防静电基础知识

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四、静电产生的原因（一）
微观原因：根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。
由于不同物质原子的接触产生电子的得失，使物质失去电平 衡，产生静电现象。 物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负 电荷的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子 的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电 的现象。
总原则：
（１）控制静电的产生 （２）控制静电的消散 （３）设计保护电路
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十八、控制静电的措施（一）
（1）控制静电的产生:
静电是由于摩擦和感应产生的，控制静电的产生 应从这两方面入手， a)操作静电敏感器件时，不要作无意义的运动、摩 擦、接触； b)工位上不要存放不必要的绝缘体，如纸片、塑料 杯、塑料袋等； c)设备接地良好； d)远离强电场（>2,000V)300mm以上； e)用抗静电（Antistatic or Low charging）材料或 同种材料包装 f)静电屏蔽
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目录
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静电概念
静电影响
如何防止静电的危害
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公司采取的措施
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一、静电所引起的自然现象
闪电
尘埃落在电视荧屏上
冬天脱毛衣时，有“啪啪”的声音，并伴有火花
早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱
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十二、部分器件的静电敏感电压值
器件类型
VMOS
MOSFET GaAsFET PROM CMOS HMOS E/DMOS ECL
耐静电放电电压值 (V) 30～1800 100～200 100～300 100 250～2000 50～500 200～1000 300～2500
人或物体到地的路径。 静电放电防护 (Electrostatic discharge protective) 材料的特性，具有一项或多项下列能力：减少静电产生，消除静电荷， 屏蔽静电放电或屏蔽静电场。 表面电阻 (Surface resistance) 接触材料同一面按规定配置的二个电极之间，流动电流与直流电压的比。 其量度单位用欧姆表达。
序号
８ ９ １０ １１ 12 13 14 15
材料
羊毛 丝绸 铝 纸 棉布 钢 木材 琥珀
序号
16 17 18 19 20 21 22
材料
硬橡胶 镊、铜 黄,铜、银 聚酯人造纤维 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯（ＰＶＣ） 负电荷方向
（２）感应产生静电
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六、静电放电的三种模型
天气干燥时，当接触金属门把（水龙头）时手有触电的感觉 用胶尺磨擦头发后，胶尺会吸起碎纸片 还有……
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二、什么是静电？
静电（Electrostatic）：电荷在物体上以相对静止的状态方式存在,
称之为静电。
静电场：相对于（作业员）是静止的，其电量不随时间而变的电 场。 ESD: 是代表英文ElectroStatic Discharge即“静电放电”的意 思，静电放电是广义的过电应力的一种
充电器件放电模式Charged-Device Model-CDM)
Device dependent,rise time<0.2ns,duration<2ns
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七、静电在工业生产的危害和利用（一）
静电的危害
静电的产生在工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要归结 以下两种机理：
潜伏性问题
a)隐蔽性 b)累积性 c)随机性 d)复杂性
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九、静电的危害(示例）
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十、静电的应用（示例）
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十一、典型的静电电压
静电电荷源 测得的电压 10%~20%RH 走过地毯 在聚烯烃类塑料地面行走 工作台旁操作的工人 手拿聚乙烯塑料袋装入器件时 从工作台拾起普通聚乙烯袋 垫有聚氨酯泡沫的工作椅 35000 12000 6000 7000 20000 18000 65%~90%RH 1500 250 100 600 1200 1500
宏观原因： 1）物体间摩擦生热，激发电子转移；
2）物体间的接触和分离产生电子转移；
3）电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布； 4）摩擦和电磁感应的综合效应。
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五、静电产生的方式
静电 产生的两种方式： （１）摩擦产生静电
序号
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７
材料
正电荷方向 空气 人的手 兔毛 玻璃 云母 头发 尼龙
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十六、静电危害流程图
流程图：
静电分离 电荷积累在设备上 电荷积累在产品上
电荷逸散 电荷放电 电荷放电
引燃（化工）/产品品质不良（电子业）
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十七、静电防护的目的和总的原则
目的：
在电子元器件、组件、设备的制造和使用过程中，通 过各种防护手段，防止因静电的力学和放电效应而产生或 可能产生危害，或将这些危害限制在最小程度，以确保元 器件、组件和设备的设计性能及使用性能不致因静电作用 受到损害。
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十五、静电防护的意义
（1）多数电子元器件为静电敏感器件 （2）静电放电造成巨大损失 a)美国88年报道：由于ＥＳＤ造成５０亿／年损失； b)日本统计：不合格器件中，45%来自静电放电损伤； c)Ｔi公司统计：客户失效器件中，ESD引起的失效占 47%. （3）静电放电多导致潜在失效，危害极大 （4）电子器件集成度增加使其抗静电损害能力降低 （5）电子／光电子行业的大公司非常重视静电防护
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十四、与静电有关的一些概念（三）
绝缘材料 (Insulative Materials)：至少具有表面电阻1 x 1012欧姆的材料。
抗静电性：通常指材料抑制磨擦起电的特性。材料的抗静电性与其电阻或电 阻率没有必然的联系。如有些抗静电材料，电阻很高，属高绝缘 型，但起电力很小，多次摩擦都不会产生静电积累。 防静电材料：根据导电性能，可将其分为静电绝缘、耗散、导电和屏蔽四 种，如以表面电阻划分如下：
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十八、控制静电的措施（二）
（２）控制静电的消散
静电产生难以控制，一旦产生静电就要以适当速度泄放掉。 可用两种方法消散电荷：泄漏法与复合中和法。 １）泄漏法 通过以下设施可将静电向大地泄放。 a)地线：＜１ohm(AC), 将静电荷导入大地； b)防静电地板／漆：＜109ohm(105~109),将人体或物体上静 电导入地线，必须接地良好； c)防静电桌垫：＜109ohm (105~109) ，将人体或物体上静电 导入地线，必须接地良好； d)腕带：１x106~1x107ohm，将人体静电引至地线； e)脚带： １x106~1x107ohm ，将人体静电引至地线； f)防静电鞋：105~108欧姆,将人体静电引至防静电地板／漆； 电地板必须接地良好。
11、防静电地板
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二十、防静电手套（指套）
防静电手套（指套）：表面电阻值106~109 级
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二十一、静电手环的构造及测试方法（一）
结构 它由①接地线按扣②松紧圈和③接地线组成。其中 松紧圈可由多种导静电的复合材料制作, 接地线内有 串接（或材料本身具有）大小为106Ω的电阻，以保 证操作者在意外情况下触及380V电压时不致发生人 身伤害事故.
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十八、控制静电的措施（三）
g)防静电服：1x105 ~1x1011 ohm,含钢丝,将人体 静电通过腕／脚带导入地线，屏人体静电; 注意：应接触皮肤，洗涤时不能柔搓 泄漏法消散静电一般只适用于导体，对于绝缘体 上静电可采用复合中和法加以消散。
２）复合中和法消散静电 用离子风吹绝缘体。
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十九、公司内常用防静电用品（装备）
1、防静电腕带 2、防静电台垫、防静电地垫 3、防静电包装袋（软塑料） 4、防静电硬塑料容器 5、防静电条、管 6、防静电毛刷 7、防静电海绵
8、离子吹风机、防静电气枪
9、静电手环、静电鞋测试仪 10 、防静电服、防静电鞋、防静电帽、防静电手套
降低成品率。
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七、静电在工业生产的危害和利用（二）
（2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐，胶片、CD塑盘沾染灰尘 ,影响品质。 （3）造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结, 影响生产。 （4）纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
EOS （Electrical Over Stress)：电气过载或过电应力，指元器件
承受的电压或电流超过其允许的最大范围。
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三、静电的特点
1、高电位：设备或人体上的静电位最高可达数万伏以至数十万伏； 在正常操作条件下也常达数百至数千伏。 2、低电量：通常为毫微库仑（nC 、10-9C）级。 3、小电流：多为微安（μA、10-6A）级。 4、作用时间短：微秒（μS、10-6S）级。 5、静电受环境条件，特别是湿度的影响比较大。
其一：静电放电（ESD）造成的危害： （1） 引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。 （2） 击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化， 降低生产成品率。 （3） 高压静电放电造成电击，危及人身安全。
（4） 在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
其二，静电引力（ESA）造成的危害： （1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大
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十三、电子联装生产中的静电源
工作服
工作鞋
各种包装和容器
工作台
各种绝缘地面
某些电子生产设备
作业人员
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十四、与静电有关的一些概念（一）
静电放电接地 (Electrostatic discharge ground)
点、电极、总线、金属条、或其他导体系统，形成一条从一个带静电的
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十四、与静电有关的一些概念（二）
导电材料：
一般指表面电阻小于1×105欧姆的材料。这种材料电阻小，电子在其表面 及内部流动非常容易，可流向任何接触到的其它导体或大地。
耗散材料：
一般指表面电阻大于或等于1×105而小于1×1012欧姆的材料。 屏蔽材料： 一般指导电层每毫米厚度的表面电阻小于1×104欧姆，采用这种材料制作 的法拉第保护罩可防止静电敏感器件受到静电的影响。
器件类型
运算放大器
JFET SCL STTL STL 肖特基二极管 双极性晶体管 石英压电晶体器件
耐静电放电电压值 (V) 190～2500 140～1000 680～1000 300～2500 380～7000 300～3000 380～7000 <10000
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静电的利用
静电印花、静电复印、静电喷涂、静电植绒、静电除尘和静电分选技术 等， 已在工业生产和生活中得到广泛应用。静电也开始在淡化海水，喷 洒农药、人工降雨、低温冷冻等许多方面大显身手，甚至在字宙飞船上 也安装有静电加料器等静电装置。
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八、危害形式
显现性问题
带电人体放电模式（Human Body Model-HBM） Ｃ＝100pf, R=1,500ohm,rise time=2~10ns,duration=150ns
带电机器放电模式（ Machine Model-MM ）
C=200pf,L=500nH,rise time=5~8ns,duration=80ns
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四、静电产生的原因（二）
当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些 电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，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。所以物体与其它物体接触后 分离就会带上静电。