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1、1本讲稿第一页，共二十五页1.静电的原理2.静电的危害3.减少静电的方法目录目录2本讲稿第二页，共二十五页静电是一种静电是一种电能电能,它保留在它保留在物体表面物体表面,是正电是正电荷与负电荷在荷与负电荷在局部范围局部范围内失去平衡的结果。内失去平衡的结果。1.1 静电的定义静电的定义3本讲稿第三页，共二十五页-1-1-1+3n n原子由原子由原子由原子由带正电、质量重、不易移动的原子核带正电、质量重、不易移动的原子核带正电、质量重、不易移动的原子核带正电、质量重、不易移动的原子核，与核外，与核外，与核外，与核外带负电、质量轻、绕原子核运动的电子带负电、质量轻、绕原子核运动的电子带负电、质量轻
2、、绕原子核运动的电子带负电、质量轻、绕原子核运动的电子所组成。所组成。所组成。所组成。n n原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等，原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等，原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等，原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等，例如：例如：例如：例如：（+3+3+3+3）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）=0=0=0=0n n物体带电是因为最外层电子的转移物体带电是因为最外层电子的转移物体带电是因为最外层电子的转移物体带电是因为最外层电子的转移（减少或者增加）（减少或者增加）（减少或者增加）（减少或者增加）减少一个
3、电子：减少一个电子：减少一个电子：减少一个电子：（+3+3+3+3）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）=（+1+1+1+1）增加一个电子：增加一个电子：增加一个电子：增加一个电子：（+3+3+3+3）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）=（-1)-1)-1)-1)1.2 静电的产生静电的产生锂原子4本讲稿第四页，共二十五页静电放电，又称静电放电，又称ESD(ELECTROSTATIC DISCHARGE),是指：是指：一定累积的静电荷从一一定累积的静电荷从一高静电荷高静电荷集中区流向一集中区流向一相反电荷相反电荷集集中区或中区或低电
4、荷低电荷集中区集中区,特别是特别是地面地面,此为静电放电。此为静电放电。通常通常,静电放电的现象是电荷迅速流动静电放电的现象是电荷迅速流动(火花或电弧火花或电弧).).1.3 什么是静电放电什么是静电放电+5本讲稿第五页，共二十五页工业生产中，静电常伴随着各种作业过程（如管路输送、工业生产中，静电常伴随着各种作业过程（如管路输送、搅动、喷出、干燥、粉碎、筛选、滚轮传送、剥离、人员走动）。搅动、喷出、干燥、粉碎、筛选、滚轮传送、剥离、人员走动）。物质间相互摩擦、传导或感应均能产生静电，至于制程的设备或物质间相互摩擦、传导或感应均能产生静电，至于制程的设备或产品是正带电或负带电则需参考物质带电序列
5、表。产品是正带电或负带电则需参考物质带电序列表。制程带电的起因用最微观的角度来看待，皆是制程带电的起因用最微观的角度来看待，皆是能量的能量的交换使电子移位交换使电子移位。而两物质之。而两物质之接触、分离接触、分离是最大的主因。在是最大的主因。在生产制程中即多称其为生产制程中即多称其为磨擦带电磨擦带电、剥离带电剥离带电。1.4 静电产生的原因静电产生的原因6本讲稿第六页，共二十五页定义：当两个不同的物体互相摩擦定义：当两个不同的物体互相摩擦时，时，一些电子从一个物体转移到另一些电子从一个物体转移到另一个物体一个物体，使，使两物体皆带电两物体皆带电，此种方，此种方式称为摩擦带电式称为摩擦带电.结果
6、：较易失去电子的物体带正电，结果：较易失去电子的物体带正电，另一物体获得电子则带负电。另一物体获得电子则带负电。1.5 摩擦带电摩擦带电7本讲稿第七页，共二十五页定义：两个紧密接触的物体，在外定义：两个紧密接触的物体，在外力作用下力作用下迅速分离迅速分离一些一些电子从一电子从一个物体转移到另一个物体个物体转移到另一个物体，使，使两两物体皆带电物体皆带电，此种方式称为剥离带，此种方式称为剥离带电电.结果：物体较易失去电子的部分结果：物体较易失去电子的部分带正电，另一部分获得电子则带带正电，另一部分获得电子则带负电。负电。1.6 剥离带电剥离带电+8本讲稿第八页，共二十五页铁铁氟氟龙龙硅硅聚聚氯氯
7、乙乙烯烯聚聚乙乙烯烯明明胶胶聚聚酯酯人人造造丝丝硫硫磺磺金金、铂铂锡锡、银银铜铜、镍镍硬硬质质橡橡胶胶蜡蜡琥琥珀珀木木钢钢木木棉棉纸纸铝铝绸绸铅铅毛毛皮皮尼尼龙龙云云母母玻玻璃璃兔兔毛毛石石棉棉人人的的手手空空气气带正电|带负电1.7 物质带电序列表物质带电序列表9本讲稿第九页，共二十五页1.8 工厂里的静电源工厂里的静电源人人：皮肤、毛发、衣物等：皮肤、毛发、衣物等机机：生产仪器、治工具、检测仪器等：生产仪器、治工具、检测仪器等料料：原材、辅材、包装材、耗材等：原材、辅材、包装材、耗材等法法：机器动作、人员动作等：机器动作、人员动作等环环：地板、墙壁、天花板等：地板、墙壁、天花板等静电源：静
8、电源：静电源：静电源：10本讲稿第十页，共二十五页2 静电的危害静电的危害静电击伤电子元件静电击伤电子元件静电吸附静电吸附ParticleParticle微粒造成冲击伤害微粒造成冲击伤害火灾或爆炸发生火灾或爆炸发生11本讲稿第十一页，共二十五页典 型 静 电 压 量 测 值（V）活 动相 对 湿 度10%40%55%走过地毯走过地毯35,00015,0007,500走过合成树脂地板走过合成树脂地板12,0005,0003,000工作台作业员动作工作台作业员动作6,000800400从塑料条中取出从塑料条中取出DIP芯片芯片2,000700400从合成树脂盘取出从合成树脂盘取出DIP芯片芯片11
9、,5004,0002,000从从Styro泡棉中取出泡棉中取出DIP芯片芯片14,5005,0003,500由由PWB上取走气泡包装袋上取走气泡包装袋26,00020,0007,000将将PWB装入有泡棉条之箱子装入有泡棉条之箱子21,00011,0005,500资料来源：资料来源：AT&T ESD防护手册防护手册-19892.1 静电可能产生的电压静电可能产生的电压12本讲稿第十二页，共二十五页表面贴装器件表面贴装器件击穿电压击穿电压砷化镓5-100VMOS FET100-200VFE-ROM100-150V运算放大器190-2500VCMOS200-3000V肖特基二极管300-2500V
10、屏蔽薄膜电阻器屏蔽薄膜电阻器300-3000V晶体三极管300-700V逻辑发射逻辑发射TTL1000-2500V2.2 由静电作用对各类由静电作用对各类SMD的击穿电压的击穿电压13本讲稿第十三页，共二十五页资料来源资料来源:IBM 华生华生研究中心研究中心2.3 静电对静电对IC造成的击伤造成的击伤14本讲稿第十四页，共二十五页2.4静电造成的灰尘吸附冲击伤害静电造成的灰尘吸附冲击伤害Clean Room最怕的是最怕的是ESA（静电吸附）导致的表面污染物（静电吸附）导致的表面污染物(Contamination)，一个，一个4英寸晶元负载英寸晶元负载1000V电荷时，直径电荷时，直径1 mi
11、cron的微粒撞击可产生撞击力达的微粒撞击可产生撞击力达830,000 磅平方英寸磅平方英寸 或或 148 吨平方厘米吨平方厘米，远超过使晶元受损的程度。，远超过使晶元受损的程度。(资料来源资料来源:美国静电防护协会美国静电防护协会)15本讲稿第十五页，共二十五页3 消除静电的方法消除静电的方法n环境加湿环境加湿n静电接地静电接地n离子中和离子中和n静电遮蔽静电遮蔽16本讲稿第十六页，共二十五页n相对湿度（相对湿度（RH）对表面积累电荷的性能产生直接影响。相对）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，表面电荷减小湿度越高，零部件储存电荷的时间就越短，表面电荷
12、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（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，物质表面具亲水性表面具亲水性,容易吸附空气中的水份，进而降低物质表面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。电阻，增加静电向大地散逸的速率。n注意：即使是在注意：即使是在100%相对湿度时，电荷释放速率的增加也相对湿度时，电荷释放速率的增加也不能取代适当的不能取代适当的ESD控制操作规程，此外控制操作规程，此外湿度过高会导致过湿度过高会导致过高的设备结露高的设
13、备结露。3.1 环境加湿环境加湿n ANSI ESD-S20.20（美国静电防护协会）推荐环境湿度：（美国静电防护协会）推荐环境湿度：30%70%17本讲稿第十七页，共二十五页n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。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：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。导体，所以可以对人体采取接地的措施。设备接地设备接地
14、：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、组件运送器和其：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、组件运送器和其 它运动传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，对设备它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。进行接地可引导静电向大地逸散。3.2 静电接地静电接地18本讲稿第十八页，共二十五页静电接地网分四个层次静电接地网分四个层次:总线总线,干线干线,支线支线,终端终端,他们共同构成一个完整的接他们共同构成一个完整的接地系统地系统,作为各段工程站静电释放之通道。作为各段工程站静电释放之通道。:总线总线:直接连接大地之防静电接地装置直接连接大地之防静电接地装置.由厂
15、房设计时提出并于建筑由厂房设计时提出并于建筑时设立时设立.接地电阻要求小于接地电阻要求小于,截面积不小于截面积不小于mmmm。:干线干线：总线延伸至各工作站：总线延伸至各工作站/区之防静电接地通道，作为连接设备区之防静电接地通道，作为连接设备,机台机台之接口之接口.厂房设计提出并建筑时设立厂房设计提出并建筑时设立.截面面积不小于截面面积不小于mm,mm,接总线接地地电阻小接总线接地地电阻小于于.:支线支线:延伸至最终工作站延伸至最终工作站/区区,作为连接仪器作为连接仪器,人员等接地之接口人员等接地之接口,截面面积不截面面积不小于小于.mm,mm,接地电阻小于接地电阻小于 .:终端终端:静电最初
16、释放源与产生体静电最初释放源与产生体,包括支线连接之作业平台之静电包括支线连接之作业平台之静电胶皮胶皮,静电手环等静电手环等.3.2.1 静电接地网标准静电接地网标准19本讲稿第十九页，共二十五页n防静电手环原理防静电手环原理:它的制作使用静电导电材料，通过与皮它的制作使用静电导电材料，通过与皮肤直接接触，把人体静电直接导走。肤直接接触，把人体静电直接导走。n防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内1M1M电阻电阻由导由导线线,铁夹接地铁夹接地.目的是既要随时泄放掉人体上的静电目的是既要随时泄放掉人体上的静电,又要又要防止快速放电产生的火花防止快速放
17、电产生的火花,对静电敏感器件造成损害对静电敏感器件造成损害,并起并起隔离作用隔离作用.而断线或接触不良会使静电手环形同虚设而断线或接触不良会使静电手环形同虚设.所谓无线手环实际起不到释放人体携带的静电荷作用。所谓无线手环实际起不到释放人体携带的静电荷作用。防静电手环防静电手环手环点检仪器手环点检仪器3.2.2 防静电手环防静电手环20本讲稿第二十页，共二十五页n服装静电的产生与危害：服装静电的产生与危害：人在从事各种劳动活动时，人在从事各种劳动活动时，人体与衣服人体与衣服、衣服与衣服衣服与衣服、以及、以及衣服与衣服与周围物体周围物体间的摩擦可造成电荷的大量产生与积聚，因此当衣间的摩擦可造成电荷
18、的大量产生与积聚，因此当衣服为绝缘物质时，静电电荷将无法泄露而存在于人体上，随服为绝缘物质时，静电电荷将无法泄露而存在于人体上，随时可能造成放电危害。时可能造成放电危害。n防静电工作服的消电机理防静电工作服的消电机理:防静电工作服是用静电导电织物为面料而缝制的。其消电机理为：防静电工作服是用静电导电织物为面料而缝制的。其消电机理为：a.a.经由导电纤维形成电荷通道经由导电纤维形成电荷通道向大地释放静电荷向大地释放静电荷。b.b.由纤维的由纤维的电晕放电电晕放电中和静电荷。中和静电荷。3.2.3 防静电服防静电服21本讲稿第二十一页，共二十五页n静电消除器是在空气中产生静电消除器是在空气中产生带
19、正电和带负电的两种离带正电和带负电的两种离子子，当任何带静电体从这里经过时，相应的带相反电，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荷的离子与其中和中和，消除静电。，消除静电。n静电消除器采用静电消除器采用电晕放电电晕放电的原理，通过高压电源产生的原理，通过高压电源产生器将输入电压器将输入电压(220V(220V交流电交流电)升至升至7KV-10KV7KV-10KV交流或直流交流或直流高压作用在离子针上，高压作用在离子针上，将空气分子电离将空气分子电离产生平衡稳产生平衡稳定的正负离子以中和带电物体，同时气流吹除带电定的正负离子以中和带电物体，同时气流吹除带电灰尘。灰尘。3.3 离
20、子中和离子中和22本讲稿第二十二页，共二十五页离子棒离子棒：在狭小空间或设备内部安装使：在狭小空间或设备内部安装使用，有无风和带风两种类型用，有无风和带风两种类型。离子产生器离子产生器：大面积、快速中和静电，分悬：大面积、快速中和静电，分悬挂式、台式等各种型号挂式、台式等各种型号。离子风枪离子风枪/风嘴风嘴：局部高效快速中和静电及吹：局部高效快速中和静电及吹除灰尘。除灰尘。3.3.1 静电消除器种类静电消除器种类静电消除器主要由高压电源产生器和离子针两部分组成，根据不同的需要和工静电消除器主要由高压电源产生器和离子针两部分组成，根据不同的需要和工作场所，静电消除器有以下形式：作场所，静电消除器
21、有以下形式：23本讲稿第二十三页，共二十五页抗静电包装材料抗静电包装材料:A.注入碳膜的聚烯烃薄片注入碳膜的聚烯烃薄片：黑色：黑色,不透明不透明,具有相当高比例的碳膜具有相当高比例的碳膜,使料状物使料状物与粒状物间彼此接触以产生高电传导系数与粒状物间彼此接触以产生高电传导系数.B.透明透明.粉红色抗静电聚乙烯粉红色抗静电聚乙烯:在聚乙烯树脂中注入一有机在聚乙烯树脂中注入一有机 的抗静电液体的抗静电液体,它会它会流到所有的表面流到所有的表面,而形成一看不到且无腐蚀性邻接的湿层，以传导静电的电流而形成一看不到且无腐蚀性邻接的湿层，以传导静电的电流.C.较少使用的不透明物较少使用的不透明物:此薄片是由高密度聚乙烯合成纸的外层此薄片是由高密度聚乙烯合成纸的外层.真空金真空金属化的外部表面属化的外部表面,中间是一层铝箔和一内部表面是涂碳膜的黑色塑料所组中间是一层铝箔和一内部表面是涂碳膜的黑色塑料所组成成.D.3M最近推出的静电隔离薄膜最近推出的静电隔离薄膜:它是由一灰蓝色的镍金属化于一薄聚脂片它是由一灰蓝色的镍金属化于一薄聚脂片上上,再垒合于一注入抗静电液的聚乙烯内层所组成再垒合于一注入抗静电液的聚乙烯内层所组成.3.4 静电遮蔽静电遮蔽24本讲稿第二十四页，共二十五页25本讲稿第二十五页，共二十五页