《静电防护技术教育》PPT课件.ppt

一．静电和静电的危害一．静电和静电的危害 静电是一种电能，它存留于物体表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电静电是一种电能，它存留于物体表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子或离子的转换而形成的静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电现象的总称如摩擦起子或离子的转换而形成的静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电现象的总称如摩擦起电、人体起电等现象电、人体起电等现象 随着科技发展，静电现象已在静电喷涂、静电纺织、静电分选、静电成像等领域得到广泛的随着科技发展，静电现象已在静电喷涂、静电纺织、静电分选、静电成像等领域得到广泛的有效应用但在另一方面，静电的产生在许多领域会带来重大危害和损失例如在第一个阿波罗有效应用但在另一方面，静电的产生在许多领域会带来重大危害和损失例如在第一个阿波罗载人宇宙飞船中，由于静电放电导致爆炸，使三名宇航员丧生；在火药制造过程中由于静电放电载人宇宙飞船中，由于静电放电导致爆炸，使三名宇航员丧生；在火药制造过程中由于静电放电( (ESD)ESD)，，造成爆炸伤亡的事故时有发生。

在电子工业中，随着集成度越来越高，集成电路的内绝造成爆炸伤亡的事故时有发生在电子工业中，随着集成度越来越高，集成电路的内绝缘层越来越薄，互连导线宽度与间距越来越小，例如缘层越来越薄，互连导线宽度与间距越来越小，例如CMOSCMOS器件绝缘层的典型厚度约为器件绝缘层的典型厚度约为0 0．．1 1μmμm，，其相应耐击穿电压在其相应耐击穿电压在80-10080-100V V；；VMOSVMOS器件的绝缘层更薄，击穿电压在器件的绝缘层更薄，击穿电压在3030V V而在电子产品制造中以而在电子产品制造中以及运输、存储等过程中所产生的静电电压远远超过及运输、存储等过程中所产生的静电电压远远超过MOSMOS器件的击穿电压，往往会使器件产生硬击器件的击穿电压，往往会使器件产生硬击穿或软击穿穿或软击穿( (器件局部损伤器件局部损伤) )现象，使其失效或严重影响产品的可靠性现象，使其失效或严重影响产品的可靠性 为了控制和消除为了控制和消除ESDESD，，美国、西欧和日本等发达国家均制定了国家、军用和企业标准或规定美国、西欧和日本等发达国家均制定了国家、军用和企业标准或规定从静电敏感元器件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、调试、半成品与成品的包装、从静电敏感元器件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、调试、半成品与成品的包装、运输等均有相应规定，对静电防护器材的制造使用和管理也有较严格的规章制度要求。

我国也参运输等均有相应规定，对静电防护器材的制造使用和管理也有较严格的规章制度要求我国也参照国际标准制定了军用和企业标准例如有航天部、机电部、石油部等标准照国际标准制定了军用和企业标准例如有航天部、机电部、石油部等标准二．静电敏感器件二．静电敏感器件( (SSD)SSD) 对静电反应敏感的器件称为静电敏感元器件对静电反应敏感的器件称为静电敏感元器件( (SSD)SSD)静电敏感器件主要是指超大规模集成电路，静电敏感器件主要是指超大规模集成电路，特别是金属化膜半导体特别是金属化膜半导体( (MOSMOS电路电路) )可根据SSDSSD分级表，针对不同的分级表，针对不同的SSDSSD器件，采取不同的静电防护器件，采取不同的静电防护措施三三．电子产品制造中的静电源．电子产品制造中的静电源 (1) (1)人体的活动，人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是人体的活动，人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是 电子产品电子产品制造中主要静电源之一人体静电是导致器件产生硬制造中主要静电源之一人体静电是导致器件产生硬( (软软) )击穿的主要原因。

人体活动产生的静电击穿的主要原因人体活动产生的静电电压约电压约0 0．．5-25-2KVKV另外空气湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还要上升另外空气湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还要上升1 1个数量级表个数量级表1 1为相对湿度对与人体活动带电的关系人体带电后触摸到地线，会产生放电现象，人体就会产生为相对湿度对与人体活动带电的关系人体带电后触摸到地线，会产生放电现象，人体就会产生不同程度的电击感反应，其反应的程度称为电击感度不同程度的电击感反应，其反应的程度称为电击感度 (2) (2)化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时，可在服装表面产生化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时，可在服装表面产生60006000V V以上的静电电压，并以上的静电电压，并使人体带电，此时与器件接触时，会导致放电，容易损坏器件使人体带电，此时与器件接触时，会导致放电，容易损坏器件 (3) (3)橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达10131013ΩΩ，，当与地面摩擦时产生静电，并使人体带电当与地面摩擦时产生静电，并使人体带电 (4) (4)树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运输时，器件表面与包装材料摩擦能产生几百树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运输时，器件表面与包装材料摩擦能产生几百伏的静电电压，对敏感器件放电。

伏的静电电压，对敏感器件放电濕度對靜電壓的影響濕度對靜電壓的影響 (5) (5)用用PP(PP(聚丙烯聚丙烯) )、、PE(PE(聚乙烯聚乙烯) )、、PS(PS(聚内乙烯聚内乙烯) )、、PVR(PVR(聚胺脂聚胺脂) )、、PVCPVC和聚脂、树脂等高分子材和聚脂、树脂等高分子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、料制作的各种包装、料盒、周转箱、PCBPCB架等都可能因摩擦、冲击产生架等都可能因摩擦、冲击产生1-31-3．．5 5KVKV静电电压，对敏感静电电压，对敏感藉件放电藉件放电 (6) (6)普通工作台面，受到摩擦产生静电普通工作台面，受到摩擦产生静电 (7) (7)混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面的绝缘电阻高，人体上的静电荷不易泄漏混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面的绝缘电阻高，人体上的静电荷不易泄漏 (8) (8)电子生产设备和工具方面：例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试和检测等设电子生产设备和工具方面：例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试和检测等设备内的高压变压器、交／直流电路都会在设备上感应出静电。

如果设备静电泄放措施不好，都会备内的高压变压器、交／直流电路都会在设备上感应出静电如果设备静电泄放措施不好，都会引起敏感器件在制造过程中失效烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、引起敏感器件在制造过程中失效烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、CO2CO2低温箱冷却箱内的低温箱冷却箱内的CO2CO2蒸汽均会可产生大量的静电荷蒸汽均会可产生大量的静电荷四．静电防护原理四．静电防护原理 电子产品制造中，不产生静电是不可能的产生静电不是危害所在，其危害所在于静电积聚电子产品制造中，不产生静电是不可能的产生静电不是危害所在，其危害所在于静电积聚以及由此产生的静电放电静电防护的核心是以及由此产生的静电放电静电防护的核心是“静静电电消除消除”静电防护原理：静电防护原理： (1) (1)对可能产生静电的地方要防止静电积聚采取措施在安全范围内对可能产生静电的地方要防止静电积聚采取措施在安全范围内 (2) (2)对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放五．静电防护方法五．静电防护方法 (1) (1)使用防静电材料：金属是导体，因导体的漏放电流大，会损坏器件。

另外由于绝使用防静电材料：金属是导体，因导体的漏放电流大，会损坏器件另外由于绝缘材料容易产生摩擦起电，因此不能采用金属和绝缘材料作防静电材料而是采用表面缘材料容易产生摩擦起电，因此不能采用金属和绝缘材料作防静电材料而是采用表面电阻电阻l l×105Ω105Ω·cmcm以下的所谓静电导体，以及表面电阻以下的所谓静电导体，以及表面电阻1 1×105-1105-1×108108ΩΩ·cmcm的静电亚导的静电亚导体作为防静电材料例如常用的静电防护材料是在橡胶中混入导电碳黑来实现的，将表体作为防静电材料例如常用的静电防护材料是在橡胶中混入导电碳黑来实现的，将表面电阻控制在面电阻控制在1 1×106106ΩΩ·cmcm以下 (2) (2)泄漏与接地：对可能产生或已经产生静电的部位进行接地，提供静电释放通道泄漏与接地：对可能产生或已经产生静电的部位进行接地，提供静电释放通道采用埋大地线的方法建立采用埋大地线的方法建立“独立独立”地线使地线与大地之间的电阻＜地线使地线与大地之间的电阻＜1010ΩΩ (参见参见GBJl79GBJl79或或SJSJ／／T10694T10694—1996)1996) 静电防护材料接地方法：将静电防护材料静电防护材料接地方法：将静电防护材料( (如于作台面垫、地垫、防静电腕带等如于作台面垫、地垫、防静电腕带等) )通通过过1 1MΩMΩ的电阻接到通向独立大地线的导体上的电阻接到通向独立大地线的导体上( (参见参见SJSJ／／T10630-1995)T10630-1995)。

串接串接1 1MΩMΩ电阻是为电阻是为了确保对地泄放＜了确保对地泄放＜5 5mAmA的电流，称为软接地设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地，称的电流，称为软接地设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地，称为硬接地为硬接地3)(3)导体带静电的消除：导体上的静电可以用接地的方法使静电泄漏到大地放电体导体带静电的消除：导体上的静电可以用接地的方法使静电泄漏到大地放电体上上的的电压与释放时间可用下式表示：电压与释放时间可用下式表示：UT=U0L1/RCUT=U0L1/RC式中式中 UT-TUT-T时刻的电压时刻的电压( (V) U0V) U0一起始电压一起始电压( (V) R-V) R-等效电阻等效电阻( (Ω) C-Ω) C-导体等效电容导体等效电容( (pf)pf) 一般要求在一般要求在1 1秒内将静电泄漏即秒内将静电泄漏即1 1秒内将电压降至秒内将电压降至1 1OOVOOV以下的安全区这样可以防止泄漏速以下的安全区这样可以防止泄漏速度过快、泄漏电流过大对度过快、泄漏电流过大对SSDSSD造成损坏若造成损坏若U0=500VU0=500V，，C=200pfC=200pf，，想在想在1 1秒内使秒内使UTUT达到达到100100V V，，则要求则要求R=1R=1．．2828×109Ω109Ω。

因此静电防护系统中通常用因此静电防护系统中通常用1 1MΩMΩ的限流电阻，将泄放电流限制在的限流电阻，将泄放电流限制在5 5mAmA以下这是为操作安全设计的如果操作人员在静电防护系统中，不小心触及到是为操作安全设计的如果操作人员在静电防护系统中，不小心触及到220220V V工业电压，也不会带工业电压，也不会带来危险4)(4)非导体带静电的消除：对于绝缘体上的静电，由于电荷不能在绝缘体上流动，因此不能用接非导体带静电的消除：对于绝缘体上的静电，由于电荷不能在绝缘体上流动，因此不能用接地的方法消除静电可采用以下措施：地的方法消除静电可采用以下措施： ( (a)a)使用离子风机使用离子风机—离子风机产生正、负离子，可以中和静电源的静电可设置在空间和贴离子风机产生正、负离子，可以中和静电源的静电可设置在空间和贴装机贴片头附近装机贴片头附近 ( (b)b)使用静电消除剂使用静电消除剂—静电消除剂属于表面活性剂可用静电消除剂檫洗仪器和物体表面，静电消除剂属于表面活性剂可用静电消除剂檫洗仪器和物体表面，能迅速消除物体表面的静电能迅速消除物体表面的静电 ( (c)c)控制环境湿度控制环境湿度—增加湿度可提高非导体材料的表面电导率，使物体表面不易积聚静电。

增加湿度可提高非导体材料的表面电导率，使物体表面不易积聚静电例如北方干燥环境可采取加湿通风的措施例如北方干燥环境可采取加湿通风的措施 ( (d)d)采用静电屏蔽采用静电屏蔽—对易产生静电的设备可采用屏蔽罩对易产生静电的设备可采用屏蔽罩( (笼笼) )，并将屏蔽罩（笼）有效接地并将屏蔽罩（笼）有效接地 (5) (5)工艺控制法：为了在电子产品制造中尽量少的产生静电工艺控制法：为了在电子产品制造中尽量少的产生静电, ,控制静电荷积聚，对已经存在的控制静电荷积聚，对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放，应从厂房设计、设备安装、操作、管理制度等方面采取有效措静电积聚迅速消除掉，即时释放，应从厂房设计、设备安装、操作、管理制度等方面采取有效措施六．静电防护器材六．静电防护器材 (1) (1)人体防静电系统包括防静电腕带、工作服、帽、手套、鞋、袜等人体防静电系统包括防静电腕带、工作服、帽、手套、鞋、袜等 (2) (2)防静电地面包括防静电水磨石地面、防静电橡胶地面、防静电地面包括防静电水磨石地面、防静电橡胶地面、PVCPVC防静电塑料地板、防静电地毯、防静电塑料地板、防静电地毯、防静电活动地板等。

防静电活动地板等 (3) (3)防静电操作系列：包括防静电：防静电操作系列：包括防静电：I I：：作台垫、防静电包装袋、防静电物流小车、防静电烙铁作台垫、防静电包装袋、防静电物流小车、防静电烙铁及及 工具等七．静电测量仪器．七．静电测量仪器． (1) (1)静电场测试仪：采用非接触式红外线感应器静电场测试仪：采用非接触式红外线感应器, ,感应探测人体及测试物体表面的静电场感应探测人体及测试物体表面的静电场. . (2) (2)腕带测试仪：测量腕带是否有效腕带测试仪：测量腕带是否有效 (3) (3)综合测试仪：它主要用来检测手挽带综合测试仪：它主要用来检测手挽带, ,静电鞋静电鞋, ,脚挽带的性能是否良好脚挽带的性能是否良好. . (4) (4)兆欧表：用于测量所有导电型、抗静电型及静电泄放型表面的阻抗或电阻兆欧表：用于测量所有导电型、抗静电型及静电泄放型表面的阻抗或电阻八．电子产品制造中防静电技术指标要求八．电子产品制造中防静电技术指标要求 (1) (1)防静电地极接地电阻＜防静电地极接地电阻＜1010ΩΩ (2) (2)地面或地垫：表面电阻值地面或地垫：表面电阻值105-1010105-1010Ω;Ω;摩擦电压＜摩擦电压＜100100V V。

(3) (3)墙壁：电阻值墙壁：电阻值5 5×104-109104-109ΩΩ (4) (4)工作台面或垫：表面电阻值工作台面或垫：表面电阻值106-109106-109ΩΩ；；摩擦电压＜摩擦电压＜100100V V；；对地系统电阻对地系统电阻106-108106-108ΩΩ (5) (5)工作椅面对脚轮电阻工作椅面对脚轮电阻106-108106-108ΩΩ (6) (6)工作服、帽、手套摩擦电压＜工作服、帽、手套摩擦电压＜300300V V；；鞋底摩擦电压＜鞋底摩擦电压＜100100V V (7) (7)腕带连接电缆电阻腕带连接电缆电阻1 1MΩMΩ：：佩带腕带时系统电阻佩带腕带时系统电阻1-11-1OMΩOMΩ脚跟带系统电阻脚跟带系统电阻0 0．．5 5×105-108105-108ΩΩ (8) (8)物流车台面对车轮系统电阻物流车台面对车轮系统电阻106-109106-109ΩΩ (9) (9)料盒、周转箱、料盒、周转箱、PCBPCB架等物流传递器具一表面电阻值架等物流传递器具一表面电阻值103-108103-108Ω;Ω;摩擦电压＜摩擦电压＜100100V V。

(10) (10)包装代、盒一摩擦电压＜包装代、盒一摩擦电压＜100100V V (11) (11)人体综合电阻人体综合电阻106-108106-108ΩΩ表面電阻測試儀表面電阻測試儀九九. .电子产品制造中防静电措施及静电作业区电子产品制造中防静电措施及静电作业区( (点点) )的一般要求的一般要求 SMT SMT生产设备必须接地良好，贴装机应采用三相无线制接地法并独立接地生产场所的地面、生产设备必须接地良好，贴装机应采用三相无线制接地法并独立接地生产场所的地面、工作台面垫、坐椅等均应符合防静电要求车间内保持恒温、恒湿的环境应配备防静电料盒、周工作台面垫、坐椅等均应符合防静电要求车间内保持恒温、恒湿的环境应配备防静电料盒、周转箱、转箱、PCBPCB架、物流小车、防静电包装带、防静电腕带、防静电烙铁及工具等设施架、物流小车、防静电包装带、防静电腕带、防静电烙铁及工具等设施 (1) (1)根据防静电要求设置防静电区域，并有明显的防静电警示标志按作业区所使用器件的静根据防静电要求设置防静电区域，并有明显的防静电警示标志按作业区所使用器件的静电敏感程度分成电敏感程度分成1 1、、2 2、、3 3级，根据不同级别制订不同的防护措施。

级，根据不同级别制订不同的防护措施 1 1级静电敏感程度范围：级静电敏感程度范围：0-19990-1999V V 2 2级静电敏感程度范围：级静电敏感程度范围：2000-39992000-3999V V 3 3级静电敏感程度范围：级静电敏感程度范围：4000-159994000-15999V V 16000V 16000V以上是非静电敏感程产品以上是非静电敏感程产品 (2) (2)静电安全区静电安全区( (点点) )的室温为的室温为2323±3℃3℃，相对湿度为，相对湿度为45-7045-70％％RHRH禁止在低于禁止在低于3030％的环境内操作％的环境内操作SSD(SSD(静电敏感元器件静电敏感元器件) ) (3) (3)定期测量地面、桌面、周转箱等表面电阻值定期测量地面、桌面、周转箱等表面电阻值 (4) (4)静电安全区静电安全区( (点点) )的工作台上禁止放置非生产物品，如餐具、茶具、提包、毛织物、报纸、的工作台上禁止放置非生产物品，如餐具、茶具、提包、毛织物、报纸、橡胶手套等。

橡胶手套等  (5) (5)工作人员进入防静电区域，需放电操作人员进行操作时，必须穿工作服和防静电鞋、工作人员进入防静电区域，需放电操作人员进行操作时，必须穿工作服和防静电鞋、袜每次上岗操作前必须作静电防护安全性检查袜每次上岗操作前必须作静电防护安全性检查, ,合格后才能生产合格后才能生产 (6) (6)操作时要戴防静电腕带，每天测量腕带是否有效操作时要戴防静电腕带，每天测量腕带是否有效 (7) (7)测试测试SSDSSD时应从包装盒、管、盘中取一块，测一块时应从包装盒、管、盘中取一块，测一块, ,放一块，不要堆在桌子上经测试不放一块，不要堆在桌子上经测试不合格器件应退库合格器件应退库 (8) (8)加电测试时必须遵循加电和去电顺序：低电压加电测试时必须遵循加电和去电顺序：低电压→→高电压高电压→→信号电压的顺序进行去电顺信号电压的顺序进行去电顺序与此相反同时注意电源极性不可颠倒，电源电压不得超过额定值序与此相反同时注意电源极性不可颠倒，电源电压不得超过额定值 (9) (9)检验人员应熟悉检验人员应熟悉SSDSSD的型号、品种、测试知识，了解静电保护的基本知识。

的型号、品种、测试知识，了解静电保护的基本知识十．静电敏感元器件十．静电敏感元器件( (SSD)SSD)运输、存储、使用要求运输、存储、使用要求 (1) (1)SSDSSD运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装 (2) (2)存放存放SSDSSD的库房相对湿度：的库房相对湿度：40-6040-60％％RHRH (3)SSD (3)SSD存放过程中保持原包装，若须更换包装时，要使用具有防静电性能的容器存放过程中保持原包装，若须更换包装时，要使用具有防静电性能的容器 (4) (4)库房里，在放置库房里，在放置SSDSSD器件的位置上应贴有防静电专用标签器件的位置上应贴有防静电专用标签 (5) (5)发放发放SSDSSD器件时应用目测的方法，在器件时应用目测的方法，在SSDSSD器件的原包装内清点数量器件的原包装内清点数量 (6) (6)对对EPROMEPROM进行写、擦及信息保护操作时，应将写入器／擦除器充分接地，要带防静电手镯进行写、擦及信息保护操作时，应将写入器／擦除器充分接地，要带防静电手镯。

(7) (7)装配、焊接、修板、调试等操作人员都必须严格按照静电防护要求进行操作装配、焊接、修板、调试等操作人员都必须严格按照静电防护要求进行操作 (8) (8)测试、检验合格的印制电路板在封装前应用离子喷枪喷射一次，以消除可能积聚的静电测试、检验合格的印制电路板在封装前应用离子喷枪喷射一次，以消除可能积聚的静电荷十一．防静电工作区的管理与维护十一．防静电工作区的管理与维护 (1) (1)制订防静电管理制度，并有专人负责制订防静电管理制度，并有专人负责 (2) (2)备用防静电工作服、鞋、手套等个人用品以备外来人员使用备用防静电工作服、鞋、手套等个人用品以备外来人员使用 (3) (3)定期维护、检查防静电设施的有效性定期维护、检查防静电设施的有效性 (4) (4)腕带每周腕带每周( (或天或天) )检查一次检查一次 (5) (5)桌垫、地垫的接地性、静电消除器的性能每月检查一次桌垫、地垫的接地性、静电消除器的性能每月检查一次 (6) (6)防静电元器件架、印制板架、周转箱；运输车、桌垫、地垫的防静电性能每六个月检查防静电元器件架、印制板架、周转箱；运输车、桌垫、地垫的防静电性能每六个月检查 庫倫計庫倫計 ─ 測量電荷量測量電荷量靜電手環檢測儀靜電手環檢測儀靜電手環實時監測儀靜電手環實時監測儀靜電測試儀靜電測試儀。