靜電防護培訓

-------原理篇2023/7/71介紹靜電基礎知識靜電控制的原理電子工業中的靜電防護日常工作中的注意事項2023/7/72靜電基礎知識何為靜電？

為何要防靜電？靜電在電子工業中的危害

相關術語2023/7/73何為靜電？靜電是一種客觀的自然現象,它是正、負電荷在局部范圍內失去平衡的結果。它是留存于物體表面，處于相對穩定狀態的電荷。具有高電位、低電量、小電流和作用時間短的特點。2023/7/74靜電產生的方式有很多，常見的有摩擦、接觸、流動、感應等。在電子工業生產使用環境中存在許多靜電源，典型的靜電源有工作臺、工作椅、普通的工作鞋、普通的塑料包裝材料、塑料托盤、零件盒、高速熱風（熱風槍、壓縮機、回流焊爐）等。其中，人是最為常見的靜電源！2023/7/75靜電起電極性序列表2023/7/76為何要防靜電？

在電子工業中，隨著現代電子信息技術的迅猛發展，不斷要求電子產品日益向輕、薄、短、小、高密度等方向發展，導致集成電路的集成度不斷提高。隨著集成度的不斷提高，集成電路的內絕緣層越來越薄，其連接導線寬度與間距越來越小。2023/7/77典型的靜電電壓

靜電電荷源測得的電壓（V）10%--20%RH65%--90%RH走過地毯350001500在聚烯烴類塑料地面行走12000250工作臺旁操作的工人6000100翻動聚乙烯膜封皮的說明書7000600從工作臺拾起普通聚乙烯袋200001200墊有聚氨酯泡沫的工作椅1800015002023/7/78部分元器件的擊穿電壓范圍器件類型

靜電破壞電壓(V)

器件類型

靜電破壞電壓(V)

VMOS30-1800運算放電器190-2500MOSEET100-200JEFT140-1000GaAsFET100-300SCL680-1000PROM100STTL300-2500CMOS250-2000DTL380-7000HMOS50-500肖特基二極管300-3000E/DMOS200-1000雙極型晶件管380-7000ECL300-2500石英壓電晶體器件<100002023/7/79

由上表可以看出在電子產品的實際生產和運輸、存儲等流轉過程中所產生的靜電電壓遠遠超過其閾值。為此，往往在電子產品的流轉過程中，器件就會因為某一個過電壓而產生硬（或軟）擊穿現象，使之失效或嚴重影響產品的可靠性。2023/7/710電子器件損失統計

電子工業的ESD（靜電放電）問題往往不會造成人員的傷亡，不容易引起人們的重視，但其所造成的經濟損失缺遠遠超過ESD爆炸燃燒事故所帶來的損失。據不完全統計，我國每年靜電造成電子行業直接經濟損失超過了10億元人民幣。

StephenHalperin曾在文章——《GuidelinesforStaticControlManagement》中指出，因靜電造成的電子產品的平均損壞率為8%~33%。2023/7/711

有關單位對上海市多家電子企業的調查表明，MOS器件的4%~10%左右，是因ESD而失效的。靜電造成的電子產品的平均損壞率：部門平均損壞率（%）制造廠16~27承銷商8~4用戶27~332023/7/712——車間維修記錄

共有1740次未出廠產品的維修記錄，器件損壞原因的有868例，其中SSD損壞的有306例，占器件損壞的35.3%。主要損壞的SSD有光耦、晶振、ARM、DSP、液晶屏及其他集成電路，主要損壞的半成品有主板、波形板、VFD顯示板、ARM板、DSP板、電源驅動板、功率板、測控板等。2023/7/713靜電在電子工業中的危害靜電對元器件損害的形式：靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻（縮短壽命）。靜電放電破壞，使元件受損不能工作(完全破壞)。靜電放電電場或電流產生的熱，使元件受傷（潛在損傷）。靜電放電產生的電磁場幅度很大（達幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對電子產品造成干擾甚至損壞（電磁干擾）2023/7/714靜電對器件擊穿的形式：（1）硬擊穿：元器件功能完全損壞，失去功能。（2）軟擊穿：有些靜電敏感器件遭至靜電輕微擊傷后不易發現，只有經過多次周轉，甚至已隨電子產品投入正式使用后，才會發現這種輕微的擊傷現象稱之為軟擊穿。軟擊穿不進行全面測試是發現不了的，在一定條件下會導致器件的失效，后果比硬擊穿更為嚴重。2023/7/715靜電對電子產品損害特點(1)隱蔽性人體不能直接感知靜電除非發生靜電放電,但是人體感知的靜電放電電壓為2－3KV(2)潛在性有些電子元器件受到靜電損傷后短時間內性能可能沒有明顯的下降。2023/7/716(3)隨機性

靜電的產生具有隨機性，從一個元件產生一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅(4)復雜性

靜電放電損傷的失效分析工作，要求較高的技術并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。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他失效。2023/7/717相關術語靜電物體表面過剩或不足的處于相對穩定狀態的靜止電荷。靜電放電（ESD）靜電電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質而向空氣或周圍低電位物體發生接觸或非接觸式放電使帶電體電荷部分或全部消失的現象。2023/7/718靜電敏感度元器件所能承受的靜電放電電壓值。靜電敏感器（SSD）對靜電放電敏感的器件。靜電電場感應當導體和電介質置于靜電場中時，會在其表面感應出正和負的靜電荷。2023/7/719泄放將靜電荷安全傳導到地。中和利用異性電荷使靜電消失。接地電氣連接到能提供或接受大量電荷的物體上（如大地、艦船或運載工具金屬外殼等）。2023/7/720防靜電工作區由各種防靜電設施、器件及明確的區域界限形成的工作場地。導靜電材料表面和體積電阻率分別小于1x107Ω、1x106Ω.m的材料為導靜電材料。（GB12158《防止靜電事故通用導則》規定）2023/7/721靜電耗散材料表面電阻和體積電阻在1x105Ω以上，但低于1x1011Ω的材料為靜電耗散材料。（IEC61340-5-1規定）靜電絕緣材料表面和體積電阻1x1011Ω以上的材料為靜電絕緣體。（IEC61340-5-1規定）2023/7/722靜電控制原理靜電耗散與泄露靜電中和靜電屏蔽與接地環境增濕2023/7/723

從前面的分析可知靜電是由于物體接觸分離，甚至沒有接觸的感應等方式產生的，就連我們周圍的空氣也是由原子組成的，當這些空氣流動時也會產生靜電，可以說：在任何時間、任何地點都可能產生靜電。要完全消除靜電幾乎不可能的，但可以采取一些措施控制靜電在不危害的程度之內。2023/7/724靜電控制的主要措施有：

靜電的泄漏和耗散、靜電中和、靜電屏蔽與接地、增濕等。2023/7/725靜電耗散及泄露靜電耗散是將電子生產用的各類用品用ESD防護材料（靜電防護材料）來制備。當因各種原因在其上產生靜電時，通過靜電耗散使靜電荷不能在用品上某點或某區域積累，降低單位面積的靜電電量，從而起到降低靜電電位作用，防止靜電放電的發生。例如，我們使用的防靜電元件盒、防靜電的包裝材料等就是用的靜電耗散原理。2023/7/726

靜電泄露是經帶電體上的電荷通過內部和表面等途徑，而使之部分或全部消失的現象。例如，我們將工作臺鋪防靜電臺墊并將臺墊進行接地處理就是為了將臺墊及臺墊上的物體產生的靜電及時的泄放掉，還有有繩的防靜電手腕就是為了將人體的靜電荷盡快的泄放到大地。2023/7/727靜電中和靜電中和就是帶電體上的電荷與其內部和外部相反符號的電荷（電子或離子）的復合而使所帶靜電荷部分或全部消失的現象。靜電中和措施是通過金屬放電針或放射線使空氣電離產生正負離子與靜電源上的正負電荷中和，從而消除靜電源上積累的靜電。2023/7/728靜電屏蔽與接地

靜電屏蔽是利用電磁屏蔽原理將一個區域封閉起來，使靜電場被封閉在密閉殼中不對外界產生影響（主動靜電屏蔽）或者將被保護物體放圖空腔導體內免受外界電磁場的影響（被動靜電屏蔽）。。注意：主動屏蔽時必須使屏蔽體接地才能取得屏蔽效果，同時屏蔽體應呈全封閉狀態，不得留有空洞。2023/7/729環境增濕環境相對濕度增加，則非導體材料表面的電阻減少，使物體積聚的靜電荷可以更快的泄露。例如，放置在相對濕度在90%環境中紙的表面電阻大約在1*109Ω左右，而同樣的紙放置在相對濕度40%以下時，表面電阻可達1*109Ω以上。為對靜電達到最佳的控制，環境的相對濕度硬保持在55%～75%范圍之內。2023/7/730典型的靜電電壓

靜電電荷源測得的電壓（V）10%--20%RH65%--90%RH走過地毯350001500在聚烯烴類塑料地面行走12000250工作臺旁操作的工人6000100翻動聚乙烯膜封皮的說明書7000600從工作臺拾起普通聚乙烯袋200001200墊有聚氨酯泡沫的工作椅1800015002023/7/731電子工業中的靜電防護

靜電防護原則EPA組成及要求2023/7/732靜電防護原則1）抑制靜電荷的積累；2）迅速、安全、有效地消除已經產生的靜電荷。2023/7/733EPA組成及要求

防靜電工作區（electrostaticdischargeprotectedareaEPA）定義：配備各種防靜電裝備（用品）和設置接地系統（等電位連接）、能限制靜電的積累和電位、具有確定邊界和專門標記的生產、維護、存儲、使用、裝配SSD的場所。2023/7/734EPA硬件組成和要求人體靜電防護用品有：防靜電工作服、防靜電鞋（鞋束）、手腕帶、手套（指套）、帽子、襪子等。2023/7/7352023/7/736防靜電物流傳遞用品有：防靜電包裝（盒、箱、托盤等）、充填材料（泡沫材料、發泡材料）、運轉車、周轉器具、存放柜（架）、傳輸帶等。2023/7/7372023/7/7382023/7/739防靜電地坪：地坪可以是多種類型，像PVC地板磚，高架防靜電活動地板、環氧樹脂類、橡膠（塑）地面、瓷磚、地毯、水泥類等。2023/7/740防靜電操作系統有：工作臺、工作椅、工具類（電烙鐵、吸錫器、分路棒、維修工具、刷子、夾具、氣動或電動工具）等。2023/7/7412023/7/742防靜電接地系統：防靜電獨立接地系統或與其他幾種接地共用接地系統。環境控制系統：溫度和濕度控制設備、環境潔凈度控制系統（含風淋室等）、防塵抹布、粘塵墊等，電磁防護設施（根據實際要求確定）。專用生產裝聯設備：采取防靜電措施的生產裝聯設備（烘箱。波峰焊機。插裝機、超聲清洗機、噴漆設備、高壓設備等）。2023/7/743特殊防靜電用具（品）：各類靜電消除器（離子風、放射性、離子柵靜電消除器、靜電消除刷等）、防靜電劑（噴劑、蠟、膠等）。通常這類用品的配置或使用，根據實際需要來確定。2023/7/744靜電測量（監控）系統：常用的有非接觸或接觸式靜電壓表、高阻測試儀、靜電衰減時間測試儀、靜電屏蔽性能測試儀、接地電阻測試儀等、接地系統監測儀、配套的測試用具和各種電極。2023/7/745日常工作中的注意事項2023/7/746通用要求我公司常見的SSD：物料編碼類別0108XXX穩壓器、可控硅、光耦、晶振類0109XXX集成電路類0119XXX模塊類0107001~0107014MOS場效應管類、0106033肖特基二極管類0112XXX液晶顯示器、真空熒光屏類含有上述器件的組件等2023/7/747我公司接地要求防靜電接地線都要連接到各樓層就近的專門的接地端子上，要求接地端子不得有銹跡。三相五線制供電的位置可以用大地線作為防靜電地線，但是零線、地線不得混接，設備的保護接地與防靜電接地不能串接。為防止混淆，防靜電接地一律采用的是2.5mm2

的黃綠色RV軟線。2023/7/7482023/7/749地面要求：經常用濕潤的拖把拖地，保持地面的整潔衛生，減少灰塵產生的靜電及靜電吸附現象。只有穿防靜電鞋的工作人員方可踩踏防靜電地墊，嚴禁沒有穿防靜電鞋的操作者在地墊上經過！并且每天用潮濕的拖把清潔地墊以保持地墊表面的清潔！2023/7/750環境濕度控制防靜電工作區的環境相對濕度應保持在50%～80%范圍之內，禁止在環境相對濕度小于30%的條件下操作SSD。SSD的庫房環境相對濕度應保持在30%～80%。在不對產品造成有害影響的前提下可以通過用灑水拖地等方法控制環境的相對濕度。貼片室由SMT專門負責人每天記錄環境溫濕度表格焊接組由焊接班長每天記錄環境溫濕度表格倉庫由賬務員每天記錄環境溫濕度表格2023/7/751防靜電臺墊防靜電臺墊上不得隨意堆放橡皮、紙片、普通塑料包裝、玻璃等易產生靜電的雜物。作業文件等應放置在文件夾中或懸掛在線體上方。2023/7/752規范佩戴防靜電手腕帶

a.手腕帶不銹鋼殼應戴在左手腕內側,此處接觸電阻最小。

b.要與皮膚緊密接觸,不得松馳,不得隔以衣物或戴在涂有潤膚油等化妝品的皮膚表面。

c.鱷魚夾應用根部夾持靜電地線裸露部份,而不應使用前端齒部夾持。

d.每天上班時用手腕帶測試儀檢查并記錄靜電手腕的性能，如果發現不合格者應立即調整修理或更換。2023/7/753e.除庫管員及領料員可以佩戴無繩手腕帶外，其他要求佩戴手腕帶的工位均指的是有繩手腕帶。正確佩戴錯誤佩戴2023/7/754穿防靜電鞋時不能穿化纖類的襪子，不得墊鞋墊，鞋底應保證潔凈、無絕緣物質。2023/7/755拒絕接收未采用防靜電包裝材料的SSD；2023/7/756常見的防靜電標志2023/7/757當需要把SSD及其部件從靜電防護容器中取出時，必須在防靜電工作區內進行，一般還應在靜電安全工作臺上進行，并應戴上防靜電腕帶，無防靜電腕帶的工序必須佩戴防靜電手套或手指套。2023/7/758在任何場合均不允許未采取防靜電措施的人員接觸SSD及