防静电基础知识培训教材ppt课件

1、防静电根底知识培训教材一.静电根本概念及产生原理二.静电对电子工业的危害三.静电的防护与控制四.静电标示及其意义五.消费现场静电防护实例静电的根本概念之一静电Electrostatic就是物体外表过剩和缺乏的静止电荷，静电是一种电能，它留存与物体外表；静电是正电荷和负电荷在部分范围内失去平衡的结果；静电是经过电子和离子的转移而构成的。静电放电ESD Electrotatic Discharge：带有不同静电电势的物体或外表之间的静电电荷转移。有两种方式：接触放电，电场击穿放电。静电敏感度(ESDS Electrostatic Discharge Sensitivity)静电敏感器件(ESSD

2、Electrostatic Sensitive Devices)EPA:ESD Protect Area(ESD防护区域)ECA:ESD Control Area(ESD控制区域) -+静电的根本概念之二n静电问题依靠于物体气、液、固体而存在。假设物体带有过剩的电荷那么成为带电体。物体间的电荷转移过程就是起电过程。n静电产生的方式很多，接触、摩擦、冲流、冷冻、电解、压电、温差等都可以产生静电。但根本过程可归纳为：接触-电荷转移 -偶电层的构成 -电荷分别。人体的充电过程剥离带电摩擦带电静电的根本概念之三n在普通工业消费中，静电具有高电位、低电量、小电流脉冲电流，有争议和作用时间短的特点，设备或

3、人体的静电位最高可达数万伏以致数十万伏；这要比市电220v、380v高得多。但所积累的静电量却很低，通常为微库仑级；静电电流多为毫安级；作用时间多为毫秒级。n静电通世界上任何事物一样具有两重性：既能为人类造福，如静电复印、静电涂敷、静电除尘等静电运用技术；亦会带来许多危害，诸如石化、电子及电工领域。就电子元器件的消费及电子设备的装联、调试作业而言，因接触摩擦起电、人体静电与接地问题能呵斥很大经济损失。初步研讨发现，摩擦起电、人体静电乃是电子、微电子工业中之间两大危害源。静电概念小结静电概念小结静电是电荷的产生与消逝过程中产生的静电是电荷的产生与消逝过程中产生的电电 现现 象象的的 总总 称称

4、1. 1. 接触起电接触起电当两个不同的物体相互接触时就会使得其中一个物体失去一些电荷带正电，而另一个物体得到一些剩余电子的物体而带负电。假设在分别的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。 例A.A.剥离塑料薄膜时就是一种典型的剥离塑料薄膜时就是一种典型的“接触分别起电接触分别起电B.B.脱衣服产生的静电也是脱衣服产生的静电也是“接触分别起电。接触分别起电。C.C.摩擦起电是一种接触又分别的呵斥正负电荷不平摩擦起电是一种接触又分别的呵斥正负电荷不平 衡的过程。本质上是接触分别起电。衡的过程。本质上是接触分别起电。 当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电2

5、. 2. 感应起电感应起电A AB BC C3. 3. 热电和压电起电、放射起电等热电和压电起电、放射起电等气体, 液体的流动与放射静电产生的物理过程静电产生的物理过程静电产生的方式接 触摩 擦冲 流冷 冻电 解压 电温 差.接接 触触电荷转移电荷转移偶电层构成偶电层构成电荷分别电荷分别静电产生静电产生静电的危害一ESD是英文Electrostatic Discharge的缩写，即静电放电的意思。当某些电介质、导体带上静电荷后，虽然所带电荷量不多，但由于本身对大地分布电容非常小，使得静电电位较高。当垂直于带电物体外表的静电电位到达2000伏时，就会向空气放电。在日常生活中，许多ESD景象，我们

6、都亲身阅历过。譬如，在冬季一间暖和的房间里，走在覆盖地毯的地面时，当他伸手接触门的把手时，就会有电击的觉得；脱下合成纤维衣服时产生噼啪声，夜间还可以看到火花空气的击穿场强为30kv/cm；天气枯燥时，用塑料梳子梳头时会产生放电声。对于人体而言，这种静电的忽然放电不会呵斥任何损伤；可是，对于ESDS静电放电敏感器件器件，静电放电就能够损害电子器件。ESD对电子器件的损害是人体觉察不到的，具有隐蔽性，需经过仪器才干检测出电子器件发生ESD事件，主要是各种静电源人体、任务台等对电子器件放电所致。在集成电路integrated circuit工业中，静电放电可以使集成电路芯片介质击穿，芯线熔断、漏电流

7、增大加速老化、电性能参数改动等等。静电放电对电子器件损害具有潜在和缓慢失效性，这种情况危害更大。通常，ESDS静电放电敏感器件器件易发生静电放电，所以，受ESD的危害更大。静电的危害二今天，大多数电子器件采用对静电极为敏感的MOS工艺制造，因此，无论从器件的开展还是器件的运用出发，为了防止ESD对电子器件的危害，有必要对电子器件受静电危害的机理以及相应的防护措施进展讨论。试图阐明电子器件ESD产生的缘由，并对IC的ESD维护提供指点。静电危害具有以下特性：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觉得，这是由于人体感知的静电放电电压为23kv，所以静

8、电具有隐蔽性。 潜在性 ：有些会遭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器件呵斥内伤而构成隐患。因此静电对IC的损伤具有潜在性。随机性 ：IC什么情况下会蒙受静电破坏呢?可以这么说，从一个IC芯片产生以后不断到它损坏以前，一切的过程都遭到静电的要挟，而这些静电的产生也具有随机性，其损坏也具有随机性复杂性 ：静电放电损伤的失效分析任务，因微电子IC产品的精、细、微小的构造特点而费时、费事、费财，要求较高的技术并往往需求运用高度精细仪器，即使如此，有些静电损伤景象也难以与其它缘由呵斥的损伤加以区别；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，经常归因

9、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缘由。所以分析静电对IC的损伤具有复杂性。静电的危害三ESDESD对电子器件损害方式对电子器件损害方式ESDESD对电子器件损害方式主要有三种：静电源直接对电子器件放电；带电器件对对电子器件损害方式主要有三种：静电源直接对电子器件放电；带电器件对其他导体的静电放电；电场感应放电。其他导体的静电放电；电场感应放电。、静电源直接对电子器件放电、静电源直接对电子器件放电 ESD ESD事件经常发生在带电导体包括人体对事件经常发生在带电导体包括人体对ESDSESDS的放电过程中。普通的静电危害是的放电过程中。普通的静电危害是人体或带电导体直接对人

10、体或带电导体直接对ESDSESDS放电呵斥。放电呵斥。、带电器件对其他导体的静电放电、带电器件对其他导体的静电放电当静电放电敏感器件在操作过程中，或者与包装资料、机器外表接触后，就会积累静当静电放电敏感器件在操作过程中，或者与包装资料、机器外表接触后，就会积累静电荷。当器件在包装盒挪动或震动时就会发生静电放电。这种放电情况，涉及的电容电荷。当器件在包装盒挪动或震动时就会发生静电放电。这种放电情况，涉及的电容和能量不同于人体对和能量不同于人体对ESDSESDS器件的放电情况。在某些情况下，器件的放电情况。在某些情况下，CDMCDM事件比事件比HBNHBN事件所呵斥事件所呵斥的危害更大。的危害更大

11、。、电场感应放电、电场感应放电感应场可以直接或间接对地呵斥危害。由于任何带电体周围都存在静电场。假设感应场可以直接或间接对地呵斥危害。由于任何带电体周围都存在静电场。假设ESDSESDS器件进入静电场范围，就会由于感应而带电。假设器件在电场区域内接地，电荷转移器件进入静电场范围，就会由于感应而带电。假设器件在电场区域内接地，电荷转移到地的过程称为到地的过程称为CDMCDM事件。事件。静电的危害四人体带电电压人体带电电压电冲击程度电冲击程度备注备注1,000 V 几乎感觉不到.微小的放电声音发生看到发光手指头放电发光.2,000 V 用手指头接触稍微感觉到.2,500 V 放电部分感觉被针扎到3

12、,000 V 感觉稍微疼，感觉到被针扎的感觉4,000 V 感觉是手指头被针扎的比较深.5,000 V 手心和手腕也感觉到电冲击6,000 V 手指头及胳膊感觉到很强的电冲击。7,000 V 手指头，手心感觉到很强的疼痛及麻痹的感觉8,000 V 手心到手腕感到麻痹9,000 V 手腕和胳膊感觉到疼痛和感到麻痹.10,000 V 手全部疼痛和感觉到通电。11,000 V 手指头感到麻痹和手受到强的电冲击12,000 V 因受很强的冲击全身感到疼痛.静电的危害五静电损伤的两种失效方式静电损伤的两种失效方式1. 1. 硬损伤：又称硬损伤：又称“突发性完全失效、突发性完全失效、“一次性损坏，约占一次

13、性损坏，约占10%10%表现为器件电参数忽然劣化，失去原有功能。主要缘由是静电放电呵斥过压表现为器件电参数忽然劣化，失去原有功能。主要缘由是静电放电呵斥过压使得介质被击穿，或过流使得内部电路金属导线熔断、硅片部分融化等。使得介质被击穿，或过流使得内部电路金属导线熔断、硅片部分融化等。硬损伤可经过常规的性能测试手段及时发现，相对软失效而言危害要小得多硬损伤可经过常规的性能测试手段及时发现，相对软失效而言危害要小得多。2. 2. 软损伤：又称软损伤：又称“潜在性缓慢失效、潜在性缓慢失效、“多次损伤累积后失效，约占多次损伤累积后失效，约占90%90%遭到软损伤的器件，虽然当时各类电参数仍合格，然而其

14、运用寿命却大大缩遭到软损伤的器件，虽然当时各类电参数仍合格，然而其运用寿命却大大缩短了。含有这些器件的产品或系统，可靠性变差，能够会在后续过程中直短了。含有这些器件的产品或系统，可靠性变差，能够会在后续过程中直至最终用户继续蒙受至最终用户继续蒙受ESDESD软损伤或其它过应力损伤积累而过早地失效。软损伤或其它过应力损伤积累而过早地失效。由于软损伤是潜在的，运用目前的技术还很难证明或检测出来，特别是器件由于软损伤是潜在的，运用目前的技术还很难证明或检测出来，特别是器件被装入整机产品之后，因此具有更大的危害性。这些产品流入市场后的维护被装入整机产品之后，因此具有更大的危害性。这些产品流入市场后的维

15、护本钱和呵斥的其它损失，将比在消费中发生的直接损失要放大几十甚至上百本钱和呵斥的其它损失，将比在消费中发生的直接损失要放大几十甚至上百倍！倍！ 静电的危害六n蓄积在导体上的电荷，会在一次放电中将能量完全释放，是常见静电危害产生的缘由。n静电放电可概分为火花放电、电晕放电、刷状放电、射状放电等方式。n不同放电方式的发生，与放电的电极外形、材质间隔、阻抗、数量有亲密的关系，同时亦会产生不同的危害。静电的危害七n电子行业如微电子、光电子的制造和运用厂商由于静电呵斥的损失和危害是相当严重的。据美国1988年的报道，它们的电子行业中，由于ESD的影响，每年的损失达亿美圆之多；据日本统计，它们不合格的电子

16、器件中有45是由于静电而引起的；我国每年因静电危害呵斥的损失也至少有几千万。下左图是美国Ti公司对某一年对客户失效器件缘由进展分析统计的结果，从中可以看到由EOS/ESD引起的失效占总数的47%下；以下图是美国半导体可靠性新闻对1993年从制造商、测试方和运用现场得到的3400例失效案例进展的统计，从中可以看到,EOS/ESD呵斥的失效也到达20%。 电子产品消费中的典型静电源地板任务面主要设备清洁室原资料消费辅助物包装资料身体衣服 墙壁天花板光源固定器通风架静电的防护与控制ESDESD控制的根本原那么控制的根本原那么. .做好做好ESDESD防护设计：器件选型、合理布线、设计维护电路等防护设

17、计：器件选型、合理布线、设计维护电路等. .消除和减少静电的产生：减少或消除静电产生的过程、维持过程和资料处于等消除和减少静电的产生：减少或消除静电产生的过程、维持过程和资料处于等电势等电势等. .使静电荷泻放与中和：运用静电导体、接地、电离器来泻放与中和静电使静电荷泻放与中和：运用静电导体、接地、电离器来泻放与中和静电. .维护产品免遭维护产品免遭ESDESD损伤：运用防静电资料包装和储运损伤：运用防静电资料包装和储运. .防静电区设计原那么防静电区设计原那么. .抑制静电荷的积累和静电压的产生。如设备、仪器、工装不运用塑料、有机玻抑制静电荷的积累和静电压的产生。如设备、仪器、工装不运用塑料

18、、有机玻璃、普通塑料袋。璃、普通塑料袋。. .平安、迅速、有效地消除已产生的静电荷，运用有绳防静电腕带、防静电椅、平安、迅速、有效地消除已产生的静电荷，运用有绳防静电腕带、防静电椅、防静电周转车、防静电周转箱。防静电周转车、防静电周转箱。. .保证静电压小于保证静电压小于100V100V。静电的防护与控制n防静电系统要素防静电系统要素n1.1.地面地面n防静电地面防静电水磨石，防静电地板体电阻防静电地面防静电水磨石，防静电地板体电阻105105109109，敷设地线网。，敷设地线网。n2. 2. 工位见附图工位见附图n3 3、接地、接地na a、防静电任务区必需有平安可靠的防静电接地安装，地电

19、阻小于、防静电任务区必需有平安可靠的防静电接地安装，地电阻小于44。防静电地。防静电地线不得与电源零线相接，不得与防雷地线共用，运用三相五线制供电时，其地线线不得与电源零线相接，不得与防雷地线共用，运用三相五线制供电时，其地线可以作防静电地线。可以作防静电地线。nb b、任务台面、地垫、坐椅和其它导静电的、任务台面、地垫、坐椅和其它导静电的ESDESD维护设备均应经过限流电阻接入地维护设备均应经过限流电阻接入地线，腕带等应经过任务台顶面接地点与地线衔接，任务台不可相互串联接地。线，腕带等应经过任务台顶面接地点与地线衔接，任务台不可相互串联接地。nc c、防静电任务区接地系统，包括限流电阻和衔接

20、端子应衔接可靠并具有一定载流、防静电任务区接地系统，包括限流电阻和衔接端子应衔接可靠并具有一定载流才干，限流电阻阻值选择应保证漏泄电流不超越才干，限流电阻阻值选择应保证漏泄电流不超越5mA5mA，下限值取为，下限值取为1M 1M 。n4 4、温湿度、温湿度n20302030，相对湿度，相对湿度3070%3070%。n5 5、增湿、增湿n增湿器使空气潮湿，防止静电荷积累，此法不适于增湿后会产生有害影响的场地。增湿器使空气潮湿，防止静电荷积累，此法不适于增湿后会产生有害影响的场地。静电的防护与控制n、人体n穿防静电任务服、任务鞋，戴有绳防静电腕带、手套、指套等。n、包装n静电敏感器件应采取防静电维

21、护性包装，如防静电袋、防静电盒等。n、储存、运输n静电敏感器件必需存放在防静电容器箱、袋内，并用防静电运输工具箱、车周转。贮运中要远离静电场、电磁场或放射场，如电脑显示器顶部。静电的防护与控制n人员防静电接地技术要求人员防静电接地技术要求n1) 1) 人员防静电接地应运用腕带、工鞋等。人员防静电接地应运用腕带、工鞋等。n2) 2) 一切消费操作员工进入防静电区域必需着装防静电工鞋工衣；外来人员进入防一切消费操作员工进入防静电区域必需着装防静电工鞋工衣；外来人员进入防静电区域穿防静电鞋套和穿防静电大褂。静电区域穿防静电鞋套和穿防静电大褂。n3) 3) 进入防静电区域的一切作业人员、物料员、技术员

22、、班组长等，及在现场办公进入防静电区域的一切作业人员、物料员、技术员、班组长等，及在现场办公的其他人员，每天上班前应对本身人体综合电阻进展测试，对有能够要接触产品的人的其他人员，每天上班前应对本身人体综合电阻进展测试，对有能够要接触产品的人员，还应进展防静电腕带测试，并保管测试结果，做好测试记录。员，还应进展防静电腕带测试，并保管测试结果，做好测试记录。n4) 4) 进入防静电区域前必需应对人体综合电阻进展测试，假设外来人员有能够要接进入防静电区域前必需应对人体综合电阻进展测试，假设外来人员有能够要接触产品，也应进展防静电腕带测试，并保管测试结果做好测试记录。触产品，也应进展防静电腕带测试，并

23、保管测试结果做好测试记录。n5) 5) 防静电腕带或人体综合电阻测试未经过者，不得进入防静电区域，更不得接触防静电腕带或人体综合电阻测试未经过者，不得进入防静电区域，更不得接触ESSDESSD静电敏感器件及组件。人体综合电阻测试、腕带测试未经过的，必需立刻查静电敏感器件及组件。人体综合电阻测试、腕带测试未经过的，必需立刻查找缘由并作出相应处置，直至合格为止。找缘由并作出相应处置，直至合格为止。n腕带接地要求腕带接地要求n防静电腕带与皮肤应保证接触良好，并接入防静电地线系统，在戴腕带的皮肤上不得防静电腕带与皮肤应保证接触良好，并接入防静电地线系统，在戴腕带的皮肤上不得涂护肤油、防冻油等油性物涂护

24、肤油、防冻油等油性物n工鞋接地要求工鞋接地要求n1) 1) 防静电鞋内不得垫鞋垫。防静电鞋内不得垫鞋垫。2) 2) 为了使人体静电能很好的经过工鞋、鞋跟泻放，为了使人体静电能很好的经过工鞋、鞋跟泻放，操作人员要求穿棉袜。操作人员要求穿棉袜。3) 3) 坚持工鞋干净清洁。坚持工鞋干净清洁。n静电的防护与控制静电资料制品的种类相当繁多，但主要可以归为以下几类：防静电服装和腕带防静电服装和腕带是消除人体防静电系统的重要组成部分，可以使消除或控制人体静电的产生，从而减少制造过程中最主要的静电来源。防静电服装包括防静电的套装、大褂、鞋、帽、防静电手套 、防静电指套、防静电脚束等。防静电服装是用不同色的防

25、静电布制成。布料纱线含一定比例的导电纱，导电纱又是由一定比例的不锈钢纤维或其它导电纤维与普通纤维混纺而成。经过导电纤维的电晕放电和走漏作用消除服装上的静电。由于不锈钢纤维属金属类纤维，所以，由它织成的防静电布料的导电性能稳定，不随服装的洗涤次数而变化。 防静电腕带是操作人员在接触电子元器件时最重要的静电防护用品，经过接地通路，可以将人体所带的静电荷平安地谢放掉。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线 维护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织，外层用普通纱线编织。 防静电包装和运输制品等。防静电包装制品非常多，如防静电屏蔽袋、 防静电包装袋、防静电海绵、防静电IC包装管 、防静电元件

26、盒(箱)、防静电气泡膜和防静电运输车等。这些包装制品除静电屏蔽用静电导体外，多数是用静电耗散资料制成的，也有些是用抗静电资料制造。目的都是对装入的电路或器件及印刷电路起静电维护作用。以下图是一些常用的静电包装制品。静电的防护与控制防静电地板和台垫防静电地坪和台垫也是静电防护工程中不可或缺的。防静电地坪的也有多种，按时效性分，有永久性的和暂时性的；按资料分有导电橡胶、PVC、导电陶瓷等；按铺设方式分，有地面直接铺设的和架空的活动地板。可根据实践需求和本钱决议。如需求在地面走多种电缆、渠道的环境如计算机防选择架空铺设的活动地板比较好下左图是一些防静电地板。防静电台垫主要是防静电复合胶板，主要用于捕

27、垫桌面、流水线任务台面、货架及制做地垫等。资料面层分为草绿色，导电物质是抗静电剂；底层为黑色，导电物质是碳黑。 静电的防护与控制n上述三大类制品外，还有其他一些防静电制品，如防静电电烙铁、防静电座椅、椅套、防静电维修包等。其中防静电烙铁在后工序和维修中很常用。普通的电烙铁在焊接静电敏感元器件时需求拔掉电源，而防静电烙铁采用直流温压电源，发热元件多项选择器具有恒温特性、静电电电容小的资料，可极大地降低各种干扰杂信号。另外，烙铁还可作静电接地，可进一步消除烙铁头上的各种信号。所以，焊接时无需拔掉电源头。n 另外还有：离子风机：n 构成：直流高压电源或放射源电晕放电器送风系统；n特点：离子风机是一种可以提供平衡离子气流的，宽范围集中区域的桌上型离子消除器，可消除或中和宽范围集中目的或不易接触区域的静电荷。是精细电子产品，电子组装线，医药制程组装线，印刷，包装和细小产品成型的理想静电消除器，风量可以在45CFM-110CFM之间延续调理，离子平衡电压0V+/-10V。n运用SL-001台式离子风机所产生的离子风速覆盖目的范围，风速覆盖范围在40*60CM，风速中和静电时间由多种要素决议，是决