ESD防静电培训讲义

ESD防静电培训讲义
一. 静电产生
1.概念
静电（Electrostatic），是一种常见的物理现象，俗称静态的电，就是相对观察者为静止或缓慢变化的电荷；
静电是一种电能，它留存于物体表面；
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的转移而形成的。

静电现象是借助于静电荷的存在和正、负电荷的相互作用所出现的现象，这种相互作用完全由电荷自身和它们的位置决定的，而不是因为电荷的运动。

2.静电产生
2.1 通常任何物体所带有的正负电荷是等量的，当与其它物体摩擦、接触、或由于机械作用分离时，因两种物体（或同种物体）摩擦起电序列不同，正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡，在一种物体上积聚正电荷，另一种物体上积聚负电荷，在各物体上产生静电，并在外部形成静电场。

2.2 静电是通过电子或离子的转移而形成。

2.3 静电电荷的数值主要取决于组成物体材料的尺寸、形状、成分和电性能。

一些物体极易失去电子，而另一类物体会获得电子，获得电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。

现代科学研究的结果表明：电效应、压电效应、导体（或电介质）的静电感应、电磁辐射等都可产生静电。

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
当电荷没有合适的路径释放，就会积聚在物体表面，产生静电压
例子
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)
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。

3.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。

4.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
I级静电敏感度的元器件（1-1999V）
II级静电敏感度的元器件（2000-3999V）
III级静电敏感度的元器件（4000-15999V）
5.生产环境中的静电源
5.1 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。

5.2 电子装配生产中的静电源
5.2.1 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。

5.2.2 工作鞋，一般鞋子为橡胶或塑料鞋底，其绝缘电阻高达1013 Ω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。

5.2.3 工作台，生产中拿放工具时受到摩擦产生静电。

5.2.4 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。

5.5.5 地板、水泥板、水磨石、塑料地板等都可摩擦产生静电。

5.5.6 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。

5.5.7压缩空气冲击绝缘表面时也会产生静电。

人在下面工作场所活动，典型的静电压产生强度
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：
撕起封箱胶带的动作可产生20KV
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。

生产工作场所的静电源
5.3 活动的人体是最主要的静电源
5.3.1 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。

5.3.2 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。

5.3.3 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。

5.3.4 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。

5.4 人体产生静电规律
5.4.1 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。

5.4.2 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。

5.4.3 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。

5.4.4 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。

5.5 靜电损伤
彩电越来越多使用微电耗、低电压、高电磁灵敏度的电路和器件，如使用CPU、EPROM、CMOS等，而这些器件门限电压均较低，若受到250V、100V或更低的ESD电势即可能受到损伤或损坏。

0.1um电介质层的击穿电压约为100V。

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。