wangjr静电防护基础知识培训

静电防护基础知识2011.8.2wangjr序言“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,静电放电导致电子产品、设备出现故障,可靠性、稳定性降低,甚至完全失效.了解静电的产生、静电放电对电子产品的危害及静电放电防范措施对生产出可靠、稳定的电子产品具有非常重要的意义.2目录(1/2)一.静电的基本概念二.静电的危害三.静电对电子产品产生危害的原因四.静电放电对元器件的危害五.静电对电子产品的损害形式六.静电的防护3目录(2/2)七.相关要求八.常用静电保护器材九.生产现场静电防护十.常见问题解答4一.静电的基本概念1.什么是静电静电：静止不动的电荷。通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。5静电是一种电能，它存在于物体表面，是正负电荷在局部失衡时产生的一种现象。静电现象是指电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称，如摩擦起电就是一种静电现象。2.静电是怎么产生的(1/2)当两个不同物体相互接触时,致使一个物体的一些电荷(电子)转移到另一个物体而带正电,另一个物体因得到电子而带负电.若在分离过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体带静电.62.静电是怎么产生的(2/2)静电是一种客观自然现象,任何两种不同介质的物体接触后再分离都会产生静电.产生的方式有接触、摩擦、冲流等.接触分离起电:如图7A.气候干燥的冬季，脱衣时常听到服装与人体间放电的响声，并伴有火花.B.电脑显示器屏幕吸附细微物体.C.运输汽油的车后面会有一条拖地的链子.例83.人体静电的产生(1/2)1.人体形成静电的原因是人体在日常工作中，把人体所消耗的机械能在活动中转换为电能.\;2.人体是一个静电导体，当与大地绝缘时（如穿的鞋底为绝缘物质），人体与大地就形成一个电容，使电荷储存起来，其充电电压一般≤50kV。当电荷储积到一定程度，一旦条件成熟会放电形成火花，瞬时放电电压可达数千千伏，放电功率可达几千千瓦。93.人体静电的产生(2/2)人体活动静电电位(kV)RH(10～20)％RH(65～90)%人在地毯上走动3515人在乙烯树脂地板上行走120.25人在工作台上操作60.1包工作说明书的乙烯树脂封皮70.6从工作台上拿起普通聚乙烯袋201.2从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起181.5104.人体静电的产生方式‹起步电流当人行走在绝缘地板上时产生的静电电流。这种电流一般小于10～8A，其大小和步行方式与地板材料有关。‹摩擦带电及其它带电人体在日常工作中,会与所穿的衣服、鞋帽、手套产生摩擦，并且衣服与周围物体之间、鞋子与地板之间、手与工件之间等都可产生摩擦。此外，当人体靠近带电物体时，也会感应出大小相等、符号相反的电荷以及带电颗粒的吸附，所有这些都是人体产生静电电荷的诱因，进而通过传导和静电感应,最终使人体呈带电状态。11二.静电的危害主要分为两种：静电吸附和静电击穿‹在军工企业部门，静电放电使火箭（弹）产生意外爆炸；‹在石化工业中静电放电多次使汽油着火爆炸；‹在电子工业中损坏电子元器件，仅美国每年因静电对电子工业所造成的损失就达几百亿美元‹静电放电还产生很强的电磁干扰，其频率非常宽，从低频至几千兆赫兹以上。这种强电磁场作用时间短但其强度远比手机辐射的电磁场强，会干扰一些设备的正常工作；‹静电危害的另一种形式是静电力的危害，静电力的吸尘作用会影响产品质量，在大规模集成电路生产中由于静电使芯片成品率大大降低。印刷过程中由于静电吸引力使纸张难以对齐，降低生产效率。自然界静电放电：雷击12三.静电对电子产品产生危害的原因静电放电(ESD)(Electro-StaticDischarge):有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转移的现象;特点：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。它们通过或接近电子零件时便会加以破坏。体积小、集成度高的器件得到大规模生产，从而导致导线间距越来越小，绝缘膜越来越薄，致使耐击穿电压也愈来愈低。电子产品在生产、运输、储存和转运等过程中所产生的静电电压却远远超过其击穿电压阈值，这就可能造成器件的击穿或失效，影响产品的技术指标，降低其可靠性13四.静电放电对元器件的危害(1/2)危害主要表现为两方面：突发性完全失效和潜在性缓慢失效。突发性完全失效静电放电对芯片产生损伤，主要是对接口电路和电源部分的损伤；潜在性缓慢失效对于某些集成电路，虽然PN结受到静电放电损伤，但电路参数的退化并不明显，只给电路留下了隐患，使该电路在以后的加电工作中，参数退化逐渐加重。因此静电放电损伤具有潜在性和累积性的特点。(如：单管LED不亮、电流偏大，芯片短路)14静电放电对元器件的危害(2/2)如果带电体的静电电压或存储的静电能量较弱，或静电放电回路有限流电阻存在，在这种情况下，一次静电放电脉冲不足以引起期间发生突发性完全失效。但他会在器件内部造成轻微损伤，这种损伤又是累积性的，随着静电放电脉冲次数的增加，器件的损伤阈值电压会逐渐下降，使器件的电参数逐渐劣化，这种失效称之为潜在性失效，它降低了器件的抗静电能力，降低了器件的使用可靠性。(如焊接完成后测OK的有LED灯的线路板在老化、成品测试时发现有LED功能功能丧失情况)15五.静电对电子产品的损害形式①静电的基本物理特性为：吸引或排斥；与大地有电位差，会产生放电电流；②静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）；③静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏)；④静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）；⑤静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）；⑥静电电荷易附尘埃微粒，污染印制电路板等，使其耐压能力降低。16人体静电电位和静电感度的关系人体静电电位和静电感度的关系电 击 感 度无感觉22.5手指外侧有感觉发出微弱的放电声有针刺的感觉，但不疼序号1人体电位(kV)16745238101246有针深刺的感觉，手指微疼见到放电微光手指感到剧疼，手腕感到沉重手腕感到剧疼，手感到麻木手指剧麻，整个手感到被强烈电击17六.静电的防护方法有两个：静电防护中使用的材料；原则上不使用金属导体。泄漏和接地。通过串接1MΩ电阻使泄放电流小于5mA。18减小静电危害的方法方法有两种：1、器件的选择不同的元器件抗静电的敏感度不一样。静电敏感度一般分为三级，对应的器件分别如下：1.1、1级(≤2kV)静电放电敏感器件；1.2、2级(2kV～4kV)静电放电敏感器件；1.3、3级(4kV～6kV)静电放电敏感器件；2、PCB设计隔离、增强免疫能力(躲)、保护电路。19避免静电的产生（收集和排放）对有可能产生静电的地方要防止静电荷的聚集。即采取一定的措施避免或减少静电放电的产生。可采用边产生边泄漏的办法达到消除电荷聚集的目的。创造条件放电‹当绝缘物体带电时，电荷不能流动，无法进行泄漏，可利用静电消除器产生异性离子来中和静电荷。‹当带电的物体是导体时，则采用简单的接地泄漏办法，使其所带电荷完全消除。‹要构成一个完整的静电安全工作区，至少应包括有效的静电台垫、专用地线和防静电腕带等。20七.相关要求环境温度(25±2)℃,湿度(65±5)(RH)21静电标示及其意义静电标示及其意义序号标识意义1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。2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。22八、常用静电保护器材(1/2)电子产品的放静电器材可以归纳为人体防静电系统、防静电地坪、防静电操作系统、特殊用品。1、人体防静电系统包括：防静电的防静电腕带、工作服、鞋袜、帽、手套等。2、防静电地坪可分为：防静电橡胶地面，PVC防静电塑料地板，防静电地板，防静电活动地板，防静电水磨石地面等。3、防静电操作系统包括(4)：防静电台垫表面电阻：105Ω～109Ω，并通过1MΩ电阻与地相连。23九、常用静电保护器材(2/2)防静电包装袋表面电阻：105Ω～109Ω，取出时，应带放静电手腕。防静电物流车表面电阻：105Ω～109Ω，防静电橡胶轮。防静电工具烙铁头接地，电烙铁低压操作(24V/36V)。4、特殊用品(4)非导体静电的消除：使用离子风机使用静电消除剂控制环境温度采用静电屏蔽24九、生产现场静电防护251.电子装配生产中的静电源:工作台:表面摩擦产生静电,可对放置其上的电子器件放电.工作服:与外物摩擦可产生6000V以上的静电电压并使人体带电,从而通过人体放电使器件电介质击穿.工作鞋:普通工作鞋同地面摩擦产生的静电传致人体及衣服,使人体静电不能快速泄漏从而对元器件产生不良影响.包装容器:用PE、PP、PS、PVC、PUR等高分子材料制备的包装及组件盒,其摩擦静电压可达1500~3500V.压缩机:空气的剧烈流动或介质与喷嘴摩擦产生静电可损坏电子器件.生产设备:电烙铁、电焊台、切板机、插件架、切脚机、波峰焊机、浸焊机台等某些装配设备可因其本身的电流/电压变化感应静电电压而损坏电子器件.262.防静电措施及规定:地板:禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯;可选用防静电活动地板或在普通地面上铺设防静电地垫,并有效地接地;可允许使用经特殊处理的水磨石地面.天花板:天花板材料应选用抗静电型材料制品,一般允许使用石膏板制品,禁止使用塑料制品.墙壁:生产场所的墙面可使用抗静电墙纸,一般使用石灰涂料墙面,禁止使用普通墙纸和塑料墙纸.恒温/恒湿:生产场所的环境相对湿度以不低于50%为宜,在不对产品造成有害情况下,允许使用增湿设备,以增加温度。接地线:防静电系统必须有独立可靠的接地装置,接地电阻一般小于1.0Ω;防静电地线不得接在电源零线上,不得与防雷地线共享;使用三相五线制供电,其大地线可以作为防静电地线.接地主干线截面积应不小于100mm2,支干线截面积不小于6mm2,设备与工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股塑料导线.设备接地:设备的防静电连接端应保证接触可靠、易装拆,允许使用各种夹式连接器27工作台:a.工作台禁止铺设纸皮，应铺设防静电桌垫,防静电桌垫上应有两个以上的接头接地。b.防静电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内;c.服装、图纸数据等不得接触元器件;人员:a.现场人员必须穿防静电工作鞋b.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;c.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1M-100MΩ范围内;28容器:a所有静电敏感器件及组件在其配料、发料、存储、转运过程中均必须采取合适的静电防护措施.使用防静电包装材料和容器、托盘、周转车(周转车等必须接地).*IC类、LED灯必须盛放在专用防静电容器（如防静电元件盒、防静电托盘、防静电海绵垫）中,严禁将IC类插放在泡沫上和装在不具防静电功能的容器或包装袋中.*所有基板装配品(PCBA)在不使用的状态下一定要用防静电袋包装起来或放在防静电周转箱或防静电托盘.b不允许使用金属和普通容器,工序拒绝接收不符合防静电包装要求的敏感器件及组件.29工具：a.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.b在手工焊接时,要采用防静电恒温烙铁;c要手工清洗或处理PCB板锡渣时,使用防静电毛刷,禁止使用塑料毛刷.并应用中性清洗剂或酒精清洗;设备：a.生产现场的各种设备,必须采取接地等防静电措施;区域：a.进入工作区的人员必段穿防静电工作鞋,穿普通鞋者应使用防静电鞋套;b.外来人员进处现场,未采取防静电措施,不可接触元器件;30操作注意：a.转移及搬运、取放所有的电子装配品时，除非戴防静电手套/指套,否则应避免接触其导电部分(管脚,引线等),并应尽量减少接触次数.b.在进行裸板老化时，灯板下面不能垫纸皮或其他非防静电材料，应垫防静电台垫。c.从静电防护容器中取出部件时,就该在静电安全工作台上进行.作为操作人员要遵守以下二点:(1)必须戴好防静电手套或防静电指套