产生干扰，影响设备正常运作。7.1 静电对产品的危害静电对产品的危害焊接不稳和不可靠焊接不稳和不可靠导电微粒会致使线路短路导电微粒会致使线路短路“潜在损坏线路板上的电子零件，减短产潜在损坏线路板上的电子零件，减短产品的工作寿命。品的工作寿命。污染产品外貌，形成次品现象。污染产品外貌，形成次品现象。

7、7. 7. 静电的危害静电的危害7.2 静电放电对静电放电对IC的影响的影响* 热击穿热击穿-短路发热短路发热* 介电击穿介电击穿* “潜在性静电放电的破坏潜在性静电放电的破坏即时失效即时失效10%延时失效延时失效90“潜在性含义是什么潜在性含义是什么: 事实证明，静电在电子或相关工业所引起的问题严重影响：成品率降低 = 成本高产品品质不稳定 = 客户没有信心有效的控制和解决可获得更好的收益和公司形象7.3 7.3 静电的间接影响静电的间接影响8. 电子器件所能承受的静电电压电子器件所能承受的静电电压 器件类型器件类型静电破坏电压静电破坏电压(V) 器件类型器件类型 静电破坏电压静电破坏电压(

8、V) VMoS 301800 OP-AMP 1902500 M0SFET 100200 JEFT 1401000 GaAsFET 100300 SCL 6801000 PROM 100 STTL 3002500 CMoS 2502000 DTL 3807000 HMOS 50500 肖特基二极管 3003000 EDMOS 2001000 双极型晶体管 3807000 ECL 3002500 石英压电晶体 10000 从上表可见大部分从上表可见大部分器件的静电破坏电器件的静电破坏电压都在几百至几千压都在几百至几千伏，而在干燥的环伏，而在干燥的环境中人活动所产生境中人活动所产生的静电可达几千伏的

9、静电可达几千伏到几万伏。到几万伏。产产品品名名称称 电电 压压( ( V V ) ) 晶体管 30- 7000 运算放大器( 微型组件) 200- 2500 二极管 300- 2500 薄膜电阻器 300- 3000 低功率逻辑集成电路 500- 2500 晶体闸流管 700- 1000 9.9.典型的静电电压典型的静电电压静电电荷源测得的电压V）10%20%RH65%90%RH走过地毯350001500在聚烯烃类塑料地面行走12000250工作台旁操作的工人6000100翻动聚乙烯膜封皮的说明书7000600从工作台拾起普通聚乙烯袋200001200垫有聚氨酯泡沫的工作椅180001500不

10、同物质因接触或摩擦而带电的极性序列表硅树脂硅树脂聚氯乙稀聚氯乙稀聚丙烯聚丙烯聚乙烯聚乙烯聚氨酯聚氨酯奥纶奥纶聚酯聚酯醋酸纤维醋酸纤维银银铜铜硬质橡胶硬质橡胶钢钢纸纸铝铝羊毛羊毛尼龙尼龙云母云母玻璃玻璃石棉石棉 10. 如何避免静电如何避免静电在电子工业上的影响在电子工业上的影响10.1 最理想的方法是在电子元件内加入最理想的方法是在电子元件内加入保护性线路保护性线路-设计方面设计方面;10.2 减除工作桌上绝缘材料物件，或不减除工作桌上绝缘材料物件，或不能接地的导体材料物件能接地的导体材料物件-尽量减少静尽量减少静电源电源;10.3 安装静电控制设备和实施静电防护安装静电控制设备和实施静电防护

11、措施措施 -静电控制。静电控制。物体或过程材料或动作工作表面涂 蜡 、 油 漆 、 聚 乙 烯 、 塑 料 、 抛 光木材地板涂蜡、抛光木板、毛毯、乙烯树脂服装普通工作服、皮毛外衣、绝缘鞋椅子抛光木材、乙烯树脂、泡沫缓冲垫包装和搬运塑料、普通气泡包、塑料周转盒组 装 、 清 洗 、测试和维修区喷 雾 清 洗 剂 、 流 体 清 洗 或 干 燥 、 喷砂器、静电复印机10.3 静电控制静电控制* *静电控制的基本途径静电控制的基本途径: :-1. -1. 添加剂添加剂/ /表面处理表面处理-2.-2.接地接地-3.-3.屏蔽屏蔽-4.-4.中和中和 3 3形成导电网形成导电网 a. a. 导电纤

12、维导电纤维 b. b. 导电网导电网防静电地板防静电防静电PE袋袋1 1利用空气中的水分利用空气中的水分 a. a. 浸泡法擦洗后失效）浸泡法擦洗后失效） b. b. 防静电母粒分子迁移）防静电母粒分子迁移）2 2掺入导电物质掺入导电物质 a. a. 金属粉等金属粉等 b. b. 导电碳黑导电碳黑10.3-1 静电控制的基本途径静电控制的基本途径 添加剂添加剂/表面处理表面处理误区：误区：只要采用防静电材料，表面就不会有静电！只要采用防静电材料，表面就不会有静电！即使是金属，也有可能带极高的静电！即使是金属，也有可能带极高的静电！条件：条件：1- 附近有静电源附近有静电源2- 没有接地措施没有

13、接地措施3- 金属摩擦也会带上静电金属摩擦也会带上静电10.3-1 静电控制的基本途径静电控制的基本途径 添加剂添加剂/表面处理表面处理10.3-2 10.3-2 静电控制的基本途径静电控制的基本途径接地接地电器, 电子零件, 装置, 和设备的放电控制规划标准 （2.5 ANSI/ESD S20.20）设备和共同接地均要小於1.0 欧姆受控区域：受控区域：工作表面工作表面： 1 x 109 ohms, 200 volts腕带联线腕带联线：0.8 to 1.2 x 106 ohms工作鞋工作鞋： 1 x 109 ohms地板地板： 1 x 109 ohms坐椅坐椅： 1 x 109 ohms储运

14、货架储运货架： 1 x 109 ohms移动设备移动设备： 1 x 109 ohms 10.3-2 10.3-2 静电控制的基本途接地静电控制的基本途接地个人防护：个人防护： 手腕带：手腕带：35 x 106 ohms地板地板-鞋面系统：鞋面系统：35 x 106 ohms, 100 volts工作服：工作服：1 x 105 to 1 x 1011 ohms10.3-2 10.3-2 静电控制的基本途径静电控制的基本途径接地接地在导体中，其电子能自由流动，在导体中，其电子能自由流动，由于同性相斥，其电荷会分布由于同性相斥，其电荷会分布在表面上，形成等电位。在表面上，形成等电位。屏蔽现象屏蔽现象

15、放一接地的空壳导体到一电场放一接地的空壳导体到一电场中，电场不能穿入壳内；中，电场不能穿入壳内；在已接地的空壳导体内，若放在已接地的空壳导体内，若放一带电物体，其所产生的电场一带电物体，其所产生的电场只会存在空壳内，不会跑出来。只会存在空壳内，不会跑出来。 10.3-3 10.3-3 静电控制的基本途径静电控制的基本途径屏蔽屏蔽10.3-4 10.3-4 静电控制的基本途径静电控制的基本途径离子中和离子中和选择离子中和设备的重要参数：选择离子中和设备的重要参数：离子平衡度低，稳定离子平衡度低，稳定要求要求: 0 35V中和效率高中和效率高臭氧产生率低臭氧产生率低保养维修少，方便容易保养维修少，

16、方便容易与洁净室兼容根据要求与洁净室兼容根据要求11. 离子产生器介绍 离子产生器交流离子风扇交流离子风扇直流离子风扇直流离子风扇离子风枪离子风枪离子风扇离子风扇11.1 离子产生器分类“交流” 和 “直流”:-1. 各自工作原理各自工作原理124365交流交流:放电针尖依一定的放电针尖依一定的频率同时释放正负离子频率同时释放正负离子124365+直流直流:放电针尖各自释放放电针尖各自释放正或负离子正或负离子+-交流交流直流直流放电针尖放电针尖-2. 各自优缺点各自优缺点技 术优 点缺 点AC Ionization维修和控制简单残余电压低和稳定不会在物体表面产生静电压作用距离近无法实现“零”电

17、压Pulse DC Ionization维修和控制简单可对远距离工作不会在物体表面产生静电压短时间内产生空间电荷残留电压性能不佳DC Ionization残余电压低可对远距离工作维修和控制较难对工作范围有要求7kV / 4.5kV气流气流保护表面保护表面以无穷化解有限以无穷化解有限保持低水平的平衡保持低水平的平衡11.2 离子产生器的离子中和离子产生器的离子中和(一一)离子产生器会增加在空离子产生器会增加在空气中的正和负离子数量，气中的正和负离子数量，异性离子会被吸至和中异性离子会被吸至和中和带电表面，同性离子和带电表面，同性离子会被排斥回空气。会被排斥回空气。这是一动态过程。这是一动态过程。

18、11.2 离子产生器的离子中和离子产生器的离子中和(二二)在一针尖上，加上足够高的电压，则会在一针尖上，加上足够高的电压，则会在附近空气产生电晕放电，在电晕放电在附近空气产生电晕放电，在电晕放电区内会产生离子。区内会产生离子。同极性离子会被排斥出电晕放电区，异同极性离子会被排斥出电晕放电区，异极性离子会走向针尖，反电荷转入针尖极性离子会走向针尖，反电荷转入针尖所在的线路。所在的线路。控制针尖上的功率，可调整离子的输出控制针尖上的功率，可调整离子的输出数量。数量。11.3 离子产生器技术离子产生器技术检测仪器：检测仪器：CPM (Charge Plate Monitor)检测项目：检测项目：1残

19、余电压；残余电压； (-35VV*Anti-Static -防静电、抗静电整体概念）防静电、抗静电整体概念）导电材料导电材料 - Ps Ps10e5/sq Pv10e4/sqPv 10e5/sqPs 10e5/sqPs10e12/sq 10e4/sqPv10e11/sq 10e4/sqPv Ps10e12/sq - Ps10e12/sq Pv10e11/sqPv10e11/sq抗静电材料抗静电材料 - - 摩擦静电压摩擦静电压 200V200V105/sq105/sq1012/sq1012/sq109/sq109/sq104/sq104/sq1011/sq1011/sq108/sq108/sqPsPsPvPv-2. 敏感标记和受