靜電防護管理

此課件的目的是讓大家認識到靜電的危害性，提高靜電防護的意識，把靜電的危害降到最低。課程中共包括靜電相關概念、靜電的產生、靜電的危害、靜電的特點、靜電防護的方法、靜電防護的器材、靜電防護的目的共七大方面。

靜電相關概念1靜電的產生2靜電的危害3靜電的特點4靜電防護的方法5靜電防護的器材6靜電防護的目的7目錄

1靜電相關概述

1.1靜電：靜電是一種電能，它存在于物體表面，是正負電荷失衡的一種表現，既物體表面過剩或不足的靜止的電荷。1.2靜電場：靜電在其周圍形成的電場。1.3靜電放電：兩個具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場感應引起兩物體間的靜電電荷的轉移。靜電電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質而進行放電的現象就是靜電放電。1.4靜電敏感度：元器件所能承受的靜電放電電壓。1.5靜電敏感器件：對靜電放電敏感的器件。1.6接地：電氣連接到能供給或接受大量電荷的物體，如大地，船等。1.7中和：利用異性電荷使靜電消失。1.8防靜電工作區：配備各種防靜電設備和器材，能限制靜電電位，具有明確的區域界限和專門標記的適于從事靜電防護操作的工作場地。1.9相關縮寫詞：ESDelectrostaticdischarge靜電放電ESDSelectrostaticdischargesensitive靜電放電敏感EPAelectrostaticdischargeprotectedarea防靜電工作區EBPearthbondingpoint接地連接點2靜電的產生人體在日常生活中，會與所穿的衣服、鞋帽、手套產品生產摩擦，并且衣服與周圍物體之間、鞋子與地板之間、手與工件之間等都可產生磨擦。此外，當人體靠近帶電物體時，也會感應出大小相等、符號相反的電荷以及帶電顆粒的吸附，所有這些都是人體產生靜電電荷的誘因，進而通過傳導和靜電感應，最終使人體呈帶電狀態。物質都是由分子組成，分子是由原子組成，原子由帶負電荷的電子和帶正電荷的質子組成。在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數量相同，正負平衡，所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環繞于原子核周圍，一經外力即脫離軌道，離開原來的原子A而侵入其他的原子B，A原子因缺少電子數而帶有正電現象，稱為陽離子、B原子因增加電子數而呈帶負電現象，稱為陰離子。(如圖所示)

造成不平衡電子分布的原因即是電子受到外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量(如動能、位能、熱能、化學能……等)在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電。當兩個不同的物體相互接觸時就會使得一個物體失去一些電荷使電子轉移到另一個物體使其帶正電，而另一個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。所以物體與其它物體接觸后分離就會帶上靜電。通常在從一個物體上剝離一張塑料薄膜時就是一種典型的“接觸分離”起電，在日常生活中脫衣服產生的靜電也是“接觸分離”起電。

固體、液體甚至氣體都會因接觸分離而帶上靜電。為什么氣體也會產生靜電呢？因為氣體也是由分子、原子組成，當空氣流動時分子、原子也會發生“接觸分離”而起電。所以在我們的周圍環境甚至我們的身上都會帶有不同程度的靜電，當靜電電荷積累到一定程度時就會發生放電。人體表面電阻：干燥一般為100-600KΩ，潮濕狀態為11KΩ。靜電電壓一般應小于100V，特殊情況應小于25V。下表為日常用物品、人表面的靜電電位：

名稱芯片工作臺面操作人員靜電電位5V35V100V3靜電的危害

由于體積小、集成度高的器件越來越得到大規模生產，從而導致導線間距越來越小，絕緣膜越來越薄，致使耐擊穿電壓也愈來愈低。靜電電場（StaticElectricField）和靜電電流（ESDcurrent）成為這些高密度元器件的致命殺手。雖然靜電放電的能量較小，但其放電波形很復雜，控制起來也比較麻煩，另外，其危害性也較大，一般有以下三個方面。3.1靜電對電子系統的影響ESD屬于脈沖干擾，對某電子設備進行6000V靜電接觸放電，可在設備內部許多位置（例如工作地、-48V電源、+5V電源等處）測量到一個幅值為幾十伏的干擾脈沖，正是這個干擾脈沖，引起了信息出錯，邏輯電路翻轉，導致設備的故障；ESD也可產生頻帶幾百千赫～幾十兆赫、電平高達幾十毫伏的電磁脈沖干擾，當脈沖干擾耦合到計算機和低電平數字電路時，也會引起了信息出錯，邏輯電路翻轉，導致設備的故障。

3.2靜電對器件的影響3.2.1由于靜電的力學效應，很容易使工作場所的浮游塵埃吸附于芯片表面與各引腳，改變線路間的阻抗，影響產品的良好性能與壽命。3.2.2靜電放電可能造成電子元器件硬擊穿或者軟擊穿，硬擊穿是一次性造成元器件的永久性失效，如器件的輸入與輸出開路或短路。軟擊穿則可使器件的性能劣化，并使其指標參數降低而造成故障隱患。3.3靜電對人體的影響人體帶電放電時，人體會有不同程度的反映，這種反映稱為電擊感度。當人體受到靜電電擊時，雖不會發生重大生理障礙，但可能造成人體遭電擊而降低工作效率和引起二次破壞(如元器件損壞)等。有關人體放電電擊感度如下表所示：人體電位(KV)電擊感度1.0無感覺2.0手指外側有感覺，發出微弱的放電聲2.5有針刺的感覺，但不疼4.0有針深刺的感覺，手指微疼，見到放電微光6.0手指感到劇疼，手腕感到沉重10.0手指感到劇疼，手腕感到麻木12.0手指劇麻，整個手感到被強烈電擊4靜電的特點4.1隱蔽性

人體不能直接感知靜電，除非發生靜電放電，但發生靜電放電，人體也不一定能有電擊的感覺。4.2潛伏性

有些電子元器件受到靜電損傷后性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會給器件造成內傷而形成隱患，而且增加了器件對靜電的敏感性。已產生的問題并無任何方法可治愈。4.3隨機性

電子元件什么情況下會遭受到靜電破壞呢？可以這么說，從一個元件生產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，即靜電的產生和放電都是瞬間發生的。4.4復雜性

靜電放電損傷分析工作，因電子產品的精細，微小的結構特點而費時、費事、費錢，要求較復雜的技術往往需要使用掃描電鏡等精密儀器，即使如此有些靜電損傷現象也難以與其他原因

造成的損傷加以區別，使人誤把靜電損傷失效當作其它失效，這是對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸咎于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺的掩蓋了失效的真正原因。4.5嚴重性

ESD問題表面上看來只影響了制成品的用家，但實際上亦影響了各層次的制造商，如：保用費、維修及公司的聲譽等等。5靜電防護的方法

防靜電主要是防止靜電放電。控制靜電放電主要從控制靜電的產生和控制靜電的消除兩方面入手。主要有以下幾種方法：5.1工藝控制法：目的是在生產過程中盡量少地產生靜電荷。主要是控制工藝過程和工藝過程材料的選擇。5.2泄露法：目的是使靜電荷通過泄露達到消除。泄露是通過接地進行的，接地是直接將靜電過一條線的連接泄放到大地，這是防靜電措施中最直接最有效的，對于導體通常用接地的方法。5.3靜電屏蔽法：受用接地的屏蔽把帶電體與其他物體隔離開，這樣帶電體的電場將不影響周圍其它物體。5.4復合中和法及其他：通過復合中和法來達到靜電荷的消除。

6靜電防護的器材在防靜電材料和防靜電設施中，均是按以上幾種方式派生出來的產品，可分為防靜電儀表，接地系統類防靜電產品，屏蔽類防靜電包裝、運輸及儲存防靜電材料，中和類靜電消除設備，以及其它防靜電用品。6.1防靜電儀表6.1.1手腕帶/腳帶/防靜電鞋綜合檢測儀－用途：用于檢測手腕帶，腳帶，防靜電鞋是否符合要求。測試腳帶及防靜電鞋時，需增加一塊金屬板及儀表連接的導線。6.1.2除靜電離子風機檢測儀－用途：定期對離子風機平衡度和衰減時間進行檢測及校驗以確保離子風機工作在安全的指標范圍。6.1.3靜電場探測儀－用途：測量靜電場以反映靜電的存在，以電壓形式讀數，用來測試環境的靜電強度。一般受環境影響和靜電瞬間特性，很難真實反映實際情況。6.1.4靜電屏蔽袋測試儀－用途：用于檢測靜電屏蔽袋的屏蔽效果。6.1.5表面電阻測量儀－用途：用于測量材料表面電阻，體積電阻。6.2接地類防靜電器材6.2.1防靜電手腕帶：廣泛用于各種操作工位，手腕帶種類很多，建議一般采用配有1兆歐姆電阻的手腕帶，線長應留有一定余量。(防靜電手環是由緊貼手腕的不銹鋼外殼通過線內1MΩ電阻由導線,鐵夾接地。目的是既要隨時泄放掉人體上的靜電，又要防止快速放電產生的火花，對靜電敏感器件造成損害，并起隔離作用。無繩手腕帶采用尖端放電，利用螺絲作電位歸零功能（接地）,其不適用于對靜電防護要求較高的場合，有繩手腕帶采用導線串接1M歐姆的電阻接入大地，防靜電效果比無繩手腕帶好，適用于對防靜電要求較高的場合。)6.2.2防靜電手表：需要其它防靜電措施的補救（如：增設離子風機，戴防靜電腳跟帶等）才能取得較好的防靜電效果。6.2.3防靜電腳帶/防靜電鞋：廠房使用防靜電地面后，應配戴防靜電鞋帶或穿防靜電鞋，建議車間以穿防靜電鞋為主，可降低灰塵的引入。操作人員再結合配帶防靜電手腕帶效果將會更佳。6.2.4防靜電臺墊：用于各工作臺表面的鋪設，各臺墊串上1兆歐電阻后與防靜電地可靠連接。

(防靜電橡膠綠色面為防靜電產生層,電阻較大，表面電阻108~1010Ω。防靜電橡膠的黑色面電阻較小，表面電阻104~106Ω，與綠色面良好連接，可保妥善接地，起靜電屏蔽和泄放作用。)6.2.5防靜電地板：防靜電地板分為：PVC地板、聚胺脂地板、活動地板。(最規范的防靜電地板是類似防靜電橡膠的復合結構，下層為導電層與防靜電地線連在一起，上層為絕緣防靜電產生層，不會因行走的磨擦產生靜電。)同時地板可涂抹防靜電蠟和防靜電油漆，防靜電蠟可用于各種地板表面增加防靜電功能及使地板更加明亮干凈，防靜電油漆可用于各種地板表面，也可涂于各種貨架，周轉箱等容器上。

6.3屏蔽類防靜電包裝運輸及儲存材料6.3.1防靜電周轉箱、防靜電元件盒：用于車間單板和部件的周轉，運輸及儲存。6.3.2防靜電屏蔽袋：用于單板和部件的包裝、運輸和儲存，具有一定的防潮效果。6.3.3防靜電膠帶：用于各種包裝箱等。6.3.4防靜電IC料條及IC托盤：用于生產車間IC元器件的儲存、搬運。禁止在使用前，露天存放IC，或拆開包裝運輸。6.3.5防靜電貨架、手推車及工作臺：防靜電貨架、手推車廣泛用于電子裝配車間的單板、部件的周轉，搬運等。防靜電貨架及工作臺要有防靜地連接，手推車上的防靜電墊應有金屬鏈與防靜電地接觸。6.3.6防靜電工作服工作鞋：在具有靜電敏感元器件，