1、編輯ppt1防靜電基礎知識培訓教材編輯ppt2編輯ppt3編輯ppt4靜電的基本概念之一靜電（Electrostatic）就是物體表面過剩和不足的靜止電荷，靜電是一種電能，它留存與物體表面；靜電是正電荷和負電荷在局部范圍內失去平衡的結果；靜電是通過電子和離子的轉移而形成的。靜電放電（ESD Electrotatic Discharge）：帶有不同靜電電勢的物體或表面之間的靜電電荷轉移。有兩種形式：接觸放電，電場擊穿放電。靜電敏感度(ESDS Electrostatic Discharge Sensitivity)靜電敏感器件(ESSD Electrostatic Sensitive Devic

2、es)EPA:ESD Protect Area(ESD防護區域)ECA:ESD Control Area(ESD控制區域) -+編輯ppt5靜電的基本概念之二n靜電問題依附于物體（氣、液、固體）而存在。如果物體帶有過剩的電荷則成為帶電體。物體間的電荷轉移過程就是起電過程。n靜電產生的方式很多，接觸、摩擦、沖流、冷凍、電解、壓電、溫差等都可以產生靜電。但基本過程可歸納為：接觸-電荷轉移 -偶電層的形成 -電荷分離。人體的充電過程剝離帶電摩擦帶電編輯ppt6靜電的基本概念之三n在一般工業生產中，靜電具有高電位、低電量、小電流（脈沖電流，有爭議）和作用時間短的特點，設備或人體的靜電位最高可達數萬伏以

3、至數十萬伏；這要比市電220v、380v高得多。但所積累的靜電量卻很低，通常為微庫侖級；靜電電流多為毫安級；作用時間多為毫秒級。n靜電通世界上任何事物一樣具有兩重性：既能為人類造福，如靜電復印、靜電涂敷、靜電除塵等靜電應用技術；亦會帶來許多危害，諸如石化、電子及電工領域。就電子元器件的生產及電子設備的裝聯、調試作業而言，因接觸摩擦起電、人體靜電與接地問題能造成很大經濟損失。初步研究發現，摩擦起電、人體靜電乃是電子、微電子工業中之間兩大危害源。編輯ppt7靜電概念小結靜電概念小結靜電是電荷的產生與消失過程中產生的靜電是電荷的產生與消失過程中產生的 高電位高電位 低電量低電量 小電流小電流 作用時

4、間短作用時間短 復現性差復現性差 瞬間現象多瞬間現象多 受濕度影響較大受濕度影響較大編輯ppt81. 1. 接觸起電接觸起電當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，而另一個物體得到一些剩余電子的物體而帶負電。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。 例A.A.剝離塑料薄膜時就是一種典型的剝離塑料薄膜時就是一種典型的“接觸分離接觸分離”起電起電B.B.脫衣服產生的靜電也是脫衣服產生的靜電也是“接觸分離接觸分離”起電。起電。C.C.摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負電荷不平摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負電荷不平 衡的過程。實質上是接觸分離起電。衡的過

5、程。實質上是接觸分離起電。編輯ppt9 當帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的導體的兩端分別感應出負電和正電2. 2. 感應起電感應起電A AB BC C3. 3. 熱電和壓電起電、噴射起電等熱電和壓電起電、噴射起電等氣體, 液體的流動與噴射編輯ppt10靜電產生的物理過程靜電產生的物理過程靜電產生的方式產生的方式接接 觸觸摩摩 擦擦沖沖 流流冷冷 凍凍電電 解解壓壓 電電溫溫 差差.接接 觸觸電荷轉移電荷轉移偶電層形成偶電層形成電荷分離電荷分離靜電產生靜電產生編輯ppt11編輯ppt12靜電的危害一ESD是英文Electrostatic Discharge的縮寫，即靜電放電的意思。當某些電介

6、質、導體帶上靜電荷后，盡管所帶電荷量不多，但由于自身對大地分布電容非常小，使得靜電電位較高。當垂直于帶電物體表面的靜電電位達到2000伏時，就會向空氣放電。在日常生活中，許多ESD現象，我們都親身經歷過。譬如，在冬季一間溫暖的房間里，走在覆蓋地毯的地面時，當你伸手接觸門的把手時，就會有電擊的感覺；脫下合成纖維衣服時產生噼啪聲，夜間還可以看到火花（空氣的擊穿場強為30kv/cm）；天氣干燥時，用塑料梳子梳頭時會產生放電聲。對于人體而言，這種靜電的突然放電不會造成任何傷害；可是，對于ESDS（靜電放電敏感器件）器件，靜電放電就可能損害電子器件。ESD對電子器件的損害是人體覺察不到的，具有隱蔽性，需

7、通過儀器才能檢測出電子器件發生ESD事件，主要是各種靜電源（人體、工作臺等）對電子器件放電所致。在集成電路（integrated circuit）工業中，靜電放電可以使集成電路芯片介質擊穿，芯線熔斷、漏電流增大加速老化、電性能參數改變等等。靜電放電對電子器件損害具有潛在和緩慢失效性，這種情況危害更大。通常，ESDS（靜電放電敏感器件）器件易發生靜電放電，所以，受ESD的危害更大。編輯ppt13靜電的危害二今天，大多數電子器件采用對靜電極為敏感的MOS工藝制作，因此，無論從器件的發展還是器件的應用出發，為了防止ESD對電子器件的危害，有必要對電子器件受靜電危害的機理以及相應的防護措施進行探討。試

8、圖闡明電子器件ESD產生的原因，并對IC的ESD保護提供指導。靜電危害具有以下特性：n隱蔽性 ：除非發生靜電放電，人體不能直接感知靜電，但發生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺，這是因為人體感知的靜電放電電壓為23kv，所以靜電具有隱蔽性。 n潛在性 ：有些會受到靜電損傷后的性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會給IC器件造成內傷而形成隱患。因此靜電對IC的損傷具有潛在性。n隨機性 ：IC什么情況下會遭受靜電破壞呢?可以這么說，從一個IC芯片產生以后一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機性，其損壞也具有隨機性n復雜性 ：靜電放電損傷的失效分析工作，因微電子IC產

9、品的精、細、微小的結構特點而費時、費事、費財，要求較高的技術并往往需要使用高度精密儀器，即使如此，有些靜電損傷現象也難以與其它原因造成的損傷加以區別；使人誤把靜電放電損傷的失效當作其它失效，這在對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺地掩蓋了失效的真正原因。所以分析靜電對IC的損傷具有復雜性。編輯ppt14靜電的危害三ESDESD對電子器件侵害方式對電子器件侵害方式ESD對電子器件侵害方式主要有三種：靜電源直接對電子器件放電；帶電器件對其他導體的靜電放電；電場感應放電。、靜電源直接對電子器件放電、靜電源直接對電子器件放電 ESD事件常常發生在帶電導體（包括人

10、體）對ESDS的放電過程中。一般的靜電危害是人體或帶電導體直接對ESDS放電造成。、帶電器件對其他導體的靜電放電、帶電器件對其他導體的靜電放電當靜電放電敏感器件在操作過程中，或者與包裝材料、機器表面接觸后，就會積累靜電荷。當器件在包裝盒移動或震動時就會發生靜電放電。這種放電情況，涉及的電容和能量不同于人體對ESDS器件的放電情況。在某些情況下，CDM事件比HBN事件所造成的危害更大。、電場感應放電、電場感應放電感應場可以直接或間接對地造成危害。因為任何帶電體周圍都存在靜電場。如果ESDS器件進入靜電場范圍，就會因為感應而帶電。如果器件在電場區域內接地，電荷轉移到地的過程稱為CDM事件。編輯pp

11、t15靜電的危害四人體帶電電壓人體帶電電壓電沖擊程度電沖擊程度備注備注1,000 V 幾乎感覺不到.微小的放電聲音發生看到發光手指頭放電發光.2,000 V 用手指頭接觸稍微感覺到.2,500 V 放電部分感覺被針扎到3,000 V 感覺稍微疼，感覺到被針扎的感覺4,000 V 感覺是手指頭被針扎的比較深.5,000 V 手心和手腕也感覺到電沖擊6,000 V 手指頭及胳膊感覺到很強的電沖擊。7,000 V 手指頭，手心感覺到很強的疼痛及麻痹的感覺8,000 V 手心到手腕感到麻痹9,000 V 手腕和胳膊感覺到疼痛和感到麻痹.10,000 V 手全部疼痛和感覺到通電。11,000 V 手指頭

12、感到麻痹和手受到強的電沖擊12,000 V 因受很強的沖擊全身感到疼痛.編輯ppt16靜電的危害五靜電損傷的兩種失效形式靜電損傷的兩種失效形式1. 硬損傷硬損傷：又稱“突發性完全失效”、“一次性損壞”，約占10%表現為器件電參數突然劣化，失去原有功能。主要原因是靜電放電造成過壓使得介質被擊穿，或過流使得內部電路金屬導線熔斷、硅片局部融化等。硬損傷可通過常規的性能測試手段及時發現，相對軟失效而言危害要小得多。2. 軟損傷軟損傷：又稱“潛在性緩慢失效”、“多次損傷累積后失效”，約占90%受到軟損傷的器件，雖然當時各類電參數仍合格，然而其使用壽命卻大大縮短了。含有這些器件的產品或系統，可靠性變差，可

13、能會在后續過程中（直至最終用戶）繼續遭受ESD軟損傷或其它過應力損傷積累而過早地失效。由于軟損傷是潛在的，運用目前的技術還很難證明或檢測出來，特別是器件被裝入整機產品之后，因此具有更大的危害性。這些產品流入市場后的維護成本和造成的其它損失，將比在生產中發生的直接損失要放大幾十甚至上百倍！ 編輯ppt17靜電的危害六n蓄積在導體上的電荷，會在一次放電中將能量完全釋放，是常見靜電危害產生的原因。n靜電放電可概分為火花放電、電暈放電、刷狀放電、射狀放電等形式。n不同放電形式的發生，與放電的電極形狀、材質距離、阻抗、數量有密切的關系，同時亦會產生不同的危害。編輯ppt18靜電的危害七n電子行業如微電子

14、、光電子的制造和使用廠商因為靜電造成的損失和危害是相當嚴重的。據美國1988年的報道，它們的電子行業中，由于ESD的影響，每年的損失達億美元之多；據日本統計，它們不合格的電子器件中有45是由于靜電而引起的；我國每年因靜電危害造成的損失也至少有幾千萬。下左圖是美國Ti公司對某一年對客戶失效器件原因進行分析統計的結果，從中可以看到由EOS/ESD引起的失效占總數的47%下；下圖是美國半導體可靠性新聞對1993年從制造商、測試方和使用現場得到的3400例失效案例進行的統計，從中可以看到,EOS/ESD造成的失效也達到20%。 編輯ppt19電子產品生產中的典型靜電源地板工作面主要設備清潔室原材料生產

15、輔助物包裝材料身體衣服 墻壁天花板光源固定器通風架編輯ppt20編輯ppt21靜電的防護與控制wESDESD控制的基本原則控制的基本原則w.做好ESDESD防護設計防護設計：器件選型、合理布線、設計保護電路等w.消除和減少靜電的產生：減少或消除靜電產生的過程、維持過程和材料處于等電勢等w.使靜電荷瀉放與中和：使用靜電導體、接地、電離器來瀉放與中和靜電w.保護產品免遭ESDESD傷害傷害：使用防靜電材料包裝和儲運w.防靜電區設計原則防靜電區設計原則w.抑制靜電荷的積累和靜電壓的產生。如設備、儀器、工裝不使用塑料、有機玻璃、普通塑料袋。w.安全、迅速、有效地消除已產生的靜電荷，使用有繩防靜電腕帶、

16、防靜電椅、防靜電周轉車、防靜電周轉箱。w.保證靜電壓小于100V。編輯ppt22靜電的防護與控制n防靜電系統要素防靜電系統要素n1.1.地面地面n防靜電地面（防靜電水磨石，防靜電地板）體電阻105109，敷設地線網。n2. 2. 工位（見附圖）工位（見附圖）n3 3、接地、接地na、防靜電工作區必須有安全可靠的防靜電接地裝置，地電阻小于4。防靜電地線不得與電源零線相接，不得與防雷地線共用，使用三相五線制供電時，其地線可以作防靜電地線。nb、工作臺面、地墊、坐椅和其它導靜電的ESD保護設施均應通過限流電阻接入地線，腕帶等應通過工作臺頂面接地點與地線連接，工作臺不可相互串聯接地。nc、防靜電工作區

17、接地系統，包括限流電阻和連接端子應連接可靠并具有一定載流能力，限流電阻阻值選擇應保證漏泄電流不超過5mA，下限值取為1M 。n4 4、溫濕度、溫濕度n2030，相對濕度3070%。n5 5、增濕、增濕n增濕器使空氣潮濕，防止靜電荷積累，此法不適于增濕后會產生有害影響的場地。編輯ppt23靜電的防護與控制n、人體n穿防靜電工作服、工作鞋，戴有繩防靜電腕帶、手套、指套等。n、包裝n靜電敏感器件應采取防靜電保護性包裝，如防靜電袋、防靜電盒等。n、貯存、運輸n靜電敏感器件必須存放在防靜電容器（箱、袋）內，并用防靜電運輸工具（箱、車）周轉。貯運中要遠離靜電場、電磁場或放射場，如電腦顯示器頂部。編輯ppt

18、24靜電的防護與控制n人員防靜電接地技術要求人員防靜電接地技術要求n1) 人員防靜電接地應使用腕帶、工鞋等。n2) 所有生產操作員工進入防靜電區域必須著裝防靜電工鞋工衣；外來人員進入防靜電區域穿防靜電鞋套和穿防靜電大褂。n3) 進入防靜電區域的所有作業人員、物料員、技術員、班組長等，及在現場辦公的其他人員，每天上班前應對自身人體綜合電阻進行測試，對有可能要接觸產品的人員，還應進行防靜電腕帶測試，并保存測試結果，做好測試記錄。n4) 進入防靜電區域前必須應對人體綜合電阻進行測試，如果外來人員有可能要接觸產品，也應進行防靜電腕帶測試，并保存測試結果做好測試記錄。n5) 防靜電腕帶或人體綜合電阻測試

19、未通過者，不得進入防靜電區域，更不得接觸ESSD（靜電敏感器件）及組件。人體綜合電阻測試、腕帶測試未通過的，必須立即查找原因并作出相應處理，直至合格為止。n腕帶接地要求腕帶接地要求n防靜電腕帶與皮膚應保證接觸良好，并接入防靜電地線系統，在戴腕帶的皮膚上不得涂護膚油、防凍油等油性物n工鞋接地要求工鞋接地要求n1) 防靜電鞋內不得墊鞋墊。2) 為了使人體靜電能很好的通過工鞋、鞋跟瀉放，操作人員要求穿棉襪。3) 保持工鞋干凈清潔。n 編輯ppt25靜電的防護與控制靜電材料制品的種類相當繁多，但主要可以歸為以下幾類：防靜電服裝和腕帶防靜電服裝和腕帶是消除人體防靜電系統的重要組成部分，可以使消除或控制人

20、體靜電的產生，從而減少制造過程中最主要的靜電來源。防靜電服裝包括防靜電的套裝、大褂、鞋、帽、防靜電手套 、防靜電指套、防靜電腳束等。防靜電服裝是用不同色的防靜電布制成。布料紗線含一定比例的導電紗，導電紗又是由一定比例的不銹鋼纖維或其它導電纖維與普通纖維混紡而成。通過導電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電性能穩定，不隨服裝的洗滌次數而變化。 防靜電腕帶是操作人員在接觸電子元器件時最重要的靜電防護用品，通過接地通路，可以將人體所帶的靜電荷安全地謝放掉。它由防靜電松緊帶、活動按扣、彈簧軟線 保護電阻及插頭或夾頭組成。松緊帶的內層用防

21、靜電紗線編織，外層用普通紗線編織。編輯ppt26 防靜電包裝和運輸制品等。防靜電包裝制品非常多，如防靜電屏蔽袋、 防靜電包裝袋、防靜電海綿、防靜電IC包裝管 、防靜電元件盒(箱)、防靜電氣泡膜和防靜電運輸車等。這些包裝制品除靜電屏蔽用靜電導體外，多數是用靜電耗散材料制成的，也有些是用抗靜電材料制作。目的都是對裝入的電路或器件及印刷電路起靜電保護作用。下圖是一些常用的靜電包裝制品。編輯ppt27靜電的防護與控制防靜電地板和臺墊防靜電地坪和臺墊也是靜電防護工程中不可或缺的。防靜電地坪的也有多種，按時效性分，有永久性的和臨時性的；按材料分有導電橡膠、PVC、導電陶瓷等；按鋪設方式分，有地面直接鋪設的

22、和架空的活動地板。可根據實際需要和成本決定。如需要在地面走多種電纜、渠道的環境如計算機防選擇架空鋪設的活動地板比較好下左圖是一些防靜電地板。防靜電臺墊主要是防靜電復合膠板，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，導電物質是抗靜電劑；底層為黑色，導電物質是碳黑。 編輯ppt28靜電的防護與控制n上述三大類制品外，還有其他一些防靜電制品，如防靜電電烙鐵、防靜電座椅、椅套、防靜電維修包等。其中防靜電烙鐵在后工序和維修中很常用。一般的電烙鐵在焊接靜電敏感元器件時需要拔掉電源，而防靜電烙鐵采用直流溫壓電源，發熱元件多選用具有恒溫特性、靜電電電容小的材料，可極大地降低各種干

23、擾雜信號。另外，烙鐵還可作靜電接地，可進一步消除烙鐵頭上的各種信號。所以，焊接時無需拔掉電源頭。n 另外還有：離子風機：n 構成：直流高壓電源（或放射源）電暈放電器送風系統；n特點：離子風機是一種可以提供平衡離子氣流的，寬范圍集中區域的桌上型離子消除器，可消除或中和寬范圍集中目標或不易接觸區域的靜電荷。是精密電子產品，電子組裝線，醫藥制程組裝線，印刷，包裝和細小產品成型的理想靜電消除器，風量可以在45CFM-110CFM之間連續調節，離子平衡電壓0V（+/-10V）。n使用SL-001臺式離子風機所產生的離子風速覆蓋目標范圍，風速覆蓋范圍在40*60CM，風速中和靜電時間由多種因素決定，是決定離子風機的距離和風速。工作區域要離子風機覆范圍內，離子風機需調至最大風速。編輯ppt29編輯ppt30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防護的符號,用來表示該物體經過專門設計具有靜電防護能力編輯ppt31不僅表示靜電場, 同時也包括電ESD的閃電符號的標準含義是指電力供電的高壓對人體有危險不應該用此符合于ESD編輯ppt32防靜電的標示規范周轉箱，物料車，防靜電提示貼電子零件盒，防靜電提示貼斑馬線區域防靜電提示