静电防护基础知识

静电防护基础知识电子厂JamesHuangFeb.28.2006课程内容提要一、古代人类对静电的认识二、自然界常见的静电放电现象三、静电是如何产生的四、静电的危害五、静电防护六、静电利用七、静电学常用术语八、静电量测仪器与参数九、工作中常见的违反静电防护的现象Friday,December30,20052一、古代人类对静电的认识2500年前左右,古希腊哲学家塔勒斯(640-546B.C)在研究天然磁石的磁性时发现用丝绸、法兰绒摩擦琥珀之后也有类似于磁石能吸引轻小物体的性质.所以,塔勒斯成为有历史记载的第一个静电实验者.公元三世纪,晋朝张华的《博物志》中也有记载:“今人梳头,解著衣,有随梳解结,有光者,亦有咤声”这里记载头发因摩擦起电发出的闪光和噼啪之声.但直到十六世纪,除了偶尔发现埃尔摩火外,对静电别无其它记载.埃尔摩火是发生在船桅杆上或其附近的发光现象.在航行于地中海上的水手中间长久流传着一个“神火”的故事,他们在暴雨将来临的危急时刻,多次发现在桅杆尖上有一种不祥的火光,开始时水手们把它看做末日的来临.但当他们多次平安脱险后,这火光反而变成了安慰的源泉.水手们把它命名为圣.埃尔摩火,用来象征他们所信仰的圣徒埃尔摩的保护.在二十世纪初,静电学也从从实验和科学阶段走向实际应用的阶段.但是应用面较窄,仅在静电除尘方面有些应用.1907年制造了世界上第一台实际应用的静电除尘器用于捕集硫酸酸雾.静电除尘器在控制酸雾排放的成功,迅速导致其在其它工业烟尘污染源中的应用.1922年发明了实用的静电起电机.1923年爱迪生公司安装了第一台静电除尘器.Friday,December30,20053二、自然界静电现象2.1冬季脱衣时听到服装与人体间的响声并伴有火花;2.2大气闪电是最具代表性的自然界静电现象之一;2.3电视屏幕会吸附灰尘;静电现象-对观察者而言,所带电荷处于静止或缓慢变化的相对稳定状态Friday,December30,20054三、静电是如何产生的3.1实验:用塑料棒快速地摩擦头发再去接触小纸片-可将小纸片吸起来.3.2静电产生的主要方式:3.2.1摩擦起电3.2.2传导起电3.2.3感应起电摩擦起电-因物体的接触和分离产生静电.感应起电-中性物体因外在静电场的感应造成其正负电荷分离.Friday,December30,20055三、静电是如何产生的3.3电子产品加工场所中常见的易带电物体No.常用物体或加工工艺材料或作业1工作台面1.封蜡或涂漆表面；2.普通乙烯树脂或塑料2地板1.混凝土；2.打蜡抛光木版；3.普通乙烯树脂砖3工作服装1.普通工作服；2.非导电工作鞋；3.普通合成料工作服；4.纯棉工作服4椅子1.普通油漆椅子；2.乙烯或玻璃纤维椅子5包装和操作1.普通塑料袋、胶带、泡沫材料、塑料托盘；2.拉伸和收缩薄膜操作6清洗、组装、测试和维修区1.人造硬毛刷子、热吹风机；2.未接地的烙铁、烤箱；3.电视机、示波器；3.压克力治工具Friday,December30,20056四、静电的危害4.1静电的存在超过一定限度且客观环境适宜时,便会产生静电放电:a.引发火灾和爆炸事故-矿场、工业*10伏特的静电电压即可能会损伤电子零件,据业界分析损坏的半导体中59%是因ESD造成的!b.造成人体电击-雷电、地线带电c.造成产品损坏-电子工业d.干扰电子设备造成误操作-医疗ESD硬击穿占10%ESD软击穿占90%年度9598010407IC线宽um0.350.250.180.120.09Friday,December30,20057四、静电的危害4.2静电压对人体电击时人的感觉No.静电电压(KV)静电放电能量(mj)人体电击生理反应110.37没有感觉221.48稍有感觉359.25刺痛41037.0激烈刺痛51583.2轻微痉挛620148.0轻微痉挛725232.0中等痉挛Friday,December30,20058五、静电防护5.1日常生活中的静电防护-两栋高楼的共同点在哪？避雷针Friday,December30,20059五、静电防护*任何两个物体的接触和分离都会产生静电-不让静电产生是不可能的!

5.3静电防护的四个途径:

1.减少静电荷的产生2.减少和消除静电荷3.减少静电危害4.严格静电管理,保证各项静电防护措施的有效执行5.2静电防护之目的-保证人员和生产场所安全及提高产品的良率工作没有静电防护措施,相当于给病人开刀前未消毒!Friday,December30,200510静电防护途径之一:防止静电产生No.行动方向具体措施1控制静电的生成环境1.1在不导致其它危害的前提下尽量加大环境湿度；1.2在可能的条件下尽量降低温度；1.3尽可能减少尘埃；1.4工作台面采用防静电材料制作,并正确接地；1.5静电敏感产品在搬运和储存时采取静电防护措施；2防止人体带电1.1佩带防静电手环,穿戴防静电服装、鞋子与手套；1.2减少无关的人体活动并进行离子风浴；3材料选用要求1.1所有可能发生摩擦的材料使用不易产生静电的材料；1.2使用静电导体材料和耗散材料；4工艺流程控制措施1.1制定并实施静电防护操作程序；1.2使用防静电周转箱、周转车及其它容器；1.3使用防静电治工具（烙铁、刷子、夹具等）；1.4产品使用防静电包装；1.5尽量减少物体间的接触压力；Friday,December30,200511防止静电的产生-控制静电的生成环境5.3.1.1静电压与湿度的关系No.静电产生方式静电电压(V)相对湿度介于10-20%相对湿度介于65-90%1在地毯上走动3500015002在乙烯地板上走动120002503人员在工作台上操作60001004工作说明书的聚苯乙烯封皮7000600Friday,December30,200512防止静电的产生-控制静电的生成环境5.3.1.4防静电工作台/EPA主要参数：表面电阻值：105-109Ω静电衰减时间：<0.05S表面：有亮光、亚光两种台面须采用硬接地方式接地①人员用静电腕带;②EDS防护容器;③EDS防护桌面;④EDS防护地板、桌垫;⑤建筑地面;⑥共用接地点;⑦地;Friday,December30,200513防止静电的产生-控制静电的生成环境5.3.1.5防止人体带电Friday,December30,200514防止静电的产生-控制静电的生成环境5.3.1.6工艺流程控制措施Friday,December30,200515静电防护途径之二:减少和消除静电No.行动方向具体措施1接地1.1地板、工作台、椅、仪器设备、治工具、储存设备接地；1.2人体接地；2增湿2.1尽量使用吸湿材料、加湿器、喷雾器；2.2用湿布拖地或采用洒水等方法提高带电体附近环境湿度；3中和3.1使用适宜的静电消除器,以消除产品、治工具、场所和人体上的静电荷；4掺杂4.1在非导体材料、器具的表面通过喷、涂、镀等方式附加上一层物质以增加表面电阻率,加速电荷的泄漏和释放；4.2在易于产生静电的液体中加入化学药品作为抗静电添加剂；Friday,December30,200516静电防护途径之三:减少静电危害No.行动方向具体措施1提高产品自身抗静电能力1.1对CMOS等ESD敏感IC采用输入、输出保护电路设计；1.2对静电敏感电子零件和设备设置输入、输出保护电路，使用隔离电阻并尽量选用非敏感元器件；1.3对敏感元器件设置串联限流电阻、设置钳位放电间隙、降低瞬间能量密度，避免引线交错和MOS寄生电容的形成；2采用静电屏蔽和接地设计2.1将ESD敏感元器件和设备加保护罩，减少静电的力学、感应和静电危害；2.2尽量避免孤立导体的存在；3确保设备和作业场所的静电安全1.1确保作业场所各种接地设施和系统正确有效的接地（包括雷电保护、故障保护、大地电极与人体静电接地）；1.2控制作业区内各点静电电位在容许范围内；1.3严格执行静电安全操作规程；Friday,December30,200517静电防护途径之四:严格静电管理No.行动方向具体措施1建立健全责任制度和规章制度1.1建立健全各阶人员的静电安全防护管理职责，并建立定期检查制度；1.2建立静电安全事故分析制度与产品静电损害分析制度；1.3制定具体、详细、明确的防静电操作规程；1.4对机器设备、治工具等防静电性能建立定期检测制度；2培训教育2.1针对不同岗位的人员，实施有关防静电意识、知识、技术和安全要求教育；2.2针对不同岗位的操作人员进行操作技能培训及考核；Friday,December30,200518五、静电防护5.4静电防护的五项原则一、把静电防护电路设计到元件和产品内；二、禁止使用易产生静电的材料、容器，消除产生静电的过程；三、驱散或中和静电；四、提供对静电放电的物理保护；五、定期检测活动过程与环境；5.5静电防护的三个基本方式a.接地-Groundingb.屏蔽-Shieldingc.中和-NeutralizationFriday,December30,200519五、静电防护-法拉第筒效应Friday,December30,200520五、静电防护-防止人体带电Friday,D