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1、ESD知识介紹,序 言 (ELECTROSTATIC DISCHARGE) “静电放电” 已被认为是造成对静电放电敏感电子零件的失效、劣化、潜在失效的主要凶手,而导致战舰、飞机、发射和导引系统、电子和资讯设备出现故障,使得如此昂贵的设备变得毫无可靠度可言。,目 录,一.静电系列概念及产生原理 二.静电对电子工业的危害 三.静电控制原理 四.静电标示及其意义 五.如何建立抗静电的工作站 六.生产现场静电防护须知,一.靜電系列概念及產生原理,静电的概念,静电是电荷的产生与消失过程中产生的 电 现 象 的 总 称,特 点 高电位 低电量 小电流 作用时间短 复现性差 瞬间现象多 受湿度影响较大,1.

2、 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，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。,A. 剥离塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电B. 脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。 C. 摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平 衡的过程。实质上是接触分离起电。,例,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. 感应起电,3. 热电和压电起电、喷射起电等,气体, 液体的流动与喷射,静电产生的物理过程,接 触,电荷转移,偶电层形成,电荷分离,静电 产生的方式 接 触 摩

3、擦 冲 流 冷 冻 电 解 压 电 温 差 .,静电产生,在各种SMT生产现场易产生的静电压值,静电产生的物理效应,力學效应(静电吸附) 放电效应(ESD) 放电感应效应(静电感应),何谓静电放电(ESD): Electro-Static Discharge 由不同静电电位的物体因直接接触或因静电场的感应而导致物体间电荷的移动;静电放电的快速电荷移动会产生很大的瞬间电流.强的电场和电磁辐射等,它们如通过或接近电子零件时,便会加以破坏 通常,放电是电荷迅速流动,在一静电放电过程中,电荷的迅速流动会引起很大的瞬间电流,强烈的电场,静电放电敏感項目(ESDS):,对15.000伏特以下的静电放电敏感

4、的电气和电子零件及装配品和设备;CMOS,NMOS,JFET和其它低功率零件对静电入电最敏感电电磁辐射。当放电通过或接近电子零件时,会损毁,具有限制静电放电电压低于静电放电敏感零件的敏感水准的静电放电保护材料和设备的区域,静电防电保护区(ESD PROTECTED AREA):,局部处理(TOPICAL INTESTATE):,加在一絕緣材料的表面以降低其摩擦生电的能力的一种化学试剂,在一局部的表面上利用對空气分子充电形成正.負離子來消耗静电电荷的设备,游离器(IONIZER)离子风机,电场屏蔽(FIELD SHIELDING):,利用传导容器当做静电和电磁线的障碍物,使被包装的东西不会感觉到

5、容器表面的电荷,硬接地(HARD GROUND):接地总线,将一金属棒或金属板埋入地下,使其接地电阻在1.0以内,軟接地(SOFT GROUND),藉由一电阻(一般為1M)來限制從可評估的电壓源 而來的电流在5mA以下,來隔離一硬接地的任何點.,等位結合,分路 (EQUIPOTENTIAL BONDING,SHUNTING):,一零件或裝配品的零件腳和端子連接在一起后, 通過一低阻抗, 可大大地降低静电放电的損害,高傳导材料(BULK CONDUCTIVE MATERIAL):,在熱塑性樹脂或其它一般性的絕緣材料內加入 一傳导物質或金屬(一般是碳膜)以降低电阻系數在 傳导范圍內,抗静电材料(A

6、NTISTATIC MATERIAL):,在一热塑性树脂或其它一般性的绝缘材料内加入 一抗静电物质使它有抗拒摩擦生电的电荷和降低电 阻系数在抗静电范围内,二.靜電對電子工業的危害,由静电作用對各类SMD的击穿电壓,静电对电子工业的危害形式,静电對半导体元件的不良影响(一),静,吸,附,电,静电粒子,塵埃粒子,静电吸附使IC等半导體制程良率受到影響,同時為了防止静电吸附工廠對於制程空氣的潔淨投入極大成本,静电對半导体元件的不良影响(二),静电放电(ESD)引起器件击穿,接触-分離,摩擦,感应致人体/设备等产生並釋放静电荷,芯片局部被形成硬擊穿或軟擊穿,静电對半导体元件的不良影响(三),静电感应之

7、静电源使半导体蕊線,工具,包裝容器等产生較高静电壓,會對半导体蕊片介质放电,芯片局部被形成硬擊穿或軟擊穿,容器等上感應静电形成静电壓,电,静电對半导體元件的不良影響(四),1,0,1,0,静电放电時产生的电磁脈沖信號,計算機正常工作時电平信號,受幹攏后計算機产生翻轉信號,静电放电時产生的电磁脈沖 可使計算機产生誤動作, 強能量脈沖,可使静电敏感器件破壞,电子产品生产中的典型静电源,地板 工作面 主要设备 清潔室,原材料 生产輔助物 包裝材料,身體 衣服 程序,人,材料,環境,牆壁 天花板 光源固定器 通風架,三.靜電控制原理,电子廠典型静电源,电子裝配生产中的静电源(1),工作服: 同外物摩擦

8、可产生6000V以上的静电电压並使人体电, 從而通過人體放电使器件电介质擊穿. 工作鞋: 達1013 OHM以上的一般工作鞋同地面摩擦产生的静 电传致人體及衣服,使人体静电不能快速泄漏從而對元 器件产生不良影響. 樹脂、浸漆封裝表面:該類物件包裝后,於運輸過程中同外物摩 擦,在其表面可产生幾百伏以上的静电电壓,造成器件产 生不良影響.,电子厂典型静电源,电子裝配生产中的静电源(2),各種包裝容器: 用PE、PP 、PS 、PVC 、PUR等高分子材料制備 備的包裝及元件盒其摩擦静电壓可達1.53.5 KV. 終端台、工作台: 表面摩擦静电,可對放置其上的电子器件放电. 各种绝缘地面: 易产生摩

9、擦静电,同時也不利於静电泄漏. 溫箱: 熱循環空氣同箱体摩擦产生静电,對器件熱烘處理不利. 空氣压缩机: 空氣的劇列流動或介質與噴嘴摩擦产生静电可損壞 电子器件. 某些电子生产设备: 焊烙鐵,波峰焊機等某些元件裝配设备可因 其本身的电流/电壓變化感應静电电壓而損壞电子器件.,电子厂典型静电源,人体静电源,步 行 起 电 摩 擦 起 电 静 电 感 應 起 电,人体静电,产生原因,人體對地的电阻 不同布料制成的服裝和湿度关系 人体电容,影响人体,帶电因素,静电控制原理,一、静电泄漏和耗散,1、防静电材料,2、泄漏與接地-軟接地 硬接地,二、静电中和,將正負離子與静电源上的正負电荷中和, 從而消

10、除静电源上積累的静电,离子风机, 静电毛刷, 抗静电剂,三、静电屏蔽与接地,四、增湿,四.靜電標示及其意义,对ESD敏感的符号,用来表示该物 体对ESD引起的伤害十分敏感,对ESD防护的符号,用来表示该物 体经过专门设计具有静电防护能力,不仅表示静电场, 同時也包括电 磁场,磁场. 不是专门针对對ESD的,闪电符號的標准含义是指电 力供电的高压對人体有危險,不应该用此符號于ESD,五.如何建立抗静电的工作站,理想的防静电工作台,可接受的防静电工作台,一工作站的表面或桌面完全不需要是传导的,只要它不产生伤害性的静电电荷即可.,A.桌垫:,在此工作站的工作人员的皮肤一定要接地,而腕带(静电手环)是

11、最安全,最方便,最易监督和最便宜的方法.腕带不是只接到桌面而已,而是接到桌面后再由桌面接到大地.桌面的接地,是连在腕带连接到大地接地的同一点.腕带一定要有最少250K的电阻才能排除电击的可能.,B.接地:,C.腕帶:,珠连式腕帶附件,手鐲式腕帶,FRED腕帶,D.抗静电包裝材料,六.生产现场静电防护須知,1-1.生产场地防静电規定,1-2.生产场地防静电規定,1-3. . 生产场地防静电规定,a. 静电安全工作台:由工作台.防静电桌垫.腕带接头和接 大地线等组成; b. 防静电桌垫上应有两个以上的腕带接头; c. 静电安全工作台上不允许堆放塑料盒等易产生静电的杂 物,图纸资料应放入防静电文件袋

12、内; d. 防静电腕带:直接接触静电敏感器件的人员均须带防静 电腕带,腕带与人体皮肤有良好接触,腕带系统对电阻值 应在106-108范围内;,2-1.生产场地防静电设施,e. 防静电容器:生产场所的组件承料袋,周转箱,PCB料架 等应具备静电防护作用,不允许使用金属和普通容器, 周转箱等必须接地; f. 防静电工作服:进入静电工作区的人员和接触SMD的人 员均应穿防静电工作服,工作服面料应符合国家标准; g. 在相对湿度大于50%环境中,防静电工作服允许范围选 用纯棉制品;,2-2.生产场地防静电设施,h. 进入工作区的人员必段穿防静电工作鞋,防静电工作鞋 应符合国家标准,穿普通鞋者应使用导电

13、鞋束或脚跟带; i. 生产线上用的传送带和传动轴,应装有防静电接地的电 刷和支杆; j. 对传送带表面可使用离子风静电消除器; k. 生产场所使用的组装夹具,检测夹具,焊接工具,仪器等 都应设制良好的接地线.,2-3.生产场地防静电设施,附录: 防静电用品,防静电用品,一、人体静电防护系统 二、防静电地坪 三、防静电操作系统 四、特殊用品,一、人体静电防护系统,防静电用品,静电手环,1、必须与皮肤接触 2、每天进行点检 3、工作时必须接地,静电服,静电鞋、袜、手套、帽,二、防静电地坪,防静电用品,1、防静电橡胶板地面 2、防静电塑料地板 3、防静电地毯 4、防静电活动地板 5、防静电沥青砂浆地

14、坪 6、水泥类防静电地坪,三、防静电操作系统,防静电用品,1、防静电台垫 2、防静电软塑料包装袋 3、防静电硬塑料容器 4、防静电包装盒、条、管 5、防静电台车 6、防静电维修包 7、防静电工具：防静电烙铁、防静电真空吸锡器,四、其它特殊用品,防静电用品,1、防静电清洗机 2、防静电工作椅 3、防静电贴墙纸 4、防静电窗帘 5、防静电清洗液,6、防静电毛刷 7、防静电海绵 8、防静电胶液 9、增湿器 10、防静电支架,车间防静电作业指导 防静电控制： 41 员工每天当班前打扫车间卫生一次，防止尘埃、微粒等在空气中积蓄摩擦而产 生静电。 42 保持适宜的温湿度，温度：18-28；湿度：4070%

15、，由此防止因环境高温干 燥而产生静电。 场地、仪器、人员控制： 51 在车间人员必须穿上防静电工衣、防静电鞋、防静电帽、在工作范围中必须使 用有线静电环（特殊岗位或在搬运电子元件产品时可使用无线静电环）。 52 工作台必须铺设防静电台面并接地。 53 在维修工位中，使用的仪器必须具有防静电功能。 包装及储运： 61 使用防静电包装材料包装、储存、搬运成品。 62 包装外箱须贴有防静电标识、警告员工产品易受静电破坏。,7防静电措施： 71 员工每天当班须打扫卫生一次。 72 员工每天上班检查温湿度一次。 73 员工每天当班利用防静电测试仪在每个工作区寻找至少3个检查点进行 测试。 74 员工每天

16、当班利用表面阻抗测试仪在每个工作区寻找至少3个检查点进行测试。 75 防静电手环必须在上班前进行检查，检查合格后才能当班作业。 76 工作台面接地线每天须用万用表测试是否导通畅顺。 8防静电测试要求： 81 防静电测试仪：所测试的物体或场地电压须小于100V 82 表面阻抗测试仪所测试的物体或场地电阻须小于109 83 防静电手环测试仪测试防静电手环时闪现绿灯才可算测试合格。,参考资料,1. 目的： 1.1 贯彻静电放电控制规范，指导现场的防静电基本操作， 预防、消除静电危害，保证产品质 量。 1.2 彻静电放电控制规范，明确防静电工作台的技术要求，指导防静电工作台的安装与使用操作。 1.3

17、贯彻静电放电控制规范，提供设备、仪器、工具、工装的通用防静电技术要求，指导现场操作。 1.4 贯彻静电放电控制规范，指导工作环境防静电的基本操作。 2、适用范围 2.1 适用于生产现场防静电区域内所有人员。 2.2 本操作指导书适用于公司内所有安装和使用防静电工作台的人员。 2.3 适用于公司生产制造过程中设备、仪器、工具、工装的ESD控制。 2.4 需进行静电控制的区域。,3. 工作提要 防静电设施和器材： 防静电工作服、工作鞋操作指引/防静电腕带测试操作指引 作业过程的防静电指引/仪器的防静电技术要求/工具的防静电技术要求 防静电工作区/静电保护接地技术要求 日常使用与维护要求/ 防静电安

18、全管理,4 防静电设施和器材 4.1 生产现场防静电区域一般配备有以下一些常用的防静电设施、器材： 防静电工作服（含工帽）/ 防静电工作鞋/ 防静电腕带/ 防静电手套、指套 防静电包装袋、包装泡沫 防静电工作台（含台垫、防静电接地支线等）、工作椅 防静电周转箱、周转车 防静电接地系统（含防静电母线、支线，防静电地板或地垫等）,4.1.1 防静电工作服、工作鞋操作指引 *所有人员进入防静电区域穿好防静电工作服和防静电工作鞋，已配发工作帽的 还必须戴好工作帽。无防静电工作鞋的，必须穿防静电鞋套，不允许穿着不具备防静电功能的塑料防尘鞋套进入防静电区域。 *工作服外部严禁携带除工卡和笔之外的金属物件，

19、防静电鞋内不得垫鞋垫。 *更换工作服应在指定地点进行，不允许在生产现场穿、脱工作服。 *防静电工作服、工作鞋等要勤洗勤换，建议每周洗换12次，每次漂洗时间不超过30分钟。 4.,1.2 防静电工作台的技术要求 * 防静电台垫的尺寸应不小于工作台面的大小。 * 防静电工作椅面对地系统的电阻为106109。 *多个防静电工作台的接地线不能相互串接，应以并联方式与公共接地线连接。 4.1.3 防静电容器： 在电子设备研制生产过程中，一切贮存、周转的容器（元器件袋、转运箱、封锁 器件存放盒等）应具备静电防护性能、不允许使用金属和普通塑料容器）。 4.1.4 防静电运输车 转运PCB板或电子元件时采用有

20、防静电性能的运输车。 4.1.5 防静电工作区 防静电工作区包括：电性能测试 区域/外观检查区域/QA抽检区域/维修区域/包装区域；在防静电工作区域的明显位置应安置防静电警示标志；在厂房内配备温度计和温度计，并每天上班前做一次记录,4.2 防静电测试操作指引 4.2.1 员工每天当班须打扫卫生一次。 4.2.2 员工每天上班前检查温湿度一次，并做好记录。 4.2.3 生产部每三个月派专人利用表面阻抗测试议及防静电测试仪对以下防静电器材进行测试。地面,物流器具,工作台,物流车进行测试。对于地面保证每天测的点不少于5点，点与点至少相距5米，并且要能够保证至少5次测试的点不重复；对于物流器具、工作台,物流车保证每天测取不少于5个，并且至少5次测取的器具不能重复（每个器具上都有编号），做好测试记录，填于对应的图表上。 4.2.4 进入防静电区域的所有人员每天上岗前应使用腕带测试仪对所配发的防静电腕,带进行测试，并做好测试记录 4.2.5 生产部派专人 保证每半年利用防静电测试仪对以下防静电器材进行测试：工作鞋、手套、保证每次测试数据不少