ESD 靜電防護(hù)管理辦法

ESD靜電防護(hù)管理辦法教材綱目lESD現(xiàn)象與原理簡介lESD危害lESD防護(hù)措施llllESD注意事項ESD檢查ESD一般規(guī)範(fàn)要求附錄ESD現(xiàn)象與原理簡介第一章ESD現(xiàn)象1.大氣閃電是最具代表性的自然界靜電現(xiàn)象之一;2.干燥的冬天,脫衣物時常聽到的響聲與暗處可見的火花;3.在塑料工業(yè)中,塑料制品表面電阻率為1015~1019W,表面經(jīng)摩擦其電位可達(dá)1KV以上,賽璐璐相互摩擦?xí)r可達(dá)40KV.什么是靜電1.存在于物體表面過剩或不足的靜止或相對靜止之電荷2.處于靜止或緩慢變化的相對穩(wěn)定狀態(tài)3.靜電是一種電能4.它是正電荷和負(fù)電荷失去平衡的結(jié)果5.靜電廣泛存在于自然界﹑工業(yè)生產(chǎn)和日常生活當(dāng)中什么是靜電放電(ESD)ESD:Electro-StaticDischarge帶有不同靜電電勢的物體或表面之間，由于直接接觸或靜電場感應(yīng)導(dǎo)致的電荷傳輸。靜電和ESD的區(qū)別靜電與ESD（靜電放電）是完全不同的物理概念或物理過程，一個是靜，一個是動。伴隨著靜電放電，往往有電量的轉(zhuǎn)移、電流的產(chǎn)生和電磁場輻射。ESD特點高電位﹑低電量﹑小電流和作用時間短﹐正常操作條件下設(shè)備或人體上的靜電位可達(dá)數(shù)百至數(shù)千伏﹔但電量卻為毫微庫倫級﹔靜電電流多為微安級﹔作用時間多為微秒級﹒通用國際標(biāo)準(zhǔn)符號IEC1340-5-11995IEC147-0F1982IEC147－0F外界摩擦作用或以各種能量形式如動能﹑位能﹑熱能﹑化學(xué)能作用會使原子正負(fù)電子不平衡﹒摩擦﹑接觸﹑剝離﹑感應(yīng)﹑吸附﹑電解﹑壓電﹑溫差﹑噴射起電等都會產(chǎn)生靜電靜電產(chǎn)生方式與原理------靜電產(chǎn)生方式與原理靜電產(chǎn)生方式與原理摩擦生電分離------Material〝A〞Material〝B〞Material〝A〞Material〝B〞-2

+3Net=+1-4

+3Net=-1-3

+3Net=0-3

+3Net=0------接觸影響摩擦生電的因素相對(溫)濕度物質(zhì)材料接觸面積摩擦頻率相對濕度對於物體表面ESD電壓的影響材料對摩擦生電的影響↑正[Positive]空氣﹝Air﹞人手﹝Hands﹞玻璃﹝Glass﹞毛髮﹝Hair﹞石英﹝Quartz﹞尼龍﹝Nylon﹞羊毛﹝Wool﹞絲綢﹝Silk﹞鋁﹝Aluminum﹞紙﹝Paper﹞棉﹝Cotton﹞鋼﹝Steel﹞木﹝Wood﹞橡膠﹝Rubber﹞金﹝Gold﹞多元脂﹝Polyester﹞聚氨酯﹝﹞聚乙烯﹝polyethylene﹞聚丙烯﹝polypropylene﹞乙烯基﹝ethylene]矽﹝silicon﹞特氟隆﹝Teflon聚四氟乙烯,﹞↓負(fù)[Negative]

感應(yīng)傳導(dǎo)生電++++++++++++++++------++++++++++------------

感應(yīng)生電++++++++++++++++------++++++++++++++++++

傳導(dǎo)生電導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體第二章ESD的危害典型的靜電危害現(xiàn)象D.造成產(chǎn)品損害(據(jù)日本學(xué)者統(tǒng)計,在失效的半導(dǎo)體器件中,約 45%是因靜電所造成)A.引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故.B.靜電放電造成人體電擊(人體接近帶有靜電的物體或帶有靜 電的人體接近與地相連的導(dǎo)體時)C.產(chǎn)生電磁干擾﹐影響電子設(shè)備的正常運(yùn)行.靜電對電子產(chǎn)品損害形式

靜電的基本物理特性是﹕吸引或排斥﹐與大地有電位差時會產(chǎn)生放電電流﹒這三種特性對電子產(chǎn)品產(chǎn)生以下?lián)p害形式﹕1﹒靜電吸附灰塵﹐降低元件絕緣電阻（縮短壽命）﹒2﹒放電破壞﹐元件受損不能工作（熱崩潰,介質(zhì)崩潰完全破壞,）﹒3﹒靜電放電電場或電流產(chǎn)生的熱﹐使元件受傷（潛在損傷）﹒4﹒靜電放電產(chǎn)生的電磁場幅度大（幾百伏／米）﹐頻譜寬（幾十兆到幾千兆）﹐對電子產(chǎn)品造成干擾損壞（電磁干擾）﹒電子產(chǎn)品靜電損害的特點1.隱蔽性2.失效分析的復(fù)雜性3.損傷具有潛在性4.損傷的隨機(jī)性ESD事件會產(chǎn)生局部高溫或電位差，造成半導(dǎo)體元件的損壞。在許多情況下，破壞電壓的臨界值很低。 可能發(fā)生在製程中或使用中的任何階段人體帶電和電擊感應(yīng)程度的關(guān)系靜電對人體有危害嗎﹖人體靜電放電時,當(dāng)你感覺到放電﹐靜電已經(jīng)超過2kv,看到放電火化時已經(jīng)高達(dá)5kv,聽到放電聲音時﹐靜電壓已經(jīng)高達(dá)8kv.除靜電對人體電擊外,相關(guān)研究表明﹐靜電放電產(chǎn)生的電磁場強(qiáng)度很高﹐近場峰值電場可達(dá)幾百伏/米到幾千伏/米﹐且頻率很寬﹐幾十兆到幾千兆上﹒專家認(rèn)為,這種強(qiáng)電磁場作用時間雖然短但其強(qiáng)度遠(yuǎn)比手機(jī)輻射電磁場強(qiáng)﹒且人體活動多時放電次數(shù)非常多（在兩千伏以下的放電人體沒有感覺）﹐其對人體的作用是不可忽視的﹒人體靜電是否與癌癥有聯(lián)系﹐還需進(jìn)一步研究﹒但人體長期受靜電電擊和這種強(qiáng)電磁輻射是不利的﹒所以應(yīng)穿防靜電服和靜電鞋﹒有條件時可以安裝靜電檢測報警裝置﹒對于單純帶靜電﹐實驗表明人體帶5萬伏靜電時不會有不適的感覺﹐8萬伏高壓時頭發(fā)會豎起來﹐10萬伏時也不會有生命危險﹒第三章ESD防護(hù)措施

總的來說﹐靜電的產(chǎn)生幾乎是難以避免的﹐但可以通過各種行之有效的措施加以防護(hù)﹐以使其降低到可以接受的程度﹐並盡可能地減少危害﹒

工程中實用的靜電防護(hù)措施的思路基本是圍繞以下幾點:

1.盡量減少靜電荷的產(chǎn)生

2.對已產(chǎn)生的靜電荷盡快予以消除

3.最大限度地減少靜電危害

4.嚴(yán)格靜電防護(hù)管理﹐以保証各項措施的有效執(zhí)行ESD防護(hù)措施

靜電消除方法

使用靜電消除器增加濕度

降低摩擦速度

使用防靜電材料靜電消除方法接地電子生產(chǎn)使用環(huán)境中和靜電源工作服﹑工作鞋樹脂﹑浸漆封裝表面各種包裝和容器終端臺﹑工作臺各種絕緣地面溫箱CO2低溫箱空氣厭縮機(jī)某些電子生產(chǎn)設(shè)備

摩擦起電的發(fā)生源于物體間的摩擦過程,故降低摩擦速度﹐可以減少靜電的產(chǎn)生.（例如在撕絕緣片﹑貼片等站位）.

但降低速度會影響生產(chǎn)效率,一般不是可取的方向.降低摩擦速度接地靜電接地的方式包括兩種

a.硬接地

:使物體直接或通過一個低阻抗跟大地相連接.

b.軟接地

:使物體通過一個足夠高的阻抗接往大地﹐以防發(fā)

生觸電事故時把電流限制在人身安全電流(一般為5mA)以下.(如防靜電手環(huán),串聯(lián)約1MW的電阻)(如機(jī)臺﹑工作臺上的靜電地線)

使用防靜電材料

材料的靜電特性主要以其表面電阻率進(jìn)行分類﹐但很多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不一,它反映了人們的認(rèn)識過程﹒較權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)（如MIL標(biāo)準(zhǔn)﹑IEC標(biāo)準(zhǔn)草案﹑ESDA）對材料的靜電特性的分類如下﹕A.靜電導(dǎo)體材料(ConductiveMaterial):

指其表面或內(nèi)部導(dǎo)電的材料.

（表面電阻率＜1*105

W/Square）另外﹐當(dāng)表面電阻率<1*104

W/square的材料定義為靜電屏蔽材料﹐即靜電屏蔽材料屬于靜電導(dǎo)體材料的一部分.

使用防靜電材料B.靜電消散材料(DissipativeMaterial)

指能快速消散其表面或物體內(nèi)部靜電荷的材料﹒

（1*105W/Square

＜

表面電阻率＜1*1012W/square）(ESDA)C.絕緣材料(InsulativeMaterial)

指那些其電阻率超過靜電消散材料的上限的材料.

(表面電阻率1*1012W/Square

）D.抗靜電材料（AntistaticMaterial)1*109W/Square

＜

表面電阻率＜1*1012W/squareMIL－STD－263﹐EIA－541

有的標(biāo)準(zhǔn)﹐把能抑制摩擦生電的材料﹐即材料互相摩擦后不產(chǎn)生靜電或產(chǎn)生很低靜電的材料﹒但該概念比較籠統(tǒng)﹐靜電界專家主張不宜再用.一般規(guī)定的防靜電材料允收范圍是﹕106~1011

W抗靜電材料的允許產(chǎn)生靜電壓是﹕≦100V

增加濕度

環(huán)境濕度的增加,有助于在帶電體表面形成一層薄薄的水膜(厚約10-5cm),由于水膜中有雜質(zhì)和溶解物質(zhì)﹐可有效地降低物體表面的表面電阻率﹐加速了靜電荷的逸散和泄漏.

良好靜電安全區(qū)域相對濕度應(yīng)在40%~70%RH,如果是一般工廠作業(yè),則應(yīng)注意濕度不宜低於30%RH﹐當(dāng)然﹐溫度的范圍也應(yīng)該適當(dāng).一般廠內(nèi)之溫濕度范圍是PCBA﹑SMT區(qū)域溫度:21~27C濕度:40~70%使用離子風(fēng)機(jī)(靜電消除器）

通過機(jī)身內(nèi)部的高壓放電針將空氣電離﹐使產(chǎn)生大量正﹑負(fù)離子並通過風(fēng)扇吹到帶靜電荷的物體上﹐中和其靜電荷.離子風(fēng)機(jī)原理﹕離子風(fēng)機(jī)通常使用在消除絕緣體或被絕緣的導(dǎo)體上的靜電.對于靜電壓在1000V~5000V范圍﹐離子風(fēng)機(jī)只需要2~4秒鐘左右﹐即可使其降低到100V以內(nèi),即安全電壓范圍內(nèi)﹒第四章ESD防護(hù)注意事項個人作業(yè)注意事項袖口不能松散保護(hù)好靜電標(biāo)識作業(yè)禁止佩戴飾物

料架推車接地注意事項推車﹑料架底部應(yīng)帶有鐵鏈條﹐並應(yīng)與導(dǎo)靜電地板良好接觸鐵鏈條靜電軟接線ESD防護(hù)操作系統(tǒng)注意事項防焊膠帶酒精瓶2200伏

棉簽1350伏1660伏顯示器1440伏第五章ESD檢查靜電環(huán)和導(dǎo)靜電鞋測試CheckerConductiveShoesConductiveMatCheckerLeftHandWristStrapRightHand注意﹕靜電腕帶必須直接接觸皮膚注意﹕請勿在靜電鞋內(nèi)墊鞋墊12345678測試電極表面電阻測試儀防靜電臺墊表面電阻測量離子風(fēng)機(jī)稽核辦法離子風(fēng)機(jī)靜電消散能力測試調(diào)零充電(約1000V)0.3米要求5秒鐘內(nèi)靜電壓降至100V或以下靜電壓測試儀靜電發(fā)生器第六章ESD一般規(guī)範(fàn)要求廠內(nèi)靜電防制基本法規(guī)1.將工作區(qū)的所有導(dǎo)電物體接地，使其帶電不超過50V.2.以靜電壓表確認(rèn)工作區(qū)內(nèi)的非導(dǎo)電物體所帶電壓不超過100V,靜電敏感站位或離子消散后產(chǎn)品上靜電壓小于100V.3.如果靜電無法避免，應(yīng)確保靜電敏感零組件與帶電之表面保持足夠的距離,(一般12英寸)作業(yè)一般要求A.進(jìn)入生產(chǎn)線時按相關(guān)區(qū)域的著裝要求穿好防靜電服裝﹐並對防靜電手環(huán)和人體綜合電阻測試﹔B.靜電服裝應(yīng)保持清潔﹑確保無破損﹔戴靜電帽必須包含頭發(fā).C.接觸產(chǎn)品整個過程均應(yīng)佩帶靜電手環(huán)﹐且須良好接地.D.外來人員應(yīng)在規(guī)定的通道行走，未做靜電防護(hù)時，不允許接觸產(chǎn)品；第八章附錄ESD 防護(hù)系統(tǒng)靜電放電的類型由于靜電源或帶電體可能是固體、氣體、液體，又由于帶電體本身的大小、形狀、帶電量、放電環(huán)境條件等不同，因此ESD可能有多種形態(tài)，目前已經(jīng)由經(jīng)典靜電學(xué)的3種（電暈放電，刷型放電，火花放電）發(fā)展為7種放電型式。電暈放電電暈放電是發(fā)生在不均勻的電場中，空氣被局部電離的一種放電型式。處在空氣中的帶電體及接地表面上有突起或棱角部分，當(dāng)其帶電體的點位足夠高時，也會產(chǎn)生電暈放電，這種放電有時也稱尖端放電。刷型放電這種放電往往發(fā)生在導(dǎo)體與帶電絕緣體之間，帶電絕緣體可以是固體、氣體或是低電導(dǎo)率液體。產(chǎn)生刷型放電時形成的放電通道在導(dǎo)體一端集中在某一點上，而絕緣體一端有較多分叉，分布在一定空間范圍內(nèi)，根據(jù)其放電通道的形狀，稱為刷型放電?；鸹ǚ烹姰?dāng)靜電點位較高的帶電導(dǎo)體或人體，靠近其他導(dǎo)體、人體或接地導(dǎo)體時，便會引發(fā)靜電火花放電，火花放電是一個瞬變的過程。放電時兩導(dǎo)體間空氣被擊穿，形成快如閃電的火花通道，與此同時，還伴隨著噼啪的爆裂聲。傳播型刷型放電傳播型刷型放電又稱沿面放電，只有當(dāng)絕緣體表面的電荷密度大于2.7X10-4C/m2時才有可能發(fā)生。當(dāng)絕緣板一側(cè)緊貼有接地金屬板時，就可能出現(xiàn)這樣高的表面電荷密度，與電子工業(yè)相關(guān)度低。大型料倉內(nèi)的粉堆放電當(dāng)把絕緣性很高的粉粒由氣流輸送經(jīng)過管道和滑槽進(jìn)入大型料倉時，在沉積的圓錐型粉堆表面可能發(fā)生強(qiáng)烈的放電，又稱之椎體放電，危險性極大，與電子工業(yè)相關(guān)度低。雷狀放電這是一種大范圍的空間放電型式，一般發(fā)生在雷雨時，人們在火山爆發(fā)的塵埃中也曾觀察到這種放電，與電子工業(yè)相關(guān)度低電場輻