ESD静电防护知识介绍

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❖ 防静电地垫、桌垫、工作台、椅子、墙面、储物柜、防静电 手腕、鞋等都采用泄放法,防静电表面的任意一点的对地电 阻称为静电泄漏电阻,要求静电泄漏电阻小于108Ω。为了 保护人员安全,防止电击伤害,防静电的同时还要有一定的 绝缘要求,静电泄漏电阻应大于105 Ω 。只要防静电系统的 所有点的静电泄漏电阻在105 Ω - 108Ω之间就满足要求。
❖ d.局部环境的相对湿度宜增加至50%以上。
3.中和法
❖ 中和法是利用空气中的带电离子来中和物体表面的 静电电荷的方法。
❖ 离子风机和X射线是专门向空气中散发带电离子的 设备,能够有效地中和物体表面的静电电荷。
❖ 湿度较高的空气环境(>30%Rh)也具有静电中和作 用。
❖ 对于静电衰变时间尚没有统一的标准来要求,一般 要求静电电压从高电压1000V衰变到100V,时间小 于1-10秒。测试时,可用静电电荷分析仪(也称为静 电衰变分析仪)。
4.抑制起电法
❖ 抑制起电法主要从静电产生的根源入手,减小摩擦 起电的可能性,防静电材料选用不易摩擦起电的面 料。用棉布作为防静电工作服,用防静电漆作表面 涂料,就是这个道理。
❖ 测量材料的摩擦起电能力有两种方法:电荷测量法和 电压测量法,电荷测量法只适用于产品样品测试, 如防静电服装的测量。
5.加湿法
❖ 设备接地:自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、 组件运送器和其它装置来移动器件使之按工艺要求 的方向运动传动带和运送系统上可能会积累大量电 荷,对设备进行接地可引导静电向大地逸散。
静电防护设施的定期检查
设备工具的接地 <1.0 Ω 人员接地<35× 106Ω 或<100伏 防静电环: 0.8× 106 至1.2 × 106 Ω 环境:工作台面、鞋类、地面、货架、活动设备
应用实例及检定方法:
❖ 防静电包装(包括防静电袋、箱) 在现场进行无损测试,一 般只需测量表面电阻即可,用两个直径50mm的电极,压在被 测包装的表面,测量包装物表面任意两点的电阻,小于109 Ω,即满足要求。
2.泄放法(接地)
❖ 泄放法是通过接地连接将防静电物体的表面与大地等电位, 使因摩擦或感应产生的静电电荷通过静电接地泄放到大地中。
❖ 静电扩散层作用:吸收振动波降低噪声起到环保作 用。因中间层是海绵层可起到缓冲作用保护产品, 同时当受外力碰撞时本身不易变形。
防静电台垫的铺设与清洁
防静电台垫能够吸收与其接触的物体 的静电,并通过防静电接地线泻放到大 地中去,因此在防静电台垫铺设时,需在 台垫的表面扣上防静电接地线,接地线 的另一端接到通向大地的导体上去。 防静电台面的清洁要采用洗洁精清洗。
❖ 测试时,采用一个直径50mm,重约2kg的电极,压在被测表 面,用测试电压大于10V的绝缘电阻表测量电极与地线的电 阻,绝缘电阻表的读数即为被测点的静电泄漏电阻。
接地
❖ 将所有导体连接在一起,然后接地,并保持低的接 地电阻,使导体上的电荷迅速向大地散逸,不致引 起静电放电的危害。
❖ 人员接地:人体是最普遍存在的静电危害源。对于 静电来说,人体是导体,所以可以对人体采取接地 的措施。
相对湿度(RH)对表面积累电荷的性能产生直接 影响。相对湿度越高,零部件储存电荷的时间就 越短,表面电荷减小(因为相对湿度增加)的方 式可通过复合或传导,当相对湿度增加,空气的 电导率也随之增加。在高湿度环境中,物质表面 具亲水性,容易吸附空气中的水份,进而降低物 质表面电阻,增加静电向大地散逸的速率。 但即使是在100%相对湿度时,电荷泄放速率的增 加也不能取代适当的ESD控制操作规程。另外过 高设备易结露。 注:不适合于在本厂推行!
❖ 防静电电阻107 -109Ω。
〈2〉、防静电台垫
一般铺设在防静电流水线工作台面上,维修间 的工作台面上,及有防静电要求的地面上。
防 静 电 台 垫
防静电台垫的组成
❖ 防静电台电分三层复合层和二层复合层台垫,三层 台垫的分层为防静电层(上表面层)、静电扩散层 (中间层)、导电层(下表面层);二层台垫分为 防静电层(上表面层)和导电层(下表面层)。
d、接地主干线截面积应不小于 100mm2;支干线截面积应不小于6mm2; 设备和工作台的接地线应采用截面积不 小于1.25mm2的多股敷塑导线,接地线 颜色以黄绿色线为宜。
e、接地主干线的连接方式应采用钎 焊。
f、防静电设备连接端子应确保接触可 靠,易装拆,允许使用各种夹式连接器, 如锷鱼夹、插头座等。
静电防护电压应小 于200V
3类:4000V~15999V
N类:16000V以上,非静电敏感元器件
MOTOROLA通信设备选用的敏感器件,其敏感性范围大多 数为0类~N类共存混装于印制电路板上,故对其的静电防护 必须按 0类 静电敏感器件进行。
Internal Use Only
电子元器件是静电敏感器件
<1× 109Ω <200伏
注意事项:
❖ a、静电导体与大地间的总泄漏电阻值在通常情况 下均不应大于107Ω。每组专设的静电接地体的接地 电阻值一般不应大于100 Ω;在山区等土壤电阻率 较高的地区,其接地电阻值也不应大于1000 Ω。
❖ c.对于某些特殊情况,有时为了限制静电导体对 地的放电电流,允许人为地将其泄漏电阻值提高到 不超过1010Ω。
❖ 静电消除器采用电晕放电的原理,通过高压电源产 生器将输入电压(220V交流电)升至7KV-10KV交流 或直流高压作用在离子针上,将空气分子电离产生 平衡稳定的正负离子以中和带电物体,同时气流吹 除带电灰尘。
器件类型 MOSFET
JFET GaAs FET
CMOS HMOS E/D MOS VMOS ECL 电路 SCL(可控硅) S-TTL DTL 石英及压电晶体
一些器件的静电敏感度
实例 3CO、3DO 系列
3CT 系列
CO00、CD400 系列 6800 系列 Z80 系列
EOOO 系列
54S、74S 系列 7400、5400 系列
b、在不对产品造成有害影响前提下,允许 使用增湿设备喷洒制剂或水,以增加环境湿度。
c、计算机房的湿度应符合GB 2887中的有 关规定,类似的机房也应符合此规定。
6、电荷源
防静电工作区内禁止使用及接触 易产生静电荷的电荷源(如下表):

别电


工作台表面 油漆或浸漆表面,普通塑料贴面,普通 乙烯及树脂表面
由于空腔导体具有上述静电特性,可以利用其对腔 内和腔外进行静电隔离,称之为静电屏蔽。
例如:为了使仪器
不受外电场的影响,
+++

可将它用导体壳罩
+++
起来。
仪器
由于静电感应使壳的外表面带上感应电荷,而感 应电荷在腔内产生的电场抵消了外电场,使壳内 空间的合场强为零。




静电屏蔽
另一种情况是为了 使某带电体不影响周 围空间,也可用导体 壳将它罩起来。
3、天花板材料 天花板材料应选用抗静电型材料制
品,一般情况下允许使用石膏板制品, 禁止使用普通塑料制品。
4、墙壁面料 墙壁面料应使用抗静电型墙纸,一
般情况下允许使用石膏涂料或石灰涂料 墙面,禁止使用普通墙纸及塑料墙纸。
5、湿度控制 a、防静电工作区的环境相对湿度以不低于
50%为宜。随着湿度上升(空气中许多潮气), ESD的危险没有了。这个说法是错误的。危险 性降低是真的,但没有脱离。
防静电知识介绍
问答题:
车间防静电线主线应用多粗的为合格? 主线对地电阻在多少范围内为合格? 防静电环对地电阻是否越小越好? 防静电服的防静电原理是什么?如何检定? 防静电胶袋如何检定是否合格?
防静电警示标志
ESD敏感标志
ESD保护标志
静电控制四大原则
❖ 1 把静电控制体现到设计中 ❖ 2 坚持预防为主,消除产生静电的过程 ❖ 3 安全地泄放或中和静电 ❖ 4 实时检测生产进程与环境
半导体破坏率的分配:
59%都是由静电引致的
ESD
资料由Semiconductor Reliability提供 (March,1993)
静电放电的破坏
静电对集成电路的损伤主要表现为:
芯片内热二次击穿 金属喷镀熔融 介质击穿 表面击穿 体积击穿等
最后综合表现为功能故障甚至造成人身伤害。
静电放电的破坏
1991年我国电子工业部专门下达了防止静电污染的条例
提纲:
1、防静电工作场地要求 2、静电防止的方法(理论) 3、工厂实际操作中常用的防静电措施 介绍


一、防静电工作区场地
电 地
1、地面材料

a、禁止直接使用木质地板或铺设毛、
麻、化纤地毯及普通地板革。
b、应该选用由静电导体材料构成的 地面,如防静电活动地板或在普通地面 上铺设防静电地垫,并有效接地。
〈1〉接地 设置独立的防静电接地,在防静电 方面有要求的场所不允许使用零线 作设备的地线。 防静电工作表面(设备、桌面)接 地。
〈2〉环氧防静电地坪涂料
❖ 专业针对有静电造成危害产品和设备损失的场所, 分导静电型防静电地坪涂料和静电耗散型防静电地 坪涂料并分溶剂型和无溶剂型。
❖ 永久防静电性能,电阻符合防静电规范标准。 ·洁净防尘、高强度耐磨。 ·耐腐蚀性能优良、防霉防菌。 ·材料施工后对环境无污染,符合环保要求。
静电敏感度(单位 kV) 0.1-0.2 0.14-1.0 0.1-0.3 0.25-2.0 0.05-0.5 0.2-1.0 0.03-1.8 0.3-2.5 0.68-1.0 0.3-2.5 0.38-7.0 <10.0
一般现象的静电值:
静电产生的方法
静电电压(V)
10%RH 40%RH 55%RH
c、允许使用经特殊处理过的水磨石 地面,如事先敷设地线网、渗碳或在地 面喷涂抗静电剂等。
2、接地
a、防静电系统必须有独立可靠的接 地装置,接地电阻一般应小于10Ω,埋 设与检测方法应符合GBJ 97的要求。
b、防静电地线不得接在电源零线上, 不得与防雷地线共用。
c、使用三相五线制供电,其大地线 可以作为防静电地线(但零线、地线不 得混接)。
1.人在地毯上行走
35000 15000 7500
2.人在塑料地板上行走
12000 5000 3000
2.坐在椅子上的工人
12000 5000 3000
3.从包装箱上拿出泡沫
26000 20000 7000
4.无接地措施时人体的运动 6000 800
400
5.穿着合适的脚带在防静电地
<15
板上行走
静电放电的破坏

+ ++ +

++
电Leabharlann Baidu ++
++

+ ++

+ +




为除去导体壳外表面上因感应而出现的同号电
荷,可将导体“接地”,使这部分电荷泄放到 大地;使空腔内外的电场互不影响。
静电屏蔽
静电敏感元件在储存或运输 过程中会暴露于有静电的区 域中,用静电屏蔽的方法可 削弱外界静电对电子元件的 影响。最通常的方法是用静 电屏蔽袋作为保护。
湿度控制
• 用加湿机,使相对湿度在50-70%以内可以增快 静电泄漏。
人体活动
静电电压(KV) 相对湿度 相对湿度
在地毯上 走动
从工作椅上 站起
(10-20)% 35 18
(65-90)% 1.5 1.5
三、工厂常用的防静电措施
1、设备及辅材常见的防静电措施 2、人体静电控制
1、设备及辅材的防静电措施
半导体的损坏形式有两种:
1.灾难性损坏
器件不能操作 约占受静电破坏的原件的百分之十
2.潜在性损坏
器件可以操作但性能不稳定,维修次数因而增加 约占受静电破坏原件的百分之九十
二、静电防止的方法(理论)
1、屏蔽法 2、泄放法 3、中和法 4、抑制静电法 5、加湿法
1. 屏蔽法
❖ 屏蔽法是采用等电位外壳将被防护的物 件包围起来,使内部的物件也具有相等 电位,即使屏蔽壳带有大量的静电电荷, 放电现象也只在壳外发生,内部物件不 受影响。
地板
塑料及普通地板革,抛光打蜡木地板。 普通乙烯树脂
工作服,帽, 鞋
普通涤纶,合成纤维及尼龙面料,塑料 及普通胶底鞋
操作工具及 普通塑料盒,架,瓶,盘用品及纸制品,
设备
普通泡沫及一般移动工具,压缩机,喷
射设备,蒸发设备等
MOTOROLA定义的 静电敏感器件(ESDS)分类:
0类:0~200V 1类:0 V~1999V 2类:2000V~3999V
〈3〉、元器件的防静电包装与存储
静电屏蔽袋
防静电袋
存储及周转
〈4〉、离子中和设备
❖ 离子风静电消除器:消除绝缘材料表面的静 电荷应使用离子风静电消除器。
❖ X射线静电消除。
离子风机
离子风机
离子风枪
静电消除器
静电消除器
❖ 静电消除器是在空气中产生带正电和带负电的两种 离子,当任何带静电体从这里经过时,相应的带相 反电荷的离子与其中和,消除静电。
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