1、静电知识介绍目 录一.静电系列概念及产生原理二.静电对电子工业的危害三.静电控制原理四.静电标示及其意义五.如何建立抗静电的工作站六.生产现场静电防护须知何为静电？静电是物体表面过剩或不足的静止电荷。1、静电是一种电能，它留存物体表面；静电是正电荷 和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是通过电子或离子转移而形成的。2、静电现象是电荷的产生和消失的过程中产生的电现象的总称。一.静电系列概念及产生原理静电产生的原理 电子围绕原子核运动,一有外力即脱离轨道,离开原来的原子而侵入其他的原子外力包含各种能量,如动能,位能,热能,化学能,电磁能等.A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子。B原子因
2、增加电子数而带有负电现象,称为阴离子。一.静电系列概念及产生原理3.感应当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电静电感应只对导体和半导体才有作用 +ABABC+AB电量相等电荷转移静电产生的原理 摩擦:当两个不同的物体相互接触时就会使得其中一个物体失去一些电荷带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。2.传导:电荷的转移一.静电系列概念及产生原理物体不接触也能起电吗？除物体除接触后分离能起电外，当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电，如下图1所示。当物体与发生放电时会造成
3、与之间放电，如下图2所示。若与之间不发生放电，则会带上剩余的电荷，如下图3所示图一图二图三一.静电系列概念及产生原理静电放电 Electro-Static Discharge由不同静电电位的物体因直接接触或因静电场的感应而导致物体间电荷的移动;静电放电的快速电荷移动会产生很大的瞬间电流.当放电通过或接近电子零件时,会损毁电子零件。静电放电的三种型式:1.人体型式:当人体活动时身体和衣服之间摩擦产生静电,若不及时将静电 释放给大地,而直接把静电转移给ESD敏感装置而造成损坏.2.微电子器件带电型式:在自动化生产过程中,一些塑料器件因摩擦产生静 电,通过ESD敏感装置接触,造成损坏.3.场感应型式
4、:在有强电场围绕时,能通过感应方法损坏ESD敏感装置.Components class 0 thresholdsDifferent ESD models(RD 1)1-Human body Model:HBM,2-Machine Model:MM3-Charged Devices Model:CDM4-Field Induce Model:FIM5-Charged Chip Model:CCM ModelClass/Thresholds HBM0 250 VMMM 0 25 VCDMC 0 125 V一.静电系列概念及产生原理ESD相關常用概念1、静电放电敏感项目(ESDS)：对15000伏特
5、以下的静电放电敏感的电气和电子零件及装配品和设备;CMOS,NMOS,JFET和其他低功率零件对静电入电最敏感2、静电屏蔽：设置在物体周围的导体屏障以排出外电场的影响.3、导电性材料：表面电阻率低于10E5，M或体积电阻率低于10E4.m.4、绝缘材料：表面电阻率大于10E5.M,或体积电阻率大于10E4.M.5、设备接地：电气设备与硬地电极之间的低阻抗通路.通常为电源插座的第三端.6、静电接地：由导体所组成的电极,金属带,金属棒等,用来构成连接带有静电电荷的人或物体与大地之间通路7、静电防护包装：一种包装方式,可以用来限制静电每感器件磨擦起电电荷的积累,或者为ESD器件提供静电屏蔽.8、静电
6、逸散材料-材料表面电阻率大于1x10E5 ohms/square,小于1x10E12 ohms/square,或者体积电阻率大于1x10E4 ohms-cm,小于1x10E11 ohms-cm.9、表面电阻-与材料的同一边相连的两个特定形状电极之间直流电压与电流的比值,表面电阻用ohms表示.一.静电系列概念及产生原理ESDS Component Sensitivity Classification-Human Body ModelESDS Component Sensitivity Classification-Human Body Model(Per ESD STM5.1-1998)(Pe
7、r ESD STM5.1-1998)ClassClassVoltage RangeVoltage RangeClass 0250 voltsClass 1A250 volts to 500 voltsClass 1B500 volts to 1,000 voltsClass 1C1000 volts to 2,000 voltsClass 22000 volts to 4,000 voltsClass 3A4000 volts to=8000 voltsESDS Component Sensitivity Classification-Machine Model(Per ESD-S5.2-19
8、99)ESDS Component Sensitivity Classification-Machine Model(Per ESD-S5.2-1999)ClassClassVoltage RangeVoltage RangeClass M1100 voltsClass M2100 volts to 200 voltsClass M3200 volts to or=400 voltsESDS Component Sensitivity Classification-Charged Device Model(Per ESD-DS5.3-1999)ESDS Component Sensitivit
9、y Classification-Charged Device Model(Per ESD-DS5.3-1999)ClassClassVoltage RangeVoltage RangeClass C1125 voltsClass C2125 volts to 250 voltsClass C3250 volts to 500 voltsClass C4500 volts to 1,000 voltsClass C51,000 volts to 1,500 voltsClass C61,500 volts to 2,000 voltsFigure 1:Typical Human Body Mo
10、del CircuitFigure 2:Typical Machine Model Circuit一.静电系列概念及产生原理半导体的静电敏感度:装置型式装置型式 静电放电敏感度范围静电放电敏感度范围(伏伏)装置型式装置型式 静电放电敏感度范围静电放电敏感度范围(伏伏)VMOS 301800 散粒(肖特基)二极管 3002500 MOSFET 100200 薄片电阻(厚,细)3003000 GaASFET 100300 双向晶体管 3807000 EPROM 100 ECL(发射极偶合逻辑电路)5001500 JFET 1407000 SCR(可控硅)6801000 SAW 1501500 散粒
11、(肖特基)晶体管 10002500 OP-AMP 1902500 散粒晶体管逻辑电路 10002500 CMOS 2503000 ESD等级分类:等级 电压范围 典型设备 0 0100V EPROM,VMOS,MOSFET,GAAS,FET,SAM 11001000V SCR,JFET,薄膜电阻,二极管 210004000V Protected MOS,SCHOTTKY,TTL,OP-AMP and LSI 3400015000V大多其它半导体 一.静电系列概念及产生原理Means of Generation10-25%RH65-90%RHWalking across carpet35,000
12、V1500VWalking across vinyl tile12,000V250VWorker at bench6,000V100VPoly bag picked up from bench20,000V1,200VChair with urethane foam18,000V1,500VExamples of Static Generation Typical Voltage Levels一.静电系列概念及产生原理静电对电子工业的危害形式1、静电吸附在洁凈室里,静电是使直径在0.11.0微米之间的颗粒沉积的主要原因.当芯片带有静电后就很容易沉积灰尘.2、静电放电引起的器件击穿 硬击穿:一次
13、性造成芯片介质击穿,烧毁等永久性失效。软击穿:造成器件的性能劣化或参数指标下降而成为隐患。三种击穿现象:1.热击穿:P-N破坏 2.介电击穿:氧化层的破坏 3.金属汽化:金属线被汽化而开路3、静电感应4、ESD(ESD中文意思是静电电压放电)失效:静电放电时当放电电流过大(瞬时大电流可达几十A),产生过高热能,将会击穿集成电路内部线路,另一方面是静电放电辐射的电磁场对电子产品的干扰,最近的研究表明这种电场可达几百V/m.二.静电对电子工业的危害一、静电泄漏和耗散1、防静电材料 2、泄漏与接地-软接地 硬接地三.静电控制原理材料分类材料分类体积电阻率体积电阻率表面电阻表面电阻 静电导体106欧姆
14、米107欧姆静电耗散材料1061010欧姆米1071011欧姆静电非导体 1010欧姆米 1010欧姆防静电材料 摘自GB12158-90GB12158-90规定，总泄漏电阻不应1000000欧姆软接地：地线串接阻值较高的电阻器后再与大地相连硬接地：将地线直接接地或通过一低电阻接地二、静电中和将正负离子与静电源上的正负电荷中和,从而消除静电源上积累的静电三、静电屏蔽与接地1.接地:将导体材料接通大地,把静电电荷传导到大地.2.屏蔽:用高导电性材料做成屏蔽层,使ESD敏感装置不受外界静电场损坏.四、增湿对ESD敏感的符号,用来表示该物体对ESD引起的伤害十分敏感对ESD防护的符号,用来表示该物体
15、经过专门设计具有静电防护能力四.静电标示及其意义不仅表示静电场,同时也包括电磁场,磁场.不是专门针对ESD的闪电符号的标准含义是指电力供电的高压对人体有危险四.静电标示及其意义理想的防静电工作台可接受的防静电工作台五.如何建立抗静电的工作站A.桌垫:工作站的表面或桌面完全不需要是传导的,只要它不产生伤害性的静电电荷即可.B.接地:在此工作站的工作人员的皮肤一定要接地,而腕带(静电手环)是最安全,最方便,最易监督和最便宜的方法.腕带不是只接到桌面而已,而是接到桌面后再由桌面接到大地.桌面的接地,是连在腕带连接到大地接地的同一点.腕带一定要有最少250K的电阻才能排除电击的可能.C.腕带:珠链式腕
16、带附件手镯式腕带FRED腕带D.抗静电包装材料五.如何建立抗静电的工作站生产场地防静电规定a.禁止直接使用木质地板或铺设毛.麻.化纤地毯;b.可选用防静电活动地板或在普通地面上铺设防静电地c.允许使用经特殊处理的水磨石地面;d.防静电系统必须有独立可靠的接地装置,接地电阻一般小于10;e.防静电地线不得接在电源零在线,不得与防雷地线共享;f.使用三相五线制供电,其大地线可以作为防静电地线;g.接地主干线截面积应不小于100mm2,支干线截面积不小于6mm2,设备与工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股塑料导线;h.接地主干线的连接方式应采用纤焊;i.设备的防静电连接端应保证接触可
17、靠,易装拆,允许使用各种夹式连接器;j.天花板材料应选用抗静电型材料制品,一般可使用石膏板制品,禁止使用塑料制品;k.生产场所的墙面可使用抗静电墙纸,一般右使用石灰涂料墙面,禁止使用普通墙纸和塑料墙纸;l.生产场所的环境相对湿度以不低于50%为宜;m.在不对产品造成有害情况下,允许使用增湿设备,以增加温度;n.防静电工作区的进口处,应设明显标记,警示标记要符合国家标准;进口处应配置离子化空气风浴装置六.生产现场静电防护知识生产场地防静电设施a.静电安全工作台:由工作台.防静电桌垫.腕带接头和接大地线等组成;b.防静电桌垫上应有两个以上的腕带接头;c.静电安全工作台上不允许堆放塑料盒等易产生静电
18、的杂物,图纸数据应放入防静电文件袋内;d.防静电腕带:直接接触静电敏感器件的人员均须带防静电腕带,腕带与人体皮肤有良好接触,腕带系统对电阻值应在106-108范围内;e.防静电容器:生产场所的组件承料袋,周转箱,PCB料架等应具备静电防护作用,不允许使用金属和普通容器,周转箱等必须接地;f.防静电工作服:进入静电工作区的人员和接触SMD的人员均应穿防静电工作服,工作服面料应符合国家标准;g.在相对湿度大于50%环境中,防静电工作服允许范围选用纯棉制品;h.进入工作区的人员必段穿防静电工作鞋,防静电工作鞋应符合国家标准,穿普通鞋者应使用导电鞋束或脚跟带;i.生产线上用的传送带和传动轴,应装有防静
19、电接地的电刷和支杆;j.对传送带表面可使用离子风静电消除器;k.生产场所使用的组装夹具,检测夹具,焊接工具,仪器等都应设制良好的接地线.六.生产现场静电防护知识静电防护用品基本知识一、人体静电防护系统静电手环 静电服 静电鞋、袜、手套、帽二、防静电地坪1、防静电橡胶板地面2、防静电塑料地板3、防静电地毯4、防静电活动地板5、防静电沥青砂浆地坪6、水泥类防静电地坪三、防静电操作系统1、防静电台垫2、防静电软塑料包装袋3、防静电硬塑料容器4、防静电包装盒、条、管 5、防静电台车 6、防静电维修包7、防静电工具：防静电烙铁、防静电真空吸锡器四、特殊用品1、防静电清洗机2、防静电工作椅3、防静电贴墙纸
20、4、防静电窗帘5、防静电清洗液 6、防静电毛刷 7、防静电海绵 8、防静电胶液 9、增湿器 10、防静电支架六.生产现场静电防护知识防静电手套它用防静电布或防静电针织物制成。用于需用手套操作的防静电环境。洗涤次数：A级100次；B级50次 防静电大褂用不同色的防静电布制成。布料纱线含一定比例的导电纱，导电纱又是由一定比例的不锈钢纤维或其他导电纤维与普通纤维混纺而成。通过导电纤维的电晕放电和泄漏作用消除服装上的静电。由于不锈钢纤维属金属类纤维，所以，由它织成的防静电布料的导电性能稳定，不随服装的洗涤次数而变化六.生产现场静电防护知识防静电鞋人体是最普遍存在的静电危害源。消除人体静电最简单的办法是
21、对人体采取接地的措施。穿防静电鞋并使用防静电地面和防静电袜防静电鞋垫等，能使静电从人体导向大地，从而消除人体静电。因此，要形成人体与大地导通静电的通路，鞋、地面、袜、鞋垫等必须全是防静电的，才能使消除静电的措施有效。另一个办法是带防静电腕带并接地，拿人体静电从手导向大地。鞋底电阻105108(),符合国家标准的要求防静电包装袋该种材料由基材、全属镀膜层和热封层多层复合而成。具有自身“不起”静电和能屏蔽外界静电,防水蒸汽渗透的多功能包装材料。适用电子电路pcb板成品或半成品包装，军工电爆和电子产品包装。静电屏蔽 20V 静电衰减 0.01秒外表面电阻率105107 内表面电阻率10842(dB)
22、导电金属层 2()电荷生成 10 V 半透明可订做任何规格六.生产现场静电防护知识永久性防静电PVC地板块要用于不需铺设活动地板的防静电环境。该地板的主要特点是：导电物质为性能稳定的碳黑，导电网络从上表面直通下表面，结构决定了防静电性能的永久；基材为半硬质的PVC塑料，具有耐磨和不发火的特性；有如大理石花纹的外表面，颜色可调，装饰效果好。主要指标是：防静电性能：系统电阻:105108()；耐磨性：磨耗量:0.01gcm2；产品规格：6006002.5(mm)。防静电地垫由防静电复合胶皮与接地线构成，在不防静电车间、工厂内如果只是局部地区和程序要防静电（如几个工作台或几个程序），又不想花大量的金
23、钱把现有的地面改造成防静电地面，此时用防静电地垫是经济简单有效的防静电措施。其价格低廉（2mm厚每平米约110元，3mm厚每平米约140元)，施工简单而且不影响车间生产。六.生产现场静电防护知识防静电复合胶板主要用于捕垫桌面、流水线工作台面、货架及制做地垫等。材料面层分为草绿色，导电物质是抗静电剂；底层为黑色，导电物质是碳黑。如图二所示。新开发的“增强型”防静电复合胶板。其表面的耐划伤能力超过“普通型”的几倍。主要指标是：防静电性能：系统电阻105108()；产品规格：长10m 宽1(或1.2)m、厚(增强型为2mm，普通型为3mm)。防静电腕带用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、
24、弹簧软线保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织，外层用普通纱线编织。主要指标是：弹簧软线最大长度250cm；泄漏电阻106107(保护电阻106）静电电位衰减到100以下的时间小于0.1s六.生产现场静电防护知识防静电海绵它是在塑料中加入适量的导电物质加工制成。硬型用于插集成电路块，软型用于防静电包装。主要指标:摩擦起电电压100V；表面电阻107。防静电箱、盒防静电插板、转运箱、组件盒均由防静电塑料制成，它们能对装入的电路或器件及印刷电路起静电保护作用。其外形尺寸和内格大小可按用记户要求定做。主要指标是：摩擦起电电压100V；表面电阻108六.生产现场静电防护知识人体静电综合
25、测试仪本装置是为测量人体静电综合电阻（包括人体、鞋、袜等的电阻）而设计的用直观的发光二极管显示装置。本仪器能对容易积累危险的人体静电的电阻（大于1091010进行检测与报警，又能当人体综合电阻过小（小于104）时，工作人员不小心触及动力电（220或380）即引起触电伤人事故，也能报警。本仪器测量范围宽且分辩率高（十个数量级），有两种工作模式：脚脚工作模式和手脚工作模式，使其能适应多种测量要求。1.测试量程：1031012欧姆2.电源：6电池3.准确度：54.分三个指示报警区：超电阻危然区：红灯闪烁指示并报警安全区：绿灯指示低电阻危然区：红灯指示并报警六.生产现场静电防护知识Thank You!
