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1、,静电防护培训,制造工艺设计部 2009.5,目录,第1章.静电的基本概念 1.1静电的定义 1.2静电的产生 1.3静电场 1.4静电感应与静电屏蔽 1.5静电屏蔽、导静电、静电耗散、静电绝缘材料的划分 第2章.电子工业中的静电问题 2.1静电效应与静电的危害 2.2静电放电敏感器件（SSD或ESDS器件） 2.3静电源与静电防护场所 第3章.静电防护原理 3.1静电耗散及泄漏 3.2静电中和 3.3静电屏蔽与接地 3.4环境增湿 3.5电子产品ESD的防护设计,第4章.防静电工作区（EPA）的构成和技术要求 4.1.防静电工作区（EPA）定义 4.2.防静电工作区（EPA）总体技术要求 4

2、.3.静电防护实际要求 4.4.防静电装备（用品）基本要求 第5章.我公司静电防护现状及解决方案 1.设置防静电工作区（EPA） 2.规范防静电工作区(EPA)的接地系统 3.使用防静电工作台 4.使用防静电地垫 5.操作人员要求用静电防护用品 6.配置人体综合电阻测试仪 7.防静电工作区(EPA)的环境要求 附一.防静电方面的国家标准 附二.防静电接地及埋设要求,第1章 静电的基本概念,1.1 静电的定义 静电的定义:一种处于相对稳定状态的电荷. 静电具有以下特点 （1）在电子工业生产中,产生的静电具有高电位、小电量、对地分布电容小、泄漏与放电时间短的特点。 （2） 静电受环境湿度的影响比较

3、大。 1.2 静电的产生 静电产生的主要方式是接触摩擦分离、剥离与感应。 （1）接触起电 （2）感应起电,1.3 静电场 凡有电荷存在，其周围即存在着一种弥漫于空间的特殊形态的物质，这种物质称为电场。 电场具有能量，能与其他形式的能量互相转化。静电场是电场的一种 特殊形式。 1.4 静电感应与静电屏蔽 （1）静电感应是导体在静电场中特有的现象。所谓静电感应，就是导体在静电场中其表面不同部位感应出不同电荷或导体上原有电荷重新分布的现象。由于静电感应，不带电的导体可以变成带电的导体，即不带电的导体可以感应起电。 （2）静电屏蔽 静电屏蔽分被动静电屏蔽和主动静电屏蔽。 主动静电屏蔽时必须采取屏蔽接地

4、才能取得屏蔽效果，同时屏蔽体呈全封闭状态，不得留有孔洞。,1.5静电屏蔽、导静电、静电耗散、静电绝缘材料的划分 静电防护材料划分通常以材料的电阻率的大小来划分 （1）导静电和静电屏蔽材料 静电屏蔽材料的定义：防止静电场通过和穿入的材料 导静电的定义：带电体上的电荷能迅速耗散和泄漏，使之消失的现象 GB12158防止静电事故通用导则规定：表面和体积电阻率分别小于 1X107、1X106.m的材料为导静电材料。 ANSI/ESD S541规定：体积和表面电阻小于1X103的材料为静电屏蔽材料。,（2）静电耗散和静电绝缘材料 静电耗散的定义：带电体上的电荷由于静电中和、泄漏、放电而使之部分或全部消失

5、的现象。 静电绝缘材料的定义：不能耗散和泄漏静电荷的材料。 GB12158防止静电事故通用导则规定：表面电阻率 1X1071X1011 ;体积电阻率1X106.m1X1010.m的材料 为静电耗散材料。表面和体积电阻率等于或大于1X1010.m和1X1011的材料为静电绝缘材料。 IEC61340-5-1规定：表面和体积电阻1X1051X1011的材料为静电耗散材料。表面和体积电阻1X1011以上的材料为静电绝缘材料。,第2章.电子工业中的静电问题 现代工业中，静电危害主要表现在：引起爆炸、火灾事故；给人以电击，间接引起坠落等安全事故；妨碍生产，降低生产效率；影响电子产品质量。 2.1静电效应

6、与静电对微电子制造业的危害 静电效应：1.静电荷产生电场力 2.静电放电（ESD） 3.静电电场感应 静电对微电子制造业的危害：吸附尘埃、静电放电、静电场感应及放电。,2.2静电放电敏感器件（SSD或ESDS器件） 对于易受静电放电损坏的微电子器件（组件）称为静电放电敏感器件。 其在静电放电影响下发生的失效模式有所不同。 （1）器件ESD损伤失效模式 电子器件的静电损伤大体上可分为有两类失效模式：突发性安全失效和潜在性缓慢失效。 器件突发性失效约占10%，潜在性缓慢失效占90%左右。 突发性安全失效是器件的一个或多个电参数突然劣化，完全失去规定功能的一种失效；潜在性缓慢失效是电参数逐渐劣化，降

7、低了器件的使用可靠性，降低了器件的寿命。,（2）SSD的分级 微电子器件和设备的静电放电敏感度（或称为静电放电失效阈值），是以其能够耐受住静电放电电压值来表示的。SSD的分级有助于防静电工作区建立和采取有效的防护措施。 2.3静电源与静电防护场所 在电子器件使用环境中存在许多静电源，其中典型的静电源有： （1）人体静电与人体用品，工作服、工作鞋、帽、头发、 手套与工作表面等。 （2）各类工作表面、工具（包括气动工吸锡器等）。 （3）各种绝缘地面，因其较高的绝缘电阻，作业人员带 静电在其上时，不会短时间将静电荷泄漏。,操作人员工作时产生静电电压（V）的基本情况见下表：,（4）包装运输过程用的高绝

8、缘树脂、漆封装表面及绝缘的传递用品和传输带在使用过程因摩擦产生静电等。 在电子工业生产中，作为操作者的人体是最主要的静电发生源之一，人体的静电放电是导致元器件损害的主要原因之一。,第3章.静电防护原理,在电子产品生产、装配、存储、运输、使用过程中，不产生静电是不可能的，危害在于静电积累（EOS），以及由此产生的静电感应、吸附和放电。对静电积累的限制和采取各种防护措施尤为重要。静电防护措施很多，主要有五个方面。 3.1静电耗散及泄漏 静电耗散及泄漏是通过替换电子生产过程中，接触到的各类绝缘制备的用具（包括各种工装夹具、包装、生产工具、物流转递用品、人体用品等），而改用防静电材料制备并使之接地来完

9、成的。防静电材料又称为ESD防护材料，电子行业所用防静电材料应属静电耗散和导静电类。,静电耗散原理：将电子生产用的各类用品（装备）用ESD防护材料来制备。当因各种原因在其上产生静电时，通过静电消散使其静电不能在用品（装备）某点或某区域积累，降低单位面积的静电电量，从而起到降低静电电位作用，防止静电放电发生，防静电包装就是静电耗散原理的典型应用。 静电泄漏的定义：带电体上的电荷通过内部和其表面等途径，而使之部分或全部消失的现象。 接地的几个概念： （1）地：能接受或供给大量电荷的物体。 （2）接地极：埋入大地以便与大地良好接触的导体。 （3）接地电阻：被接地体与大地（零电位）之间接地引线、 接地

10、极、接地极与土壤之间和土壤溢流电阻的总和。,静电耗散及泄漏一般要求是将各类ESD防护用品或装备、仪器设备、生产存储环境的导体等与大地之间进行电气连接，将上述物体积累或感应的静电泄放到大地。通常静电耗散及泄漏的措施同时使用。 1）一般情况下，人体、ESD防护用品（装备）任一表面与接地极之间的静电泄漏电阻（或称为系统电阻）小于1G,都可认为是符合要求（美国标准ANSI/ESD-S20.20）。 2）SJ/T10533-1994 电子设备制造防静电技术要求规定，单独设置防静电接地时的静电接地电阻值不大于10。特殊环境局限性影响，接地电阻不大于100。山区等地，也不应大于1000。,电子工业环境的防静

11、电接地有软接地和硬接地之分 软接地是指通过串接限制流过人体的电流达到安全值的电阻连接到大地电极的一种方式。软接地的目的在于，当人触电时将通过人体的电流限制在人身安全范围之下（通常为5mA以下）。软接地所需要的电阻值大小，取决于靠近接点的人员可能接触到的交、直流电压值。很多标准将软接地电阻值定为1M，功率定为1/4W或1/2W。 硬接地是指直接与大地做导电性连接的一种接地方式。一般情况下，硬接地用于静电屏蔽或仪器、生产设备、金属体的接地。,3.2静电中和 静电中和的定义：带电体上的电荷与其内部和外部相反符号的电荷（电子或离子）的复合而使所带静电荷部分或全部消失的现象。 静电中和是消除静电的重要措

12、施之一。在某些场合中，当不便使用ESD防护材料时，必须将某些高绝缘以产生静电的用品存放在工作台或工艺线上时，或者在操作SSD时使用的各类器具（包括金属制品） 不能良好接地时，为预防静电积累及放电就必须对操作环境采取静电中和措施。一般情况下，对局部工作区域（工作台）采取静电中和措施，对某些要求较高的静电防护环境，可采取整体厂房静电中和的措施。 能产生正负空气离子的装置称为离子静电消除器。 （使用电离系统静电中和，离子风机或风枪等消电器安装有一定的要求）,3.3静电屏蔽与接地 3.4环境增湿 用增湿法消除静电的效果很明显,但提高湿度这种方法不能得到广泛应用. 3.5电子产品ESD的防护设计,第4章

13、.防静电工作区（EPA）的构成和技术要求 4.1防静电工作区（EPA）定义： 配备防静电装备（用品）和设置防静电系统（等电位连接）、能限制静电的积累和电位、具有确定边界和专门标记的生产、维护、存储、使用、装配SSD的场所。 凡是直接接触或间接接触SSD的区域都应视为EPA。,4.2防静电工作区（EPA）总体技术要求*1）EPA内所有金属导体、仪器设备、防静电装备、人员应接地，适 于与其他各类接地共用一个接地体。 2）当不便采取静电泄漏和接地措施消除EPA内绝缘体、设备、工具 （夹具）和各种操作产生的静电时，应使用电离系统（离子静电 消除器等）提供静电中和或采取屏蔽措施。*3）EPA内各种接地措

14、施应符合GB50169电气装置安装工程接地装置 及验收规范标准相关要求。 4）直接接触或间接接触SSD的操作均应在EPA内进行。 5）对无接地系统的临时EPA，可使用接地钢钎做防静电接地。 6）如有实际需要，EPA应有电磁防护措施。 7）EPA内的环境洁净度应满足不同的相关要求，湿度应在45%75%内。 8）EPA的设计要求。,4.3静电防护实际要求1）在进入防静电工作区前必须防静电服，地坪为防静电时必须穿防静电 鞋；操作SSD的人必须使用防静电腕带，有洁净要求时，应使用防静 电指套、手套及工作帽。2）纯棉制服装在相对湿度低于40%环境中， 不适于做防静电工作服，不能防止静电在其上积累。 3）

15、在穿用防静电鞋时，鞋底部不得沾有任何绝缘物和破损，并且禁止穿 用绝缘性袜子，而用薄丝或防静电袜。防静电鞋束用静电耗散材料制 作，使用时一般套在鞋上，并通过鞋束的导电带与人体连接形成静电 泄放通路。4）使用防静电腕带时，要保证腕带与人的手腕、接地连接线与地线良好 的接触。5）工作台面应采用静电耗散材料，不宜使用金属材料（容易感应放电）。 台面通过一只1M、1/4W安全电阻与防静电地线相连。防静电地坪表面 不宜作为防静电工作台（桌）接地连接线。6）配备检验设备：人体电阻测试仪、接地电阻测试仪等。,4.4.防静电装备（用品）基本要求 1.防静电工作区标志牌，静电识别标签 2.防静电接地线 3.防静电

16、工作服、鞋、手套、腕带 4.防静电桌垫、地垫 5.离子风静电消除器,第5章 我公司静电防护现状及改善1.设置防静电工作区（EPA）,2.规范防静电工作区(EPA)的接地系统（1）风冷线组件的接地连接线,（2）风冷生产线上的接地线,（3）40#厂房接地线连接,3.使用防静电工作台,4.使用防静电地垫,5.操作人员要求用静电防护用品防静电工作衣、鞋、手套,6.配置人体综合电阻测试仪,7.防静电工作区(EPA)的环境要求 在EPA内，应有环境温度和湿度控制设备，使环境温度控制在1628 左右,相对湿度在45%75%左右,以防止湿度过低使静电明显产生。,附一.防静电方面的国家标准,防静电方面的国家标准

17、有: GB12158-90防止静电事故通用导则 SJ/T10694-2006电子产品制造与应用系统防静电检验通用规范 GJB/Z105-98电子产品防静电放电控制手册 GJB3007防静电工作区技术要求 QJ2846-96防静电操作系统通用规范 Q/W293静电敏感器件使用规则 GB50169 电气装置安装工程接地装置及验收规范等等,附二.防静电接地及埋设要求,1.EPA内防静电接地要求 1）EPA内每个防静电装备应单独与防静电相连接。 2）每个防静电装备的单独接地线导电线径截面积不小于2mm2，多个防静电装备接地汇总线的导电线直径应不小于 3mm，接地母线的截面积应不小于10mm2。防静电接

18、地线宜采用裸铜线，以便检查和维护，如带有绝缘外皮，则外皮颜色应为黄绿色。 3）防静电装备接地线宜与防静电地坪接地网络引出线直接相连，以便节省用料和是地线布局合理。另外防静电接地线也可连接到接地汇总线后，再与接地母线连接。 4）防静电工具、装置等接地端子允许使用易于装拆的各种夹式连接器，例如：鳄鱼夹、插头座，但应确保电气连接的可靠。 5）各防静电单独接地线、汇流线、母线的连接，可采用钎焊、锡熔焊、压力连接件、卡箍等，但应具有一定的机械强度和良好的电器连接。 6）防静电桌垫、地垫、传输带等非金属导体与防静电接地线连接时，紧密接触面积不小于1.5cm2(传输带不小于60cm2)。,2.单独设置的EPA外防静电接地埋设对于单独设置的防静电接地线可采用下列方式设置：1）使用长2.5mm、直径20mm以上的接地钢钎或壁厚3mm以上、直径 40mm以上的镀锌钢管做接地桩；2）接地装置的埋设点应距建筑物2m以外，在土壤电阻率较低的地方， 并避免靠近烟道或其他热源处，以免土壤干燥，而使电阻率增高。不 应在垃圾、灰渣及对接地装置有腐蚀的土壤中埋设。 当埋设在距建筑物入口或人行道的距离小于3m时，应在接地装置上面敷设5080mm厚的沥青层。 例如敷设在腐蚀性较强的场所，采用镀锡、镀锌等防腐措施，或适当加大截面。 如必须敷设在腐蚀性较强的处所，不能满足接