靜電防護基本知識2009.03.26

鄒維闖

目錄第一部分:靜電的基本概念第三部分:靜電的危害第二部分:靜電的產生第四部分:工廠防靜電基本要求第五部分:防護靜電的基本設備及材料第六部分:靜電的防護及注意事項第七部分:防靜電器材基本配置1.定義﹕靜電就是靜止的電荷。在物體的表面均勻分布且相對靜止的正電

荷或負電荷的簡稱。任何物質都是由原子組合而成﹐而原子的基本結構為質子﹑中子及電子(如圖1所示)。質子與中子因質量較高﹐結合力強﹑不易分離﹐緊密聚在一起稱為原子核。電子之質量甚小﹐環繞於原子核外。依其電氣的特性﹐科學家們將質子定義為正電﹐中子因不具電氣特性﹐稱不帶電﹐電子的電氣特性與質子相反﹐為帶負電。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﹐所以對外表現為中性不帶

電。但是電子環繞於原子核周圍﹐一經外力即脫離軌道﹐離開原來的原子A﹐而投入其祂的原子B﹐A原子因缺少電子而帶有正電現象﹐稱為陽離子﹐B原子因有多余電子而呈帶負電現象﹐稱為陰離子(如圖2所示)。造成不平衡電子分布原因即是電子受外力而脫離軌道﹐這個外力包含各種能源(如動能﹑位能﹑熱能﹑化學能…….),任何兩個不同材質的物體接觸後再分離﹐即可產生靜電(如圖3所示)一.靜電的基本概念--+

+-++++圖1.原子結構陽離子陰離子圖

2.原子的形成--++-圖3,物體接觸後再分離﹐既能產生靜電+++++++++++++++++-----------------

2.靜電釋放(ESD)﹕在靜電電場的作用下﹐靜電電荷的快速轉移稱靜電釋放。

3.靜電敏感特性(ESDS)﹕元件容易被釋放的靜電損壞的特性﹐如IC﹑場效管都是ESDS元件。

4.ESD相關專有名詞及定義:

ESD-Safe/Anti-Static:本身很難產生靜電的材質ESD-Dissipative:本身可以自行排放靜電於空氣中的材質導電體:<105

/單位面積半導電體(有接地):105

~109/單位面積半導電體(無接地):1010~1012/單位面積絕緣體:>1012/單位面積C.G.P.:共同接地點E.P.A.:靜電保護區EN100-015-1:歐洲標準靜電防護規格

4.電傳導﹕靜電傳導也就是電荷的轉移。

在日常生活中﹐可以從以下多方面感覺得到靜電

------閃電

------冬天在地墊上行走以及接觸把手時的觸電感

------在冬天穿衣時所產生的辟啪聲1.摩擦靜電﹕由兩種材料接觸相互摩擦產生的電荷﹐如梳子梳頭發能產生靜

電。2.分離靜電﹕由材料快速分離造成外層正負電荷分離而產生﹐如折斷鐵絲。3.電場感應﹕在具有電場的環境內導體材料感應出電荷﹐如在車間導體材料

靠近電源。二﹑靜電的產生5.電子工廠中常見的靜電產生源﹕工作檯面

:磨光、油漆、及上臘地板

:尤其是塑膠地板或地毯椅子

:木質、塑膠、或纖維質衣服

:尼龍及一般布料其他

:塑膠墊子、文件夾等

這些都似乎對我們沒有影響﹐但它對電子元件及電子線路板有很大的沖擊在生產線上可能產生的靜電電壓:三﹑靜電的危害1.微粒污染﹕在潔淨室里﹐使直徑在0.1-1.0微粒之間的顆粒沉積的主要原

因是靜電。2.ESD失效﹕靜電釋放時﹐當放電電流過大﹐產生過高熱能﹐將會擊穿集成

電路的內部線路。3.ESD失效的潛伏性﹕有時ESD並沒有把半導體完全破壞﹐而只把元件某部分

的品質降低﹐具有內在潛伏的危害。4.ESD失效的潛伏性問題在任何場合都會發生。5.潛伏性的ESD問題將會起來﹐加深損壞的嚴重性。6.潛伏性的ESD問題在運送ESD元件中也會產生。7.靜電可能造成﹕（1）增加成本（2）降低產品質量（3）引致客戶不滿而影響公司信譽四、工廠防靜電基本要求1、靜電防護的基本原則:a、抑制靜電荷的積聚。

b、迅速、安全、有效地消除已經產生的靜電荷。2、防靜電工作區場地:

（1）、地面材料

a、禁止直接使用木質地板或鋪設毛、麻、化纖地毯及普通地板革。

b、應該選用由靜電導體材料構成的地面，如防靜電活動地板或在普通地面上鋪設防靜電地墊，并有效接地。

c、允許使用經特殊處理過的水磨石地面，如事先敷設地線網、滲碳或在地面噴涂抗靜電劑等。（2）、接地

a、防靜電系統必須有獨立可靠的接地裝置，接地電阻一般應小于

10Ω，埋設與檢測方法應符合GBJ97的要求。

b、防靜電地線不得接在電源零線上，不得與防雷地線共用。

c、使用三相五線制供電，其大地線可以作為防靜電地線（但零線、地線不得混接）。

d、接地主干線截面積應不小于100mm2；支干線截面積應不小于

6mm2；設備和工作臺的接地線應采用截面積不小于1.25mm2的多股敷塑導線，接地線顏色以黃綠色線為宜。

e、接地主干線的連接方式應采用釬焊。

f、防靜電設備連接端子應確保接觸可靠，易裝拆，允許使用各種夾式連接器，如鍔魚夾、插頭座等。（3）、天花板材料應選用抗靜電型材料制品，一般情況下允許使用石膏板

制品，禁止使用普通塑料制品。（4）、墻壁面料應使用抗靜電型墻紙，一般情況下允許使用石膏涂料或石灰涂料墻面，禁止使用普通墻紙及塑料墻紙。（5）

、濕度控制

a、防靜電工作區的環境相對濕度以不低于50%為宜。

b、在不對產品造成有害影響前提下，允許使用增濕設備噴灑制劑或水，以增加環境濕度。

c、計算機房的濕度應符合GB2887中的有關規定，類似的機房也應符合此規定。（6）

、區域界限

防靜電工作區應標明區域界限，并在明顯處懸掛警示標志，警示標志應符合GJB1649規定，工作區入口處應配置離子化空氣風浴設備。靜電防護標示‘靜電敏感”標示此產品或區域內為靜電敏感元件，拿取時必須做好防護措施。

“靜電保護”標示此產品是專為靜電防護所設計

（7）

、電荷源防靜電工作區內禁止使用及接觸易產生靜電荷的電荷源（如下表）。類別電荷源工作臺表面油漆或浸漆表面，普通塑料貼面，普通乙烯及樹脂表面地板塑料及普通地板革，拋光打蠟木地板。普通乙烯樹脂工作服，帽，鞋普通滌綸，合成纖維及尼龍面料，塑料及普通膠底鞋操作工具及設備普通塑料盒，架，瓶，盤用品及紙制品，普通泡沫及一般移動工具，壓縮機，噴射設備，蒸發設備等3、電子產品防靜電設施:

（1）、靜電安全工作臺

a、靜電安全工作臺是防靜電工作區的基本組成部分，它由工作臺、防靜電桌墊、腕帶接頭和接大地線等組成。

b、防靜電桌墊上應不少于兩個腕帶接頭，一個供操作人員使用，另一個供技術人員，檢驗人員或其它人員使用。

c、必要時，靜電安全工作臺上應配備離子風靜電消除器。

d、靜電安全工作臺上不允許堆放塑料盒（片）、橡皮、紙板、玻璃等易產生靜電的雜物，圖紙資料等應裝入防靜電文件袋內。

（2）

、防靜電腕帶直接接觸靜電敏感器件的人員均應戴防靜電腕帶，腕帶應與人體皮膚有良好接觸，腕帶必須對人體無刺激、無過敏影響，腕帶系統對地電阻值應在106～108Ω范圍內。

（3）、防靜電容器在電子設備研制生產過程中，一切貯存、周轉SSD的容器（元器件袋、轉運箱、印制板架、元器件存放盒等）應具備靜電防護性能。不允許使用金屬和普通塑料容器。必要時，存放部件用的周轉箱應接地。

（4）

、離子風靜電消除器消除絕緣材料表面的靜電荷應使用離子風靜電消除器。

（5）、防靜電工作服

a、進入防靜電工作區或接觸SSD的人員應穿防靜電工作服，防靜電工作服面料應符合GB12014規定。

b、在相對濕度大于50%的環境中，防靜電工作服允許選用純棉制品。（6）、防靜電工作鞋進入防靜電工作區或接觸SSD的人員應穿防靜電工作鞋，防靜電工作鞋應符合GB4385的有關規定。一般情況下允許穿普通鞋，但應同時使用導電鞋束或腳跟帶。

（7）

、防靜電運輸車轉運SSD或含有SSD的整、部件時，應采用有防靜電性能的運輸車。五、防護靜電的基本設備及材料市場種類繁多,品質差異極大WRS-10特色:1.可調式,鍍銀絲材質2.抗過敏、超低抗阻(10)3.傳導性最佳,產品壽命長4.臺灣、英國專利設計,防止二次ESD靜電腕帶靜電腕帶測試器靜電腕帶屬消耗品,有一定壽命應定期測試,以確保腕帶發揮正常作用WRST-1T-A特色:1.掛牆式或可攜式兩用2.新式面板設計,操作簡易WRST-1T-A腕帶型靜電排放監視器腕帶測試有其空窗期OK-8002特色:1.世界五國專利,集合腕帶、腕帶測試器與手錶“三合一”2.24小時監視,確保靜電排放正常3.極適合高價值、高敏感的電子產品4.金屬內緣材料,導電性佳,不產生纖維絲,尤適合淨房5.0伏迴路設計,不以人體測試導電阻抗,符合最新環保要求接地系統監視器您如何確保廠房接地確實?如果廠房接地突然故障,則所有靜電防護措施皆屬“白做工”OK-8405的特色:1.24小時自動監視報警2.接地正常時提供保險,接地

出狀況時立刻警告3.可選擇採用英規、日規或臺規4.操作簡易,彌補靜電接地配備的

唯一盲點靜電測試儀器ACL-800ACL-600SRM-100-OKLCD顯示表面電阻測試表量測電阻係數:103~1012ohms/sq相對濕度:10%~90%RH溫度:0℃~37.7℃精確度:103~108ohms/sq,±5%109~1012ohms/sq,±5%尺寸:15”*12”*4”重量:14

pounds靜電電位檢測表精確度:±5%尺寸:14?”*9”*31/3”重量:2

pounds表面抗阻測試表精確度:±5%尺寸:5”*3”*1”重量:6ounces測量範圍

:103~1012ohms/square靜電包裝防護材料導電搬運箱防靜電桌墊4500防靜電液適合用於IC包裝和運輸上及對於靜電引敏感度高的零件.顏色:黑色材料:天然和人造橡膠與導電碳顏色:上層綠色,下層黑色厚度:2mm表面阻抗: 上層:108-109/sq

下層:103-105/sq靜電消失測試:5000V至OV<2秒鐘操作溫度:從負20度到70度C附1M接地線尺寸:80cm*1000cm*2mm100cm*1000cm*2mm(10M/捲)120cm*1000cm*2mm容量:1加侖/2加侖/5加侖表面抗阻:107~109ohms/sq每加侖可塗覆面積:20002呎~25002呎靜電防護用品防靜電手套OK-GN001(Nitrile)

防靜電指套OK-FC001

防靜電腳環OK-HS001顏色:白色尺寸:大/中/小材質:淨房/手術房用,無粉Nitrile顏色:白色、粉紅色尺寸:超大/大/中/小材質:100%超耐自然橡膠,不含矽油表面阻抗:(ohms/square):最大1011外型:D型環扣材質:單一導電橡膠材質罩環表面阻抗:

外層導電表面阻抗(黑色):104

內層導電表面阻抗(藍色):109

導電織帶(藍色):103含1Meg電阻包裝與運輸材料

導電印刷袋導電棧板

六、靜電的防護及注意事項1、那些地方應防護靜電?供應商入庫檢驗入庫自動/手動插件焊接運送運送運送運送流水線運送運送運送運送組裝線測試及檢驗包裝出貨運送運送運送客戶運送電子工廠作業流程:2、我們為何必須做靜電防護?因為:靜電是無所不在,只是程度不同靜電放電是微電子元件最大的、是防不勝防的敵人靜電放電最大的傷害不是立即將產品打壞,而是將產品變成“危險良品”的半不良品,使得產品在客戶手中產生嚴重的可靠性問題,或“突然故障”的巨大災難!依據美國、歐洲、及日本電子產品製造商的實際經驗,如果他們在產品組立封裝過程或處理零件時,實施了嚴格的防靜電防護,成品良率一定顯著提高。3、如何進行靜電防護一般守則:a.必須只在防護靜電區中處理對靜電敏感的元件b.所有對靜電敏感的元件都必須以防靜電包裝袋來包裝與運送,以防止靜電放電所產生的傷害c.所有人員都必須施以適當的靜電防護講習,所有防靜電區都應貼上明確的警示標語d.以上三點也需所有供應商通力配合實用守則:a.在靜止、有接地的工作環境中:

使用手環、靜電、指套、桌墊等全套配

備.b.在元件或人員須經常移動的工作環境中:

使用排放靜電或防靜電的包裝容器,並視情 況使用離子風扇以調節空氣中的靜電量。4、對靜電敏感的元件MOS :金屬氧化半導體JFET :接面場效半導體ECL :射級控制邏輯MR/GMR :磁錄/巨型磁錄元件LSI/VLSI :大型積體電路5、組裝SMT/PC板時應注意的靜電防護措施

1）確實保證您廠房的接地沒問題,而且廠房接地到您

生產線上的接地暢通無阻(使用OK-8405).2）教育所有作業員及領班,認識正確的防靜電措施.3）線上所有的作業員一律配戴靜電腕帶,領班未戴上

腕帶前,不可觸摸PC板(使用WRS-10).4）每天至少一次(例如:進廠時),定期檢查靜電腕

帶(使用WRST-1T-A).5）如果生產的是高價值、高靜電敏感的電子產品,則

應使用隨時監測靜電排放的腕帶監視器

(使用OK-8002).6）儘可能配戴防靜電手套或指套(使用OK-GN001).

7）把所有焊接及測試儀器適當地接地.

8）儘可能使用防靜電的工作檯工具,例如:控溫烙

鐵、IC夾子、吸錫線槍、清潔滴瓶或吸煙器等…(使

用OK手工具系列).

9）生產線工作檯鋪設靜電桌墊,周圍地面上鋪靜電地墊

(使用OK桌墊/地墊).

10）使用排放靜電或不產生靜電的容器盒來運送所有對

靜電敏感的元件或半成品(使用OK元件運送盒).

11）避

免使用塑膠手柄的工具,並把所有不用的塑膠品

移離工作區.

12）如果一些塑膠或產生靜電的笨重設備無法移走,應

考慮使用離子產生器,經由空氣中和其表面的靜電

(使用OK離子風扇).6、防靜電注意事項1）所有接觸PCB的人員必須正確佩帶靜電手環.2）必須在防靜電設施的工作臺進行PCB裝配﹐插