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1、静电教育训练中级教材本讲稿第一页，共三十七页大纲n物质的原子模型n静电基本概念n静电是怎么产生的n静电危害n静电防护本讲稿第二页，共三十七页物质的原子模型n原子由带正电、质量重、不易移动的原子核，与核外带负电、质量轻、绕原子核运动的电子所组成。n原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等。n物体带电是因为最外层电子的转移（电荷分离）本讲稿第三页，共三十七页静电基本概念n静电：物体表面静止的电荷。n电荷(静电荷)：当对物体施加一定能量时，使本来正负电荷量相等而处于中性状态的物体变成其中任何一方过剩的状态，这过剩的电量就称为电荷(静电荷)n静电的实质是存在剩余电荷。n电荷是所有的有关静电现象本质
2、方面的物理量。本讲稿第四页，共三十七页静电基本概念-材料的导体性n导体导体：若原子核最外围的电子，所受的束缚力很微弱，则电子容易脱离原子核的束缚而自由地运动，称为自由电子，这一类的物体容易导电，称为导体，例如铜、铝、.等。n绝缘体绝缘体：原子核和核外的电子彼此间的吸引力强，则电子不易脱离原子核的束缚，因此不易导电，称为绝缘体，例如玻璃、毛皮.等。n半导体半导体：电荷移动能力介于导体与绝缘体之间，如锗、硅。在低温时为绝缘体，高温时为导体，且导电性随温度升高或加杂质而升高。本讲稿第五页，共三十七页静电基本概念-材料的导电性对应电阻n导电材料阻值105欧n106欧抗静电材料阻值 1011欧本讲稿第六
3、页，共三十七页静电的产生-原理n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，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。-(电荷分离产生静电)。本讲稿第八页，共三十七页静电的产生-電荷分離產生靜電n工業生產中，靜電常伴隨各種作業過程中（如管路輸送、容器中傾出或流入容器中、攪動、混合、噴出、乾燥、粉碎、篩選、滾輪傳送、剝離、人員走動）。物質間相互摩擦、傳導或感應而產生，至於製程的設備或產品是正帶電或負帶電則需參考物質帶電序列表。n製程帶電的起因用最
4、微觀的角度來看待，皆是能量的交換使電子移位。而兩物質之接觸、分離是最大的主因。在生產製程中即多稱其為剝離帶電、磨擦帶電。本讲稿第九页，共三十七页静电的产生-摩擦带电n定義定義：當兩個不同的物體互相摩擦時，一些電子從一個物體轉移到另一個物體，使兩物體皆帶電，此種方式稱為摩擦带电n結果結果：較易失去電子的物體帶正電，另一物體獲得電子則帶負電。本讲稿第十页，共三十七页静电的产生-剥离带电n两个紧密接触的物体，在外力作用下迅速分离一些電子從一個物體轉移到另一個物體，使兩物體皆帶電，此種方式稱為剥离带电剥离带电n結果結果：物体較易失去電子的部分帶正電，另一部分獲得電子則帶負電。本讲稿第十一页，共三十七页
5、静电的产生-电荷累积n一般人造聚合物具有高绝缘、高电阻的特性，能蓄积静电荷很长的一段时间，因其性能优异，已被大量且广泛的使于各种生产或制造之原料，设备与组件中。n导体设备（如：容器、管路、漏斗、手推车、甚至人体）对地绝缘，因而累积大量静电荷。n高绝缘的原料（如：液体、粉体、膜、纤维等）亦会累积大量的静电荷。本讲稿第十二页，共三十七页静电危害原理-静电放电n蓄積在導體上的電荷，會在一次放電中將能量完全釋放，是常見靜電危害產生的原因n靜電放電可概分為火花放電（Spark Discharge）電暈放電（Corona Discharge）、刷狀放電（Brush Discharge）、大量粉堆放電（Bu
6、lk Powder Discharge）、射狀放電（Propagation Brush Discharge）等形式。n不同放電形式的發生，與放電的電極形狀、材質距離、阻抗、數量有密切的關係，同時亦會產生不同的危害。本讲稿第十三页，共三十七页静电危害n静电放电而引起的火灾-化工制程n静电累积与放电造成生产品质的不良-电子工业本讲稿第十四页，共三十七页静电危害流程图静电分离静电分离电荷积累在设备上电荷积累在设备上电荷积累在产品上电荷积累在产品上电荷逸散电荷逸散电荷放电电荷放电电荷放电电荷放电引燃（化工）引燃（化工）/产品品质不良（电子业）产品品质不良（电子业）本讲稿第十五页，共三十七页静电对IC的
7、危害n人体平常所感应的静电电压在2KV以上，通常是由于人体的轻微动作或与绝缘物的磨擦而引起的。也就是说，倘若我们日常生活中所带的静电电位与IC接触，那么几乎所有的IC都将被破坏，这种危险存在于任何没有采取静电防护措施的工作环境中。静电对IC的破坏不仅体现在电子元器件的制造工序当中，而且在IC的组装、远输等过程中都会对IC产生破坏。本讲稿第十六页，共三十七页静电对IC的危害-续n隐蔽性隐蔽性：除非发生静电放电，人体不能直接感知静电，但发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉，这是因为人体感知的静电放电电压为23kv，所以静电具有隐蔽性。n潜在性潜在性：有些会受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多
8、次累加放电会给IC器件造成内伤而形成隐患。因此静电对IC的损伤具有潜在性。本讲稿第十七页，共三十七页静电对IC的危害-续n随机性随机性：IC什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个IC芯片产生以后一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机性，其损坏也具有随机性。n复杂性复杂性：静电放电损伤的失效分析工作，因微电子IC产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费财，要求较高的技术并往往需要使用高度精密仪器，即使如此，有些静电损伤现象也难以与其它原因造成的损伤加以区别；使人误把静电放电损伤的失效当作其它失效，这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或
9、情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以分析静电对IC的损伤具有复杂性。本讲稿第十八页，共三十七页制程为什么要进行静电控制n避免Particle 吸附n减低元件被破坏n减少产品失效或者运作不稳定n 减少静电放电造成损失本讲稿第十九页，共三十七页静电防护1接地n將所有導體連接在一起，然後接地，並保持低的接地電阻，使導體上的電荷迅速向大地散逸，不致引起靜電放電的危害。n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n设备接地：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、元件运送器和其他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
10、会积累大量电荷，对设备进行接地可引导静电向大地逸散。本讲稿第二十页，共三十七页静电防护2加湿n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。在高濕度環境中，物質表面具親水性(Hygroscopicity)，容易吸附空氣中的水份，進而降低物質表面電阻，增加靜電向大地散逸的速率。n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。本讲稿第二十一页，共三十七页静电防护3抗靜電材料n通常電阻值愈低的物質，其靜
11、電散逸速度愈快，不易累積靜電，反之，電阻值愈高的物質，其靜電散逸速度愈慢，容易累積很高的靜電。在化工製程中經常遇到靜電荷累積在絕緣的產品或設備上，若能採用抗靜電的產品或設備，並實施接地，則靜電荷能很容易地向大地散逸。本讲稿第二十二页，共三十七页防静电手环3本讲稿第二十三页，共三十七页防静电手环3-静电手环原理n防静电腕带原理: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。n防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内1M电阻由导线,铁夹接地.目的是既要随时泄放掉人体上的静电,又要防止快速放电产生的火花,对静电敏感器件造成损害,并起隔离作用.而断线或接触不良会使静电手环形同虚设
12、.n所谓无线手环实际起不到泄放人体携带的静电荷作用。本讲稿第二十四页，共三十七页防静电手环3-手环佩带方式n静电手环不锈钢壳应戴在左手腕内侧,此处接触电阻最小.要与皮肤紧密接触,不得松驰,不得隔以衣物.n鳄鱼夹应用根部夹持静电地线裸露部份n下班或行走时,操作员可摘下手环,流动人员应取下夹子,绕在手腕上,以便流动使用.本讲稿第二十五页，共三十七页防静电手环3-手环点检仪器本讲稿第二十六页，共三十七页防静电手环3-手环点检方法本讲稿第二十七页，共三十七页防静电手环3-手环点检仪器原理n手环点检仪器原理：主要为测试防静电手环之静电接地阻抗，阻抗在要求范围内则“GOOD”，超过或者低于要求范围内则显示
13、“HIGH”或者“LOW”本讲稿第二十八页，共三十七页静电消除器4本讲稿第二十九页，共三十七页静电消除器4-静电消除器原理n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。n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。本讲稿第三十页，共三十七页静电消除器4-静电消除器种类n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根据不同的需要和工作场所
14、，离子针有以下形式：n离子棒：在狭小空间或设备内部安装使用，有无风和带风两种类型 n离子风机：大面积、快速中和静电，分悬挂式、台式等各种型号 n离子风枪/风嘴：局部高效快速中和静电及吹除灰尘本讲稿第三十一页，共三十七页静电消除器4-静电消除器种类n静电消除器按照原理可分为按照原理可分为：AC型-交流输出型 DC型-直流输出型 PULSE DC型脉冲直流电输出型本讲稿第三十二页，共三十七页静电消除器4-AC型交流电输出型交流电输出型本讲稿第三十三页，共三十七页静电消除器4-DC型直流电输出型 本讲稿第三十四页，共三十七页静电消除器4-脉冲直流电输出型 本讲稿第三十五页，共三十七页防静电服5n服装静电的产生与危害 人在从事各种劳动活动时，人体与衣服、衣服与衣服、以及衣服与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。n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：a.经由导电纤维形成电荷通道向大地泄放静电荷；b.由纤维的电晕放电中和静电荷。本讲稿第三十六页，共三十七页Thank You!本讲稿第三十七页，共三十七页