静电与防护-PPT课件

ESD1.0版1、静电概念：1.1、静电：就是物体所带相对静止不动的电荷；1.2、静电放电ElectrostaticDischarge(ESD)具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应引起的物体间的静电电荷转移。1.3、静电感应：带静电物体靠近某一介质时,在该介质表面因感应而带电荷,并形成感应电场。1.4、接地：电气连接到能提供或接受大量电荷物体上2、静电现象：电荷产生和消失过程中所产生的电现象的总称，表现为电体形成的电场作用及放电作用。我们知道用皮毛/丝绸磨擦橡胶棒吸引碎纸屑、头发；在干燥的冬天，脱毛衣、涤纶衣服时，经常有噼啪的声音，并伴随着火花；用手触摸正在工作后显示器、电视机屏幕都会有触电的感应，这都是静电现象。这些都似乎对我们人体没有影响，但它对电子元件及电子线路板有很大的冲击。3、静电的产生：3.1、在正常情况下，物体中任何一部份所包含的电子数等于质子数，所以对外不表现出电性，正负电荷平衡物体是不带电的。3.2、在一定的外因作用下，当物体之间发生磨擦，碰撞等破坏了电荷平衡，当两物体还未分离时，两物体作用为一个整体其内的电荷也是平衡的，但两物体分离后，两物体因电荷的不平衡性而都成了带电体，静电也就产生了，物体失去电子带正电，得到电子显负电，从而表明物体带电的基础在于电子的转移。3.3静电的产生图示：磨擦电、静电感应、电容改变都会令静电产生！3.4产生静电的实例：剥离静电起因解说摩擦接触起电：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电现象感应起电：当帶电物体接近不帶电物体时会在不帶电的导体的两端分別感应出负电和正电。3.5静电放电实例静电在我们生活、工作中并不陌生，时常遇到和接触过，特别是在秋冬干燥的季节里，人与人接触时会放电，人与线体接触时会被“麻电”，有触电的感觉。以前大家有穿化纤衣服，脱衣服时听到“啪啪”响，晚上还可看到火花。这些现象都是静电引起。我们知道，产生“啪啪”响声时放电需要大于2KV，“麻电”感觉大于3KV，产生火花大于5KV。摩擦带电物质Positive(正):石棉←Acetape←玻璃←头发←尼龙←羊绒←丝绸←纸(中性0)(中性0)棉→木材→蜡→Nikel→丙烯→聚脂→PVC→橡胶:Negative(负)3.6静电放电实例静电特性静电具有高电位，低电量(毫库仑mc：10-9c)，小电流(uA：10-6A)和作用时间短(us：10-6S)，静电测量时复现性差，表现为瞬态的现象多。？摩擦起电是否会在相同的材料中发生？当然会，例如撕开的聚乙烯塑料袋能产生一万伏以上静电电压。属一次放电现象3.7静电放电敏感器件按SJ/T10630-1995电子元器件制造防静电技术标准所规定II级静电敏感度的元器件（2000-3999V）I级静电敏感度的元器件（1-1999V）III级静电敏感度的元器件（4000-15999V）3.8.生产环境中的静电源3.8.1静电的主要来源静电的电荷易留存在绝缘材料上。由于这些绝缘体上载有的静电荷不易分布在物体的全部表面上或传导到另一个接触中的物体上，或从物体表面泄放掉。所以所产生的静电电压电平是非常高的。要求在EPA（静电防护）工作区，不允许存放如纸皮、普通塑料袋之类的绝缘物体。3.8.2电子装配生产中的静电源3.8.2.1工作服，穿用普通工作服与工作台面，工作椅摩擦时在衣服表面可产生静电电压，并使人体带电。3.8.2.2工作鞋，一般鞋子为橡胶或塑料鞋底，其绝缘电阻高达1013Ω以上，行走时与地面摩擦时产生静电荷使人体和所穿服装带静电。3.8.2.3工作台，生产中拿放工具时受到摩擦产生静电。3.8.2.4各种包装容器，生产中使用各种（聚乙烯PE，聚丙烯PP，聚苯乙烯PS，聚氨脂CPUR，ABS，聚脂树脂等高分子合成材料制成的包装箱，元件盒都可因摩擦、冲击产生静电。静电放电实例3.8.2..5地板、水泥板、水磨石、塑料地板等都可摩擦产生静电。3.8.2.66某些工具、仪器设备、电烙铁、贴片机、波峰焊机和某些设备内的高压变压器，交直流电路都可感应出静电电压。3.8.2.7压缩空气冲击绝缘表面时也会产生静电。3.9人在下面工作场所活动，典型的静电压产生强度来源湿度10-20%RH湿度65-90%RH地毯上行走35000伏1500伏聚乙烯聚地板上行走12000伏250伏工作椅上穿普通工作服的人员6000伏100伏聚乙烯封套（作业指导书）7000伏600伏工作台面上拿起塑料袋20000伏1200伏有泡沫垫的工作座椅18000伏1500伏3.10现场测试和有关资料表明，在未采取有效的静电防护措施的情况下：在整机组装和维修过程，当操作者以手工方式插装印制板组件时，其手上的静电压可达140-160V进行锡焊作业时，手上静电为160-450V当操作者从坐椅站起来，皮肤上电压可高达1000V员工在工作台操作自然动作摩擦会产生形成400-600V电势如果他们在打开或包装泡沫衬底纸箱或气泡塑料袋，其身体表面上的静电荷积累可能达到2.6KV。撕起封箱胶带的动作可产生20KV3.11产生静电放电几材料包装和操作1．普通塑料口袋、罩、封皮，胶带，封箱胶带，皱纹胶纸2．普通泡沫容器、泡沫材料3．普通塑料包装容器（袋、管、盒、周转箱），托盘、塑料转运盒、元件存储器具，纸质包装容器4．拉伸和收缩薄膜包装操作泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料组装、清洗、测试和维修区1．喷雾清洗器2．普通塑料焊料吸管3．带有不接地焊头的烙铁4．溶剂刷子（人造硬毛）5用液化或蒸发来清洗或干燥6烘箱7．低温喷雾8．热喷雾枪或热吹风机9．喷砂10．静电复印机11．阴极射线管（示波器或显示器）静电放电实例3.11.1生产工作场所的静电源类别静电荷源工作台表面油漆或浸漆表面，普通塑料贴面，普通乙烯工树脂表面，塑料玻璃表面地板塑料及普通地板革，抛光打腊木地板，普通乙烯树脂，地瓷砖，灌封混凝土地板工作服、帽、鞋普通涤纶、合成纤维及尼龙面料，塑料及普通胶底鞋操作工具及设备普通塑料盒、架、瓶、盘用品及纸制品，普通泡沫塑料，一般电动工具，吹风机，压缩机，喷射设备，蒸发设备椅子1．普通油漆木椅2．乙烯基或玻璃纤维椅静电放电实例3.12活动的人体是最主要的静电源3.12.1摩擦接触起电：产生静电原因在于所穿衣服与外界介质之间、各层衣服之间、鞋底与地板之间频繁接触、分离、摩擦，而使衣服及鞋子带电，并按照介质上的电荷流散规律开始由局部逐渐流散至整个表面，达到平衡后形成服装上一定的静电压。又由于人体本身是良导体，服装的带电会通过与人体接角触和静电感应，而使人体皮肤周身带电，形成带静电人体。人体皮肤上的静电是导致静电放电事故最常见的原因。带电人体与其它物体之间存在电位差，达到一定值时，产生静电放电。静电放电实例3.12..2人体静电感应起电：由于人体是导体，所以当人接近已带静电的物体（或人）时，人体两侧会感应出正负电荷。若接触接地金属，可将其中一种电荷移向大地，而人体便带有另一种电荷。例如，当已带静电的人在未带电的背后走过时，会使后者背上感应出与前者异号电荷。而手上感应出同号的电荷。当被感应的人触及接地导体而放掉其中一种电荷后，人身体上只带有与原带电者异号的电荷。3.12.3迁移起电：人体与其他带静电体接触，带电体部分电荷移向人体使人体带电。3.12.4吸附起电：悬浮的带电微粒灰尘或离子灰尘等吸附着在人体上，使人体带电。静电放电实例3.13人体产生静电规律3.13.1活动的速度快，则起电速率越大，饱和带电量越大，所带静电电位越高。3.13.2人的服装表面电阻率越大，人的饱和带电量越大。因电阻率越大，静电不易流散和泄放的缘故。3.13.3人体对地绝缘电阻越大，则人的饱和带电量越大，带电电位越高。3.13.4环境（空气）的相对湿度越小；越干燥，人体饱和带电量越大。因湿度大，服装表层形成薄薄的水膜层，使其电阻率降低，从而增加静电沿服装泄漏。3.14靜电损伤的典型电压阀值器件类型靜电破坏电压(V)器件类型靜电破坏电压(V)VMoS30～1800OP-AMP190～2500M0SFET100～200JEFT140～1000GaAsFET100～300SCL680～1000PROM100STTL300～2500CMoS250～2000DTL380～7000HMOS50～500肖特基二极管300～3000E/DMOS200～1000变极型电晶体380～7000ECL300～2500石英压电晶体＜10000只要100V以上的靜电压就可以对半导体产生伤害3.15拍摄下的静电损伤图片4、静电产生的危害：4.2、静电对电子器件危害：4.2.1、ESD造成电子器件产品功能失效与可靠性下降。4.2.2、ESD将电子器件击穿：0.1um电介质层的击穿电压约为100V。IC、MOS管、FET等，一个芯片有十几万个元件集成才能完成其强大功能，其中的绝缘层厚度非常薄，IC光刻线宽逐步到1.5微米，MOS中SIO2膜远小1微米,，因而耐压很低，当产生100-150V的静电电压时就可以将其击穿，而目前公司用IC线宽接近34纳米,更容易击穿.当我们在地面上走路时鞋底和地面不断地紧密接触和分离，就会产生静电，并逐渐积累，可以达2-3KV的静电电压，试想如果此时没有静电防护而去接触IC，肯定会击穿IC。例如撕开的聚乙烯塑料袋能产生一万伏以上静电电压。5、静电放电原因：5.1、绝缘体：对于几乎不能传导电荷物体称为绝缘体，电荷几乎只能停留在产生的地方，电荷逐渐积累，电荷形成的磁场强度逐渐加强，当所产生静电的磁场强度超过了周围介质的击穿强度，介质变成导体状态，静电开始放电。5.2、周围条件对静电放电的影响：随着静电的产生也开始了静电的消失过程，最终电荷将重新变为零。电荷消除过程中速度受周围条件(物体材料，周围环境温度等)支配，所以考虑周围环境也是防护静电措施之一。6、操作规程：6.1、静电防护的基本原则：意思指静电敏感器件，是英文“STATICSENSITITYDEVICE”的缩写。A、所有SSD及其部件的操作都必须在静电安全工作台上进行；B、进入防静电工作区的所有电子元器件都应视为SSD来对待；C、贮存、运输SSD及其部件时，应妥善进行防静电包装。SSD6.2、拒绝接收未包装在静电防护容器里的SSD；6.3、从静电防护容器中取出SSD时，必须在静电安全工作台上进行，并遵守以下事项：6.3.1、操作人员必须穿防静电工作服；6.3.2、戴上防静电环，静电环必须和皮肤有良好的接触并将静电环接入可靠的防静电接地系统中。6.4、定期检查静电环是否处于正常状态。6.5、手拿SSD时，应避免接触引线和接线片、服装图纸资料等物品不得接触SSD；6.6、清洗SSD及其部件时，不得使用塑料刷；6、操作规程：6.7、操作时应尽量减少对SSD及其部件的接触次数；6.8、组装电子设备时，应使用有接地线的低压直流电动起子，手工焊接时，应采用防静电低压恒温烙铁；6.9、禁止使用超过使用期的器件包装SSD；6.10、在任何场合均不允许不采取防静电措施的人员接触SSD及其零部件；6.11、生产过程中使用的设备(成型机、插件机、波峰焊机、贴片机、切脚机、电烙铁等)必须采取防静电措施，一般是将设备可靠接地。6、操作规程：7、静电防护7.1、静电防护的基本原则：抑制静电荷的积聚，迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷：7.1.1、在静电安全区域使用或安装静电敏感元件；7.1.2、用静电屏蔽容器运送及存放静电敏感元件或电路板7.1.3、定期检测所安装的静电防护系统是否操作正常7.1.4、确保供应商明白及遵守以上三大原则。隔离、中和、释放7.2、防静电措施7.2.1、防静电工作区的建立：选用静电导体材料构成的地面，如果是普通地面可在其上铺设防静电地垫，并有效的接地，设备良好接地。如公司铺设的黑色防静电垫。7.2.1、防静电工作区的建立：A、使用表面电阻率106－1011ohm/m2之间的材料，这种材料对产生的静电易安全释放，如公司内铺设的绿色防静电台垫。B、对表面电阻率高的材料，现在工业中将其在制造过程中加入像碳这样的导电颗粒