《静电与防护A》PPT课件.ppt

静电与防护,ESD,1.0版,1、静电概念：,1.1、静电：就是物体所带相对静止不动的电荷；1.2、静电放电Electrostatic Discharge(ESD)具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应引起的物体间的静电电荷转移。1.3、静电感应：带静电物体靠近某一介质时,在该介质表面因感应而带电荷,并形成感应电场。1.4、接地：电气连接到能提供或接受大量电荷物体上,2、静电现象：,电荷产生和消失过程中所产生的电现象的总称，表现为电体形成的电场作用及放电作用。我们知道用皮毛/丝绸磨擦橡胶棒吸引碎纸屑、头发；在干燥的冬天，脱毛衣、涤纶衣服时，经常有噼啪的声音，并伴随着火花；用手触摸正在工作后显示器、电视机屏幕都会有触电的感应，这都是静电现象。这些都似乎对我们人体没有影响，但它对电子元件及电子线路板有很大的冲击。,3、静电的产生：,3.1、在正常情况下，物体中任何一部份所包含的电子数 等于质子数，所以对外不表现出电性，正负电荷平 衡物体是不带电的。3.2、在一定的外因作用下，当物体之间发生磨擦，碰撞等 破坏了电荷平衡，当两物体还未分离时，两物体作用 为一个整体其内的电荷也是平衡的，但两物体分离后，两物体因电荷的不平衡性而都成了带电体，静电也就 产生了，物体失去电子带正电，得到电子显负电，从 而表明物体带电的基础在于电子的转移。,3.3静电的产生图示：,3.4产生静电的实例：,接触起电：在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电现象感应起电：当帶电物体接近不帶电物体时会在不帶电的导体的两端分別感应出负电和正电。,3.5静电放电实例,静电在我们生活、工作中并不陌生，时常遇到和接触过，特别是在秋冬干燥的季节里，人与人接触时会放电，人与线体接触时会被“麻电”，有触电的感觉。以前大家有穿化纤衣服，脱衣服时听到“啪啪”响，晚上还可看到火花。这些现象都是静电引起。我们知道，产生“啪啪”响声时放电需要大于2KV，“麻电”感觉大于3KV，产生火花大于5KV。,摩擦 带电 物质Positive(正):石棉 Acetape 玻璃 头发 尼龙 羊绒 丝绸 纸(中性0)(中性0)棉 木材 蜡 Nikel 丙烯 聚脂 PVC 橡胶:Negative(负),3.6静电放电实例,静电特性,静电具有高电位，低电量(毫库仑mc：10-9 c)，小电流(uA：10-6 A)和作用时间短(us：10-6 S)，静电测量时复现性差，表现为瞬态的现象多。,？摩擦起电是否会在相同的材料中发生？,当然会，例如撕开的聚乙烯塑料袋能产生一万伏以上静电电压。,属一次放电现象,3.7静电放电敏感器件,按SJ/T10630-1995电子元器件制造防静电技术标准所规定,II级静电敏感度的元器件（2000-3999V）,I级静电敏感度的元器件（1-1999V）,III级静电敏感度的元器件（4000-15999V）,3.8.生产环境中的静电源,3.8.1 静电的主要来源,静电的电荷易留存在绝缘材料上。由于这些绝缘体上载有的静电荷不易分布在物体的全部表面上或传导到另一个接触中的物体上，或从物体表面泄放掉。所以所产生的静电电压电平是非常高的。要求在EPA（静电防护）工作区，不允许存放如纸皮、普通塑料袋之类的绝缘物体。,3.8.2 电子装配生产中的静电源,3.8.2.1 工作服，穿用普通工作服与工作台面，工作椅摩擦时在衣服表面可产生静电电压，并使人体带电。,3.8.2.2 工作鞋，一般鞋子为橡胶或塑料鞋底，其绝缘电阻高达1013 以上，行走时与地面摩擦时产生静电荷使人体和所穿服装带静电。,3.8.2.3 工作台，生产中拿放工具时受到摩擦产生静电。,3.8.2.4 各种包装容器，生产中使用各种（聚乙烯PE，聚丙烯PP，聚苯乙烯PS，聚氨脂CPUR，ABS，聚脂树脂等高分子合成材料制成的包装箱，元件盒都可因摩擦、冲击产生静电。,静电放电实例,3.8.2.5 地板、水泥板、水磨石、塑料地板等都可摩擦产生静电。,3.8.2.66 某些工具、仪器设备、电烙铁、贴片机、波峰焊机和某些设备内的高压变压器，交直流电路都可感应出静电电压。,压缩空气冲击绝缘表面时也会产生静电。,3.9人在下面工作场所活动，典型的静电压产生强度,3.10现场测试和有关资料表明，在未采取有效的静电防护措施的情况下：,在整机组装和维修过程，当操作者以手工方式插装印制板组件时，其手上的静电压可达140-160V,进行锡焊作业时，手上静电为160-450V,当操作者从坐椅站起来，皮肤上电压可高达1000V,员工在工作台操作自然动作摩擦会产生形成400-600V电势,如果他们在打开或包装泡沫衬底纸箱或气泡塑料袋，其身体表面上的静电荷积累可能达到2.6KV。,撕起封箱胶带的动作可产生20KV,3.11产生静电放电几材料,静电放电实例,生产工作场所的静电源,静电放电实例,3.12活动的人体是最主要的静电源,3.12.1 摩擦接触起电：产生静电原因在于所穿衣服与外界介质之间、各层衣服之间、鞋底与地板之间频繁接触、分离、摩擦，而使衣服及鞋子带电，并按照介质上的电荷流散规律开始由局部逐渐流散至整个表面，达到平衡后形成服装上一定的静电压。又由于人体本身是良导体，服装的带电会通过与人体接角触和静电感应，而使人体皮肤周身带电，形成带静电人体。人体皮肤上的静电是导致静电放电事故最常见的原因。,带电人体,与其它物体之间存在电位差，达到一定值时，产生静电放电。,静电放电实例,3.12.2 人体静电感应起电：由于人体是导体，所以当人接近已带静电的物体（或人）时，人体两侧会感应出正负电荷。若接触接地金属，可将其中一种电荷移向大地，而人体便带有另一种电荷。例如，当已带静电的人在未带电的背后走过时，会使后者背上感应出与前者异号电荷。而手上感应出同号的电荷。当被感应的人触及接地导体而放掉其中一种电荷后，人身体上只带有与原带电者异号的电荷。,3.12.3 迁移起电：人体与其他带静电体接触，带电体部分电荷移向人体使人体带电。,3.12.4 吸附起电：悬浮的带电微粒灰尘或离子灰尘等吸附着在人体上，使人体带电。,静电放电实例,3.13 人体产生静电规律,3.13.1 活动的速度快，则起电速率越大，饱和带电量越大，所带静电电位越高。,3.13.2 人的服装表面电阻率越大，人的饱和带电量越大。因电阻率越大，静电不易流散和泄放的缘故。,3.13.3 人体对地绝缘电阻越大，则人的饱和带电量越大，带电电位越高。,3.13.4 环境（空气）的相对湿度越小；越干燥，人体饱和带电量越大。因湿度大，服装表层形成薄薄的水膜层，使其电阻率降低，从而增加静电沿服装泄漏。,3.14靜电损伤的典型电压阀值,只要100V以上的靜电压就可以对半导体产生伤害,3.15拍摄下的静电损伤图片,4、静电产生的危害：,4.2、静电对电子器件危害：4.2.1、ESD造成电子器件产品功能失效与可靠性下降。4.2.2、ESD将电子器件击穿：0.1um电介质层的击穿电压约为100V。IC、M OS管、FET等，一个芯片有十几万个元件集成才能完成其强大功能，其中的绝缘层厚度非常薄，IC光刻线宽逐步到1.5微米，M OS 中SIO2膜远小1微米,，因而耐压很低，当产生 100-150V的静电电压时就可以将其击穿，而目前公司用IC线宽接近34纳米,更容易击穿.当我们在地面上走路时鞋底和地面不断地紧密接触和分离，就会产生静电，并逐渐积累，可以达2-3K V的静电电压，试想如果此时没有静电防护而去接触IC，肯定会击穿IC。例如撕开的聚乙烯塑料袋能产生一万伏以上静电电压。,5、静电放电原因：,5.1、绝缘体：对于几乎不能传导电荷物体称为绝缘体，电荷几乎只能停留在产生的地方，电荷逐渐积累，电荷形成的磁场强度逐渐加强，当所产生静电的磁场强度超过了周围介质的击穿强度，介质变成导体状态，静电开始放电。5.2、周围条件对静电放电的影响：随着静电的产生也开始了静电的消失过程，最终电荷将重新变为零。电荷消除过程中速度受周围条件(物体材料，周围环境温度等)支配，所以考虑周围环境也是防护静电措施之一。,6、操作规程：,6.1、静电防护的基本原则：意思指静电敏感器件，是英文“STATIC SENSITITY DEVICE”的缩写。A、所有SSD及其部件的操作都必须在静电安全工作台上进行；B、进入防静电工作区的所有电子元器件都应视为SSD来对待；C、贮存、运输SSD及其部件时，应妥善进行防静电包装。,SSD,6.2、拒绝接收未包装在静电防护容器里的SSD；6.3、从静电防护容器中取出SSD时，必须在静电安全工 作台上进行，并遵守以下事项：6.3.1、操作人员必须穿防静电工作服；6.3.2、戴上防静电环，静电环必须和皮肤有良好的接触并将静电环接入可靠的防静电接地系统中。6.4、定期检查静电环是否处于正常状态。6.5、手拿SSD时，应避免接触引线和接线片、服装图纸资料等物品不得接触SSD；6.6、清洗SSD及其部件时，不得使用塑料刷；,6、操作规程：,6.7、操作时应尽量减少对SSD及其部件的接触次数；6.8、组装电子设备时，应使用有接地线的低压直流电动起子，手工焊接时，应采用防静电低压恒温烙铁；6.9、禁止使用超过使用期的器件包装SSD；6.10、在任何场合均不允许不采取防静电措施的人员接触SSD及其零部件；6.11、生产过程中使用的设备(成型机、插件机、波峰焊机、贴片机、切脚机、电烙铁等)必须采取防静电措施，一般是将设备可靠接地。,6、操作规程：,7、静电防护,7.1、静电防护的基本原则：抑制静电荷的积聚，迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷：7.1.1、在静电安全区域使用或安装静电敏感元件；7.1.2、用静电屏蔽容器运送及存放静电敏感元件或电路板7.1.3、定期检测所安装的静电防护系统是否操作正常7.1.4、确保供应商明白及遵守以上三大原则。,隔离、中和、释放,7.2、防静电措施,7.2.1、防静电工作区的建立：选用静电导体材料构成的地面，如果是普通地面可在其上铺设防静电地垫，并有效的接地，设备良好接地。如公司铺设的黑色防静电垫。,7.2.1、防静电工作区的建立：,A、使用表面电阻率1061011ohm/m2之间的材料，这种材料对产生的静电易安全释放，如公司内铺设的绿色防静电台垫。B、对表面电阻率高的材料，现在工业中将其在制造过程中加入像碳这样的导电颗粒，以减少其表面电阻率到103105ohm/m2，如我们使用的黑色防静电元件盒、托盘、包装箱、黑色静色垫等，这种材料在生产中即会产生静电，也可以将其接触的物品上的静电安全释放。,7.2.1、防静电工作区的建立：,C、我们使用的绿色静电垫和防静电流水线皮带，就由两层构成，绿色层为绝缘层，背面黑色或中间夹层为导体层，经过科学试验，在这种合格材料上工作，产生静电量最小；D、对材料表面喷防静电液，静电液逸出到材料表面，并吸附一薄层水，这一薄层水使得材料表面导电，允许静电荷从表面传到地下，如果水层消失，防静电特性也随之消失，如SMT使用的防静电液，超过规定的时间必再次喷涂；,7.2.1、防静电工作区的建立：,E、对设备，静电垫必须进行可靠接地，半成品包装采用防静电屏蔽，如使用防静电泡泡袋，使用内层为铝箔的包装袋，以防止接近有电物体时产品感应上静电；F、防静电系统必须有独立可靠的接地装置，防静电地线不得与电源零线相接，不得与防雷地线共用，工作台面、防静电垫和其它导静电的ESD保护措施均应通过限流电阻接到地线。,7.2.2、消除人体静电：,消除人体静电积累的有效方法是将人体接地，即减少人体的对地电阻，使人体电位不超过规定的安全值，减少人体对地电阻的基本方法是穿防静电鞋和铺设防静电垫。A、工作桌面，地面铺设防静电垫；B、穿防静电衣、防静电鞋、戴测试OK的静电环，注意防静电垫，静电环到地之间串一个1M限流电阻；C、2KV作为人体静电电击的门限电压，限流电阻的选择应保证通过人体的电流小于 5 MA，则限流电阻的限值取 1 M欧，这样可以避免静电电击和人体触及动力电源电击。,7.2.2、消除人体静电：,D、温度、湿度的控制范围：温度、湿度控制范围分别不高于30，5070之间，可有效的控制静电的积累。,这些消除 人体静电的方法必须同时采用才能达到良好的目的，即穿防静电工作服、防静电工作鞋，站在防静电地面（地垫)上，戴上测试OK的静电环在铺有防静电垫 的工作台上工作，并且防静电地垫，防静电台垫、静电环被良好接地，而且在产品的材料、半成品、成品的储存和周转、生产过程都要做好防静电措施，疏忽其中一个环节，就可能前功尽弃。,8、静电测试：,8.1、表面电阻率测试仪：用于测量物体的表面电阻率和物体对地电阻，将经过计量合格的表面电阻率测试仪水平放在物体表面上，按测试按钮，灯停止位置的率即静电垫的表面电阻率，如在1061011ohm/mm2之间，说明此材料对产生的静电能快速、安全的逸散掉。测量防静电地垫和防静电垫的对地电阻，用导线将测量仪接到静电线上，按测试按钮，如灯停止在103105ohm/mm2之间，说明防静电垫良好及接地良好。,8.2、静电场测量仪：,用来测量物体表面所带的静电电压：A、首先调零接地夹到地，头正面对准地的金属板1英寸头部的两只灯光为同心圆调零，即距为(1inch=2.54mm)；B、测试时接地夹到地，测量仪垂直对准需测量物体表面 1 英寸，当物体表面出现两同心圆时说明测试仪距离待测物体表面为1 英寸，显示电压即为物体表面所带静电电压，单位：KV/inch，一般静电电压要求小于0.1KV/inch。,8.3、静电环测量仪：,一手将静电环戴在手腕上，将静电环鳄鱼夹夹在金属环上，用手按按钮，OK则表示静电环良好，如NG则表示可能：A、静电线断用万用表检查、连好。B、静电线扣处氧化表面处理干净。C、静电环太松缝紧。经测试的静电环须在静电环测试表上记录，OK的打勾，NG的打叉并交管理人员换好的静电环。,9、静电标志和符号：,9.1、ESD是英文“ELECTROSTATIC DISCHARGE”的缩写，意思指静电放电。9.2、静电放电敏感标志：如图有此标志的元件、设备和成品等容易被静电放电损坏，需要采取防静电措施。,9、静电标志和符号：,9.3、静电放电保护标志：表示在组装成品或设备要提供静电放电保护措施：9.4、敏感电子器件：表示有此标志的器件在运输、储存过程中不能接近强电、地磁场、磁场有辐射的场所。,9、静电标志和符号：,9.5、表示有此标志的须在静电的场所打开：,10、手拿PCB的方法：,1、带干净的防静电手套，有充分的 EOS/ESD 保护。2、用带有效防静电环及干净的手拿PCBA边角,有充分的EOS/ESD保护.,11、员工ESD 防护每日自检十步法,1、在进入车间前，戴上防静电环，换上拖鞋和帽子，穿上工作中要求必须穿的防静电工作服，保证没有不防静电的衣服或头发露在防静电衣（帽）外；2、在进入车间后，测试并记录静电环对地的电阻，不使用测量不稳定的静电环；3、目测所有的静电敏感元件/半成品/成品已完全装入防静电袋或静电箱内，没有任何例外和露出；,11、员工ESD 防护每日自检十步法,4、确认没有任何易产生静电的材料（如塑料袋 泡沫材料/胶带等）同静电敏感器件一起放入防静电袋或箱内；5、确认所有的防静电容器外部有一个正式的注意防静电的标识；6、清理工作区域内产生静电的材料（如未处理的塑料袋/箱子/泡沫材料/胶带/水杯/工艺袋/个人物品等），距离静电敏感元件和工作台的距离至少在一米之外，而所有非工作必需或非常用物品应清理出工作区域；,11、员工ESD 防护每日自检十步法,7、目视检查工作区域，是否有防静电垫和静电线，使用的所有设备/工具是否防静电和经防静电处理；8、清楚分开防静电区域和非防静电区域，不在防静电区域处理易产生静电的材料，不在非防静电区域处理静电敏感材料；9、目视检查从公共静电线到工作平台的防静电连线没有断开或损坏，检查静电环佩戴保证与皮肤直接良好接触，静电环连线与静电线连接良好；,10、有权/有责任拒绝任何未被允许踏入的人（包括客户/老板和总经理）靠近静电安全区域一米之内，在他们踏入前或碰触任何物件前，要求他们按照规定着装，接触产品之前，必须戴并连接好静电环；12、ESD防静电控制程序请打开文件编号：,11、员工ESD 防护每日自检十步法,13、穿防静电衣的规范：,1、选择大小适中，合身合体的防静电衣；2、拉满拉链，不能露出里面的衣服；3、扣好领口、袖口及中缝的扣子，不能露出铜拉链；4、非防静电衣的衣领不能外翻；5、防静电衣的袖子不能挽起露出里面的衣服；6、手表手饰等物不能露出防静电衣外；,13、穿防静电衣的规范：,14、不合格项目提问：,非防静电衣外翻,防静电衣宿挽起,首饰外露,防静电衣 没有按要求穿戴,14、不合格项目提问：,头发露出帽子,手饰露出静电衣,接触产品不戴静电手套,PCBA用非ESD包装盒盛放,14、不合格项目提问：,头发没有按要求全部扎进帽子里,14、不合格项目提问：,男员工头发过长,没有戴帽子且里面的衣服外翻,不符合：佩带钥匙在静电衣。,不符合：在穿防静电衣时，不能把手表手饰等物品露出防静电衣的袖口外。,取IC不戴静电腕带,静电扣脱落第一处。,要求：静电地垫要与静电线联接。静电垫要有效覆盖操作台并保持整齐，领班要随时检查。,修理产品未做任何防静电措施。,要求：任何人接触品产时做好静电防护措施。,静电夹夹错位置.,错误：手直接接触电子元件，会产生静电损坏元件。,不符合点：SMT已打板直接放到不防静电的盒,非防静电材料:PE带,手钳,白纸放在ESD区,要求：任何时候都要做好防静电措施，严禁将PCBA放在没有防静电措施的任何地方,错误：白纸放在产品上,错误：皮筋捆扎产品,