靜電知識介紹-20170929doc資料

1、靜電知識介紹-20170929何為靜電？靜電是物體表面過?；虿蛔愕撵o止電荷。1、靜電是一種電能，它留存物體表面； 靜電是正電荷 和負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果； 靜電是通過電子或離子轉(zhuǎn)移而形成的。2、靜電現(xiàn)象是電荷的產(chǎn)生和消失的過程中產(chǎn)生的電現(xiàn)象的總稱。一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理靜電產(chǎn)生的原理 電子圍繞原子核運動,一有外力即脫離軌道,離開原來的原子而侵入其他的原子外力包含各種能量, 如動能,位能,熱能,化學(xué)能,電磁能等.A原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象, 稱為陽離子。 B原子因增加電子數(shù)而帶有負(fù)電現(xiàn)象, 稱為陰離子。一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理3. 感應(yīng)當(dāng)帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的

2、導(dǎo)體的兩端分別感應(yīng)出負(fù)電和正電靜電感應(yīng)只對導(dǎo)體和半導(dǎo)體才有作用 + + + + + + + + + + + + +ABABC+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +AB電量相等電荷轉(zhuǎn)移靜電產(chǎn)生的原理 摩擦:當(dāng)兩個不同的物體相互接觸時就會使得其中一個物體失去一些電荷帶正電，而另一個體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使物體帶上靜電。2.傳導(dǎo): 電荷的轉(zhuǎn)移一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理物體不接觸也能起電嗎？除物體除接觸后分離能起電外，當(dāng)帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的導(dǎo)體的兩端分別感應(yīng)出負(fù)電和正電，如下圖1所

3、示。當(dāng)物體與發(fā)生放電時會造成與之間放電，如下圖2所示。若與之間不發(fā)生放電，則會帶上剩余的電荷，如下圖3所示圖一圖二圖三一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理靜電放電 Electro-Static Discharge由不同靜電電位的物體因直接接觸或因靜電場的感應(yīng)而導(dǎo)致物體間電荷的移動;靜電放電的快速電荷移動會產(chǎn)生很大的瞬間電流. 當(dāng)放電通過或接近電子零件時,會損毀電子零件。 靜電放電的三種型式:1.人體型式: 當(dāng)人體活動時身體和衣服之間摩擦產(chǎn)生靜電, 若不及時將靜電 釋放給大地, 而直接把靜電轉(zhuǎn)移給ESD敏感裝置而造成損壞.2.微電子器件帶電型式: 在自動化生產(chǎn)過程中, 一些塑料器件因摩擦產(chǎn)生靜 電, 通過

4、ESD敏感裝置接觸, 造成損壞.3.場感應(yīng)型式: 在有強(qiáng)電場圍繞時, 能通過感應(yīng)方法損壞ESD敏感裝置 .Components class 0 thresholdsDifferent ESD models (RD 1) 1 - Human body Model : HBM,2 - Machine Model:MM3 - Charged Devices Model : CDM4 - Field Induce Model : FIM5 - Charged Chip Model : CCM ModelClass / Thresholds HBM0 250 VMMM 0 25 VCDMC 0 125

5、V一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理ESD相關(guān)常用概念1、靜電放電敏感項目(ESDS) ：對15000伏特以下的靜電放電敏感的電氣和電子零件及裝配品和設(shè)備;CMOS,NMOS,JFET和其他低功率零件對靜電入電最敏感2、靜電屏蔽：設(shè)置在物體周圍的導(dǎo)體屏障以排出外電場的影響.3、導(dǎo)電性材料：表面電阻率低于10E5，M或體積電阻率低于10E4.m.4、絕緣材料：表面電阻率大于10E5.M,或體積電阻率大于10E4.M.5、設(shè)備接地：電氣設(shè)備與硬地電極之間的低阻抗通路.通常為電源插座的第三端.6、靜電接地：由導(dǎo)體所組成的電極,金屬帶,金屬棒等,用來構(gòu)成連接帶有靜電電荷的人或物體與大地之間通路7、靜電防護(hù)包裝

6、：一種包裝方式,可以用來限制靜電每感器件磨擦起電電荷的積累,或者為ESD器件提供靜電屏蔽.8、靜電逸散材料-材料表面電阻率大于1x10E5 ohms/square, 小于1x10E12 ohms/square,或者體積電阻率大于1x10E4 ohms-cm, 小于1x10E11 ohms-cm.9、表面電阻-與材料的同一邊相連的兩個特定形狀電極之間直流電壓與電流的比值,表面電阻用ohms表示. 一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理ESDS Component Sensitivity Classification -Human Body Model(Per ESD STM5.1-1998)ESDS Com

7、ponent Sensitivity Classification -Human Body Model(Per ESD STM5.1-1998)ClassClassVoltage RangeVoltage RangeClass 0250 voltsClass 1A250 volts to 500 voltsClass 1B500 volts to 1,000 voltsClass 1C1000 volts to 2,000 voltsClass 22000 volts to 4,000 voltsClass 3A4000 volts to =8000 voltsESDS Component S

8、ensitivity Classification -Machine Model(Per ESD-S5.2-1999)ESDS Component Sensitivity Classification -Machine Model(Per ESD-S5.2-1999)ClassClassVoltage RangeVoltage RangeClass M1100 voltsClass M2100 volts to 200 voltsClass M3200 volts to or = 400 voltsESDS Component Sensitivity Classification -Charg

9、ed Device Model(Per ESD-DS5.3-1999)ESDS Component Sensitivity Classification -Charged Device Model(Per ESD-DS5.3-1999)ClassClassVoltage RangeVoltage RangeClass C1125 voltsClass C2125 volts to 250 voltsClass C3250 volts to 500 voltsClass C4500 volts to 1,000 voltsClass C51,000 volts to 1,500 voltsCla

10、ss C61,500 volts to 2,000 voltsFigure 1: Typical Human Body Model CircuitFigure 2: Typical Machine Model Circuit一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理半導(dǎo)體的靜電敏感度: 裝置型式裝置型式 靜電放電敏感度范圍靜電放電敏感度范圍( (伏伏) ) 裝置型式裝置型式 靜電放電敏感度范圍靜電放電敏感度范圍( (伏伏) ) VMOS 301800 散粒(肖特基)二極管 3002500 MOSFET 100200 薄片電阻(厚,細(xì)) 3003000 GaASFET 100300 雙向晶體管 3807000

11、EPROM 100 ECL(發(fā)射極偶合邏輯電路) 5001500 JFET 1407000 SCR(可控硅) 6801000 SAW 1501500 散粒(肖特基)晶體管 10002500 OP-AMP 1902500 散粒晶體管邏輯電路 10002500 CMOS 2503000 ESD等級分類: 等級 電壓范圍 典型設(shè)備 0 0100V EPROM, VMOS, MOSFET, GAAS, FET, SAM 11001000V SCR,JFET,薄膜電阻, 二極管 210004000V Protected MOS,SCHOTTKY,TTL,OP- AMP and LSI 340001500

12、0V大多其它半導(dǎo)體 一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理Means of Generation10-25% RH65-90% RHWalking across carpet35,000V1500VWalking across vinyl tile12,000V250VWorker at bench6,000V100VPoly bag picked up from bench20,000V1,200VChair with urethane foam18,000V1,500VExamples of Static Generation Typical Voltage Levels一.靜電系列概念及產(chǎn)生原理靜電

13、對電子工業(yè)的危害形式1、靜電吸附在潔凈室里,靜電是使直徑在0.11.0微米之間的顆粒沉積的主要原因. 當(dāng)芯片帶有靜電后就很容易沉積灰塵.2、靜電放電引起的器件擊穿 硬擊穿:一次性造成芯片介質(zhì)擊穿, 燒毀等永久性失效。 軟擊穿:造成器件的性能劣化或參數(shù)指標(biāo)下降而成為隱患。三種擊穿現(xiàn)象: 1. 熱擊穿: P-N破壞 2. 介電擊穿: 氧化層的破壞 3. 金屬汽化: 金屬線被汽化而開路3、靜電感應(yīng)4、ESD(ESD中文意思是靜電電壓放電)失效: 靜電放電時當(dāng)放電電流過大(瞬時大電流可達(dá)幾十A), 產(chǎn)生過高熱能, 將會擊穿集成電路內(nèi)部線路,另一方面是靜電放電輻射的電磁場對電子產(chǎn)品的干擾,最近的研究表明

14、這種電場可達(dá)幾百V/m. 二.靜電對電子工業(yè)的危害一、靜電泄漏和耗散1、防靜電材料 2、泄漏與接地-軟接地 硬接地三.靜電控制原理材料分類材料分類體積電阻率體積電阻率表面電阻表面電阻 靜電導(dǎo)體106歐姆米107歐姆靜電耗散材料1061010歐姆米1071011歐姆靜電非導(dǎo)體 1010歐姆米 1010歐姆防靜電材料 摘自GB12158-90GB12158-90規(guī)定，總泄漏電阻不應(yīng)1000000歐姆軟接地：地線串接阻值較高的電阻器后再與大地相連硬接地：將地線直接接地或通過一低電阻接地二、靜電中和將正負(fù)離子與靜電源上的正負(fù)電荷中和, 從而消除靜電源上積累的靜電三、靜電屏蔽與接地1. 接地: 將導(dǎo)體材

15、料接通大地, 把靜電電荷傳導(dǎo)到大地.2. 屏蔽: 用高導(dǎo)電性材料做成屏蔽層, 使ESD敏感裝置不受外界靜電場損壞.四、增濕對ESD敏感的符號,用來表示該物體對ESD引起的傷害十分敏感對ESD防護(hù)的符號,用來表示該物體經(jīng)過專門設(shè)計具有靜電防護(hù)能力四.靜電標(biāo)示及其意義不僅表示靜電場, 同時也包括電磁場,磁場. 不是專門針對ESD的閃電符號的標(biāo)準(zhǔn)含義是指電力供電的高壓對人體有危險四.靜電標(biāo)示及其意義理想的防靜電工作臺可接受的防靜電工作臺五.如何建立抗靜電的工作站A.桌墊:工作站的表面或桌面完全不需要是傳導(dǎo)的,只要它不產(chǎn)生傷害性的靜電電荷即可.B.接地:在此工作站的工作人員的皮膚一定要接地,而腕帶(靜

16、電手環(huán))是最安全,最方便,最易監(jiān)督和最便宜的方法.腕帶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,是連在腕帶連接到大地接地的同一點.腕帶一定要有最少250K的電阻才能排除電擊的可能.C.腕帶:珠鏈?zhǔn)酵髱Ц郊骤C式腕帶FRED腕帶D.抗靜電包裝材料五.如何建立抗靜電的工作站生產(chǎn)場地防靜電規(guī)定a.禁止直接使用木質(zhì)地板或鋪設(shè)毛.麻.化纖地毯;b.可選用防靜電活動地板或在普通地面上鋪設(shè)防靜電地c.允許使用經(jīng)特殊處理的水磨石地面;d.防靜電系統(tǒng)必須有獨立可靠的接地裝置,接地電阻一般小于10;e.防靜電地線不得接在電源零在線,不得與防雷地線共享;f.使用三相五線制供電,其大地線可以作為

17、防靜電地線;g.接地主干線截面積應(yīng)不小于100mm2,支干線截面積不小于6mm2,設(shè)備與工作臺的接地線應(yīng)采用截面積不小于1.25mm2的多股塑料導(dǎo)線;h.接地主干線的連接方式應(yīng)采用纖焊;i.設(shè)備的防靜電連接端應(yīng)保證接觸可靠,易裝拆,允許使用各種夾式連接器;j.天花板材料應(yīng)選用抗靜電型材料制品,一般可使用石膏板制品,禁止使用塑料制品;k.生產(chǎn)場所的墻面可使用抗靜電墻紙,一般右使用石灰涂料墻面,禁止使用普通墻紙和塑料墻紙;l.生產(chǎn)場所的環(huán)境相對濕度以不低于50%為宜;m.在不對產(chǎn)品造成有害情況下,允許使用增濕設(shè)備,以增加溫度;n.防靜電工作區(qū)的進(jìn)口處,應(yīng)設(shè)明顯標(biāo)記,警示標(biāo)記要符合國家標(biāo)準(zhǔn);進(jìn)口處應(yīng)

18、配置離子化空氣風(fēng)浴裝置六.生產(chǎn)現(xiàn)場靜電防護(hù)知識生產(chǎn)場地防靜電設(shè)施a. 靜電安全工作臺:由工作臺.防靜電桌墊.腕帶接頭和接大地線等組成;b.防靜電桌墊上應(yīng)有兩個以上的腕帶接頭;c.靜電安全工作臺上不允許堆放塑料盒等易產(chǎn)生靜電的雜物,圖紙數(shù)據(jù)應(yīng)放入防靜電文件袋內(nèi);d.防靜電腕帶:直接接觸靜電敏感器件的人員均須帶防靜電腕帶,腕帶與人體皮膚有良好接觸,腕帶系統(tǒng)對電阻值應(yīng)在106-108范圍內(nèi);e.防靜電容器:生產(chǎn)場所的組件承料袋,周轉(zhuǎn)箱,PCB料架等應(yīng)具備靜電防護(hù)作用,不允許使用金屬和普通容器,周轉(zhuǎn)箱等必須接地;f. 防靜電工作服:進(jìn)入靜電工作區(qū)的人員和接觸SMD的人員均應(yīng)穿防靜電工作服,工作服面料應(yīng)

19、符合國家標(biāo)準(zhǔn);g.在相對濕度大于50%環(huán)境中,防靜電工作服允許范圍選用純棉制品;h.進(jìn)入工作區(qū)的人員必段穿防靜電工作鞋,防靜電工作鞋應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn),穿普通鞋者應(yīng)使用導(dǎo)電鞋束或腳跟帶;i.生產(chǎn)線上用的傳送帶和傳動軸,應(yīng)裝有防靜電接地的電刷和支桿;j.對傳送帶表面可使用離子風(fēng)靜電消除器;k.生產(chǎn)場所使用的組裝夾具,檢測夾具,焊接工具,儀器等都應(yīng)設(shè)制良好的接地線.六.生產(chǎn)現(xiàn)場靜電防護(hù)知識靜電防護(hù)用品基本知識一、人體靜電防護(hù)系統(tǒng)靜電手環(huán) 靜電服 靜電鞋、襪、手套、帽二、防靜電地坪1、防靜電橡膠板地面2、防靜電塑料地板3、防靜電地毯4、防靜電活動地板5、防靜電瀝青砂漿地坪6、水泥類防靜電地坪三、防靜電操

20、作系統(tǒng)1、防靜電臺墊2、防靜電軟塑料包裝袋3、防靜電硬塑料容器4、防靜電包裝盒、條、管 5、防靜電臺車 6、防靜電維修包7、防靜電工具：防靜電烙鐵、防靜電真空吸錫器四、特殊用品1、防靜電清洗機(jī)2、防靜電工作椅3、防靜電貼墻紙4、防靜電窗簾5、防靜電清洗液 6、防靜電毛刷 7、防靜電海綿 8、防靜電膠液 9、增濕器 10、防靜電支架六.生產(chǎn)現(xiàn)場靜電防護(hù)知識防靜電手套它用防靜電布或防靜電針織物制成。用于需用手套操作的防靜電環(huán)境。洗滌次數(shù)：A級100次；B級50次 防靜電大褂用不同色的防靜電布制成。布料紗線含一定比例的導(dǎo)電紗，導(dǎo)電紗又是由一定比例的不銹鋼纖維或其他導(dǎo)電纖維與普通纖維混紡而成。通過導(dǎo)電

21、纖維的電暈放電和泄漏作用消除服裝上的靜電。由于不銹鋼纖維屬金屬類纖維，所以，由它織成的防靜電布料的導(dǎo)電性能穩(wěn)定，不隨服裝的洗滌次數(shù)而變化六.生產(chǎn)現(xiàn)場靜電防護(hù)知識防靜電鞋人體是最普遍存在的靜電危害源。消除人體靜電最簡單的辦法是對人體采取接地的措施。穿防靜電鞋并使用防靜電地面和防靜電襪防靜電鞋墊等，能使靜電從人體導(dǎo)向大地，從而消除人體靜電。因此，要形成人體與大地導(dǎo)通靜電的通路，鞋、地面、襪、鞋墊等必須全是防靜電的，才能使消除靜電的措施有效。另一個辦法是帶防靜電腕帶并接地，拿人體靜電從手導(dǎo)向大地。鞋底電阻105108(), 符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求防靜電包裝袋該種材料由基材、全屬鍍膜層和熱封層多層復(fù)合而成

22、。具有自身“不起”靜電和能屏蔽外界靜電,防水蒸汽滲透的多功能包裝材料。適用電子電路pcb板成品或半成品包裝，軍工電爆和電子產(chǎn)品包裝。靜電屏蔽 20V 靜電衰減 0.01秒外表面電阻率105107 內(nèi)表面電阻率10842(dB) 導(dǎo)電金屬層 2 ()電荷生成 10 V 半透明可訂做任何規(guī)格六.生產(chǎn)現(xiàn)場靜電防護(hù)知識永久性防靜電PVC地板塊要用于不需鋪設(shè)活動地板的防靜電環(huán)境。該地板的主要特點是：導(dǎo)電物質(zhì)為性能穩(wěn)定的碳黑，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)從上表面直通下表面，結(jié)構(gòu)決定了防靜電性能的永久；基材為半硬質(zhì)的PVC塑料，具有耐磨和不發(fā)火的特性；有如大理石花紋的外表面，顏色可調(diào)，裝飾效果好。主要指標(biāo)是：防靜電性能： 系統(tǒng)

23、電阻: 105108()；耐磨性： 磨耗量: 0.01gcm2；產(chǎn)品規(guī)格： 6006002.5(mm)。防靜電地墊由防靜電復(fù)合膠皮與接地線構(gòu)成，在不防靜電車間、工廠內(nèi)如果只是局部地區(qū)和程序要防靜電（如幾個工作臺或幾個程序），又不想花大量的金錢把現(xiàn)有的地面改造成防靜電地面，此時用防靜電地墊是經(jīng)濟(jì)簡單有效的防靜電措施。其價格低廉（2mm厚每平米約110元，3mm厚每平米約140元)，施工簡單而且不影響車間生產(chǎn)。六.生產(chǎn)現(xiàn)場靜電防護(hù)知識防靜電復(fù)合膠板主要用于捕墊桌面、流水線工作臺面、貨架及制做地墊等。材料面層分為草綠色，導(dǎo)電物質(zhì)是抗靜電劑；底層為黑色，導(dǎo)電物質(zhì)是碳黑。如圖二所示。新開發(fā)的“增強(qiáng)型”防靜電復(fù)合膠板。其表面的耐劃傷能力超過“普通型”的幾倍。主要