《静电释放防护》培训教材

ESD防护培训课题：提示请将手机设置成震动模式。培训大纲一.什么是ESD1.静电的概念2.静电是如何产生的二.为什么要防静电1.ESD的危害2.ESD防护的好处三.如何防静电1.ESD产生的原因2.ESD各项防护措施3.ESD防护物品4.自我检查的流程及实施5.静电防护管理规定及常见防静电标识一什么是ESD中文名称：静电释放英文名称：ElectrostaticDischarge-----++++++1静电的概念1.1静电的本质．物质由分子和原子组成,原子由原子核和电子组成.原子核带正电,电子带负电.．自然条件下,正负电荷平衡,物体不带电.这类物体叫电中性物体.．在特定条件下,正负电荷的平衡被打破,则物体带电---这种现象叫物体带电.．物体带电分动电和静电所谓静电指对观察者而言,电荷静止不动或运动非常缓慢.动电则有电荷的快速运动和变化.1.1原子的结构1.2静电起电与放电现象．静电可有很多种方式产生,如物体间的摩擦,电场感应,介质极化,带电颗粒附着等等．摩擦起电:当两个物体产生摩擦时,摩擦表面的电子会从一种物体跑到另一个物体上,分离后,两个物体的正负电荷失去平衡,得到电子的带负电,失去电子的带正电.．感应起电:当有强电场(大的带电体)存在时,附近的物体被感应,局部或整体产生电荷,这类带电称为感应带电.．当带电的物体与一些导体等接触时或靠的很近时,电荷会找到一个途径突然释放掉,这种现象叫静电放电.．静电放电的条件是:首先有静电存在,其次要有一定的途径.．静电放电的原因和条件多种多样,控制静电放电是在人们生活和工作中的各个方面所追求的.1.3静电现象．静电现象举例1.握手或手接触时常被电击一下,是由于人身带了静电.接触时突然放电所致2.自然界中的放电例子很多,如大气中带有很强的电荷,在80KM处,对地电位有200KV.3.云相互摩擦而带大量的电荷,相互放电形成能量巨大的雷电,对地放电则可能形成雷击.4.工业中,如印刷中,纸离开滚筒时静电电压高达20KV.5.我们生产线中,人体带电,摩擦带电,和感应带电等随时存在,不加控制,可造成危害.静电现象-雷电ESD59%2静电是如何产生的相互接触、摩擦或滑动（接触带电）两物体分开时（分离带电）两个带电物体互相靠近时（感应带电）分离摩擦2.1静电产生举例分离,摩擦等起电的过程摩擦起电的形成过程物体接触后表面电位差,产生接触电荷转移,形成耦电层,物体快速分离,产生静电荷人体电容静电模型人体的静电并行电容模型充电的导体1电介质充电导体1地板脚鞋人体带电和环境的关系人体电容典型值人体的典型静电电压电压(伏)动作相对湿度10%40%55%在地毯上行走35000150007500在塑料地毯上行走1200050003000移动凳子6000800400从塑料管中取IC2000700400用泡沫和包装线路板210001100055002.2摩擦起电静电序列人手图毛玻璃云母人头发尼龙羊毛毛皮铅丝绸铝纸棉花钢木材琥珀封蜡硬橡胶镍,铜,黄铜,银金,白金硫磺醋酸酯纤维素聚酯赛璐珞奥纶聚氨酯聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯硅聚四氟乙烯硅橡胶+-离的越近静电越轻前面的带正电,后面的带负电1ESD的危害静电电击火灾及爆炸绝缘设备破环生产成本提高产品质量降低客户的损失二为什么要防静电1.1ESD对电子元器件的危害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。这三种特性能对电子元件的三种影响：1．静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。2．静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏-即时失效)。静电放电电场或电流产生的热,使元件受伤(潜在损伤-延时失效)。3．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)如果组件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，影响较小，如果组件轻微受损，在正常测试下不易发现，在这种情形下，常会因经过多层之加工，甚至已在使用时，才发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大。1.2ESD对电子产品的危害静电对电子产品损害的特点:(1).隐蔽性人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2－3KV,所以静电具有隐蔽性。(2).潜在性有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。(3).随机性电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。(4).复杂性静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。See5000VHear4500VTouch3500VComponentDamage15-30V电压刻度表1.3ESD的危害对静电防护来说30伏为安全电压对静电敏感元件来说，可能十几伏的电压就可将它击穿人体的放电过程器件电容电阻典型静电电压ESD造成的代价!!30V可能就把器件给”毙”了!!1.4静电危害和利用-案例1．某大电信公司单板损害案维修部门发现某批次以后生产的交换机用户板,在打雷时特别容易损坏,但以前生产的同类用户板抗雷能力要强的多.大量的用户板返修,维护成本,赔偿成本,形象成本损失巨大.电信局长直接找老板问罪.老板下达必须尽快查找原因.并暂停该单板的生产.分析从设计到生产过程的可能原因:1.单板升级一次,改动一个电阻2.110种物料20种换过一个批次,其中包含一个CMOS专用集成电路.3.生产过程基本未变,但换过一个测试针床,增加一个测试单元.4.单板的前面板在新升级板上,增加了一个测试口.经过从设计到生产,包装运输入库,各个环境的努力,近一个月的攻关,大量的分析,终于发现,是上述CMOS电路软损伤造成.原因:新板单板的升级时,设计人员为减少成本,物料选用把抗ESD指标降格,同时设计时增加的测试口,刚好占用了以前的保护地的一小点,使面板与保护地接触不良,致使,塑料面板上的静电荷不能与板地电位持平.测试时增加的针床,刚好造成一种约800V的放电,使器件造成软损伤.这次静电损害使公司损失近5000万.(为此每个开发人员,减少1万元奖金)1.4静电危害和利用-案例2某公司生产的可切换逆变电源,因是老板高价聘请的某大电信公司的设计人员设计,样机整机性能指标均上佳.老板攻关有一套,设计人员准备采用.请物料认证部门进行考擦,发现其生产不规范,工人无ESD基本知识,也无相应的ESD防范程序,而其产品必须达到电信标准,可靠性受到怀疑.物料经理不敢批准.因此设计部门只能选其它厂家.该老板一下子损失每年近2000万的订单.2ESD防护的好处降低成本提高产品质量客户满意增加利润三如何防静电静电是有产生原因的----消除静电产生的根源静电产生无处不在,静电产生防不胜防---减少静电的强度,采用静电衰减.减少静电的积累静电产生,但要发生危害,必须是一定条件的放电才能产生危害,对要保护的器件进行抗静电设计.并设计抗静电生产过程.静电的危害产生多由物体的不规则运动产生,必须对各个环节的运动进行规范和控制.对于人这个高度能动性的动物的活动,必须从人的主观和意识上进行静电防止,为此要建立完整的ESD培训和控制程序.由于静电危害贯穿到产品从生产到维护的各个时期,为了企业间的生产协调和一致性,还建立了各种防静电标准,执行这些标准,是业界的基本要求.1ESD产生的原因ESD增加的原因低湿度，高温度人体的活动快速运动所接触的材料的类型典型的静电源地板服装和人员座椅包装和操作材料组装工具和材料2ESD各项防护措施1防止静电的产生2减少和消除静电3减少静电危害4严格防静电管理2.11防止静电的产生控制静电的生成环境1.湿度控制,在不导致器材或产品腐蚀生锈或其它危害前提下，尽量加大湿度2.温度控制,在可能条件下尽量降低温度,包括环境温度和物体接触温度3.尘埃控制,此为防止附着（吸附）带电的重要措施4.并正确接地5.静电敏感产品的运送传递和存储及包装与拆包装应采取静电防护措施6.喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应予控制,在液体,扭体等材料的输送管道中使用中和剂防止人体带电1.佩戴防静电腕带2.穿戴防静电服装、衣、帼3.穿武防静电鞋袜、脚链4.佩戴防静电手套、指套5.严格禁止与工作无关的人体活动（例如做操、打闹、梳头发、吃东西等）6.进行离子风浴2.12防止静电的产生材料选用要求1.凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其在静电序列表上的位次尽量靠近2.应使材料的表面光滑、平整、洁净无污3.使用静电导体材料和低电阻耗散材料2.13防止静电的产生工艺控制措施1.制定并实施防静电操作程序2.使用防静电周转、运输盘、盒、箱及其它容器、小车3.使用防静电工具（烙铁、吸银器等）4.采用防静电包装5.对有静电燃烧、爆炸可能性的液体材料设置必要的静止时间6.尽量减少物体间的接触压力、时间、面积（例如布匹、纸张、线材、薄膜材料胶带等的运送、传递辊简、卷筒、线轴和产品之间）并限制运行速度不可过快2.14防止静电的产生接地1.地板和工作桌、椅、台面、台垫正确接地2.人体接地3.工具（烙铁、吸银器、台架、运输小车等）接地4.设备、仪器接地5.管路、运输传送设施、装罐设备、存储设施（设备）接地2.21减少和消除静电增湿1.使用各种适宜的加湿器、喷雾装置2.采用湿拖布拖擦地面或通过洒水等方法以提高带电体附近或环境的湿度3.在允许的情况下尽量选用吸湿性材料中和针对场所和带电物体的形状、特点，选用适宜类型的静电消除器，以消除具、器材、产品、场所、设备和人体上的静电2.22减少和消除静电掺杂1.在非导体材料、器具的表面通过喷、涂、镀、敷、印、贴等方式附加上一层物质以增加表面电导率,加速电荷的泄漏与释放2.在塑料、橡胶、防腐涂料等非导电材料中村加金同粉末、导电纤维、炭黑粉等物质,以增加其体电导3.在布匹、地毯等织物中，混人导电性合成纤维或金属丝,以改善织物的抗静电性能4.在易于产生静电的液体（如汽油、航空煤油等）中加人化学药品作为抗静电添加剂,以改善液体材料的电导率2.23减少和消除静电控制静电的生成提高产品自身抗静电能力1.对CMOS等静电敏感染集成电路采用输入、输出保护电路设计2.对于静电敏感电子组件和电子设备,采用抗静电防护设计（设置输出、输入保护电路和网络,使用隔离电阻器，设置边界保护环,尽量选用非敏感元器件等）3.对敏感元器件进行静电防护设计（设置串联限流电阻器、设置钳位放电间隙、降低瞬态能量密度、避免引线交迭和寄生CMOS电容的形成等2.31减少静电危害采用静电屏蔽和接地设计1.对敏感部位和敏感元器件采用加防护盖、罩、片等静电屏蔽措，以减少电的力学、感应和放电危害2.应尽量避免孤立导体的存在3.在液体储油罐等设施中设立具有屏蔽作用的检测井，以保证采样和检测2.32减少静电危害确保设备,设施和作业场所的静电安全要求1.控制易燃、易出的液体或粉体使爆炸性化合物浓度在燃烧、爆炸的极限度之下2.保持作业场所各种接地设施和系统（雷电保护、故障保护、信号参考、大地电极、防静电操作等）正确和有效接地3.控制作业区内各点静电电位在标准允许的范围之内4.安装局部放电器、放电刷等，以通过电晕放电不断释放低电能量使其积聚的能量在安全范围之内5.严格静电安全作业操作规范2.33减少静电危害建立健全责任制和规章制度1.建立健全各类人员（领导者、技术和管理人员、操作人员）的静电安全防