ESD基础知识培训.ppt
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1、,GN Resound China,瑞声达听力技术(中国)有限公司,减少损失(美国一年的损失达200多亿美元,仅电子工业的损失超过100多亿美元) 提高产品质量和可靠性 提高生产率 静电防护回报率达1 : 95以上,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,静电培训的重要性,1 / 60,培训谁?,领导管理人 设计工程师 现场工程师 维护、维修技术人员 一线生产工人 仓储人员 质量控制和检测人员,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,2 / 60,静电学基础知识 静电对电子产品的损害及特点 静电控制与防护,培训内容,ESD 基础知识培训 Kaycee 201
2、2/12/27,重点!,3 / 60,1. 摩擦: 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,而产 生静电的最普通方法,就是摩擦生电。材料的绝缘性越好,越容易是使用摩擦 生电。另外,任何两种不同物质的物体接触后再分离,也能产生静电。 2. 感应:但带电物体接近不带物体时会感应静电。 3. 传导:针对导电材料而言,因电子能在它的表面自由流动,如与带电物体接触,将发 生电荷转移。,静电学基础知识,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,1)静电是怎样产生的?,4 / 60,在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动,人体身上的静电可达几千伏甚至
3、几万伏。 下表是在两种不同湿度条件下人体活动产生的静电电位。在干燥的季节,人体静电可达几千伏甚至几万伏。,1人体身上的静电有多高?,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,5 / 60,静电对部分电子器件的击穿电压,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,6 / 60,人带上很高电压的静电会有什么生命危险吗?,人体静电极端电位值是多少?,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,7 / 60,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,5万伏静电!,10万伏静电!,8 / 60,我们试验过人体带静电5万伏时没有不适的感觉, 带上
4、8万伏高压静电时依然面带微笑,10万伏(最高试验 过12万伏)时也没有生命危险!,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,9 / 60,1、电荷量 静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。电位、电场、电流等有关的 量都是由于电荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。表示静电电荷量的多少用电量表示,其单位是库仑, 由于库仑的单位太大通常用微库或纳库 1库仑1000000微库 1微库1000000纳库 2、静电电压 由于在很多场合测量静电电位较容易,另一个常用的静电参数是静电电位,其单位为伏,但由于静电电压通 常很高,因此常用一个较大的单位-千伏(kV)
5、1kV=1000V,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,1静电测量的主要参数有哪些? 其单位是什么?,10 / 60,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,1静电对电子产品损害有哪些形式?,静电的基本物理特性为:吸引或排斥,与大地有电位差,会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的四种影响: (人体放电实例) 1静电吸附灰尘,降低元件绝缘电阻(缩短寿命)。 2静电放电破坏,使元件受损不能工作(完全破坏)。 3静电放电电场或电流产生的热,使元件受伤(潜在损伤)。 4静电放电产生的电磁场幅度很大(达几百伏/米)频谱极宽(从几十兆到 几千兆),对电子产器造成干
6、扰甚至损坏(电磁干扰)。 如果元件全部破坏,必能在生产及品管中被察觉而排除,影响较小,如果元件轻微受损,在正常测试下不易发现,在这种情形下,常会因经过多层之加工,甚至已在使用时,才发现破坏,不但检查不易,而且其损失亦难以预测。要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题,而且如果在使用时才察觉故障,其损失将可能巨大。,静电对电子产品的形式损害及特点,11 / 60,1. 隐蔽性 人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是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23 KV,所以静电具有隐蔽性。 2. 潜在性 有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加
7、放电会给器件造成内伤而形 成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。 3. 随机性 电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个元件产生以后,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动性性。其损坏也具有随机动性性。 4.复杂性 分析困难,掩盖了失效的真正原因。,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,1静电对电子产品损害有哪些特点?,静电对电子产品损害的形式及特点,12 / 60,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,静电对电子产品的形式损害及特点,ESD三种型式,人体型式即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩
8、擦电荷。当人们手持ESD敏感的装置而不先拽放电荷到地,摩擦电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏。 2 微电子器件带电型式既指这些ESD敏感的装置,尤其对塑料件,当在自动化生产过程中,会产生摩擦电荷,而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地表面,因此造成损坏;或者通过感应使ESD敏感的装置的金属部分带电而造成损坏。 3 场感类型式即有强电场围绕,这可能来之于塑性材料或人的衣服,会发生电子转化跨过氧化层。若电位差超过氧化层的介电常数,侧会产生电弧以破坏氧化层,其结果为短路。,13 / 60,静电是时时刻刻到处存在的,但是在二十世纪4050年代很少有静电问题,因为那时是晶体
9、三极管和二极管,而所产生静电也不如现在普遍存在。 在60-70年代,随着对静电非常敏感的MOS器件的出现,静电问题也出现了,到70年代静电问题越来越来严重。 8090年代,随着集成电路的密度越来越大,一方面其二氧化硅膜的厚度越来越薄(微米纳米),其承受的静电电压越来越低,另一方面,产生和积累静电的材料如塑料,橡胶等大量使用,使得静电越来越普遍存在,仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美圆,因此静电防护已成为电子工业的隐形杀手。是电子工业普遍存在的硬病毒,在某个时刻内外因条件具备时就要发作。,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,静电控制与防护,1电子工业的静电问题是如
10、何的产生的?,14 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,静电防护原理:,对可能产生静电的地方要防止静电积聚。采取措施,使静电边产生,边泄放, 并将静电电压控制在安全范围内。 对已经存在的静电积聚迅速消除掉,即时释放。 静电防护的核心是“静电消除”。,15 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,静电防护方法,(1) 使用防静电材料 金属是导体,因导体的漏放电流大,会损坏器件。另外由于绝缘材料容易产生摩擦起电,因此不能采用金属和绝缘材料作防静电材料。而是采用表面电阻1105以下的所谓静电导体,以及表面电阻
11、1105-1108的静电亚导体作为防静电材料。例如常用的静电防护材料是在橡胶中混入导电碳黑来实现的,将表面电阻控制在1106以下。 (2) 泄漏与接地 对可能产生或已经产生静电的部位进行接地,提供静电释放通道。采用埋大地线的方法建立“独立”地线。使地线与大地之间的电阻10 。(参见GBJl79或SJT10694-1996) 静电防护材料的方法:将静电防护材料(如工作台面垫、地垫、防静电腕带等)通过1MQ的电阻接到通向独立大地线的导体上(参见SJT10630-1995)。串接1M电阻是为了确保对地泄放5mA的电流,称为软接地。设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地,称为硬接地。,16 / 60,静电
12、控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,非导体带静电的消除,对于绝缘体上的静电,由于电荷不能在绝缘体上流动,因此不能用接地的方法消除静 电。可采用以下措施: (a) 使用离子风机离子风机产生正、负离子,可以中和静电源的静电。可设置在 空间和贴装机贴片头附近。 (b) 使用静电消除剂静电消除剂属于表面活性剂。可用静电消除剂擦洗仪器和物 体表面,能迅速消除物体表面的静电。 (c) 控制环境湿度增加湿度可提高非导体材料的表面电导率,使物体表面不易 积聚静电。例如北方干燥环境可采取加湿通风的措施。 (d) 采用静电屏蔽对易产生静电的设备可采用屏蔽罩(笼),并将屏蔽罩(笼)
13、有效接地。,17 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,静电防护器材,(1) 人体防静电系统 包括防静电腕带、工作服、帽、手套、鞋、袜等 (2) 防静电地面 包括防静电水磨石地面、防静电橡胶地面、PVC防静电塑料地板、防静电地毯、防 静电活动地板等。 (3) 防静电操作系列 包括防静电工作台垫、防静电包装袋、防静电物流小车、防静电烙铁及工具等。,18 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,永久性防静电PVC地板块,主要用于不需铺设活动地板的防静电环境。该地板的主要特点是: 导电物质为性能稳定的碳黑,导电
14、网路从上表面直通下表面 永久性防静电性能 基材为半硬质的PVC塑料,具有耐磨和不发火的特性; 有如大理石花纹的外表面,颜色可调,装饰效果好。 主要指标 防静电性能: 系统电阻: 105108(); 耐磨性: 磨耗量: 0.01gcm2; 产品规格: 6006002.5(mm)。,19 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,永久性防静电PVC地板块,永久性防静电PVC地板块,20 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电桌垫,防静电桌垫可覆盖在普通桌面上形成防静电工作台,用复合胶皮(板)按桌面大小做成
15、上表面为绿色,配接地线。 主要要指标 表面电阻 105-109,21 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电鞋,人体是最普遍存在的静电危害源。要消除人体静电最简单的办法是对人体采取接地的措施。穿防静电鞋并使用防静电地面(防静电地垫、地毯等)和防静电袜防静电鞋垫等,能使静电从人体导向大地,从而消除人体静电。 主要指标 鞋底体积电阻0.5105108。 符合国家标准的要求,22 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电脚套,防静电脚套用于来工厂车间参观的如领导、工程师、来宾临时使用,这防静电脚套既
16、可防静电又可以防鞋底灰土,价格低廉,一次性使用。,23 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电大褂,用不同色的防静电布制成。布料纱线含一定比例的导电纱,导电纱又是由一定比例的不锈钢纤维或其它导电纤维与普通纤维混纺而成。通过导电纤维的电晕放电和泄漏作用消除服装上的静电。由于不锈钢纤维属金属类纤维,所以,由它织成的防静电布料的导电性能稳定,不随服装的洗涤次数而变化。,织物的面电荷密度3cm2; 大褂的摩擦带电电量0.6c件; 洗涤次数:A级100次;B级50次,24 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/2
17、7,防静电手套/指套,它用防静电布或防静电针织物制成。用于需用手套操作的防静电环境。 面电荷密度7cm2; 洗涤次数:A级100次;B级50次,25 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电腕带,用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织,外层用普通纱线编织。 主要指标 弹簧软线最大长度250cm 泄漏电阻106(保护电阻106),26 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电长寿烙铁,特点 电子控制恒温,PTC陶瓷发热元件,升
18、温快且温度可手动连续随意调节; 独立静电接地系统,可消除静电和极大地降低各种干扰杂信号, 不但确保电子器件静电安全,焊接时无需拔掉电源头, 也保证工作人员和电子器件免受动力电电击的危险; 外出维修时如遇无接地线时更方便采用与设备搭接技术, 使烙铁与设备同电位,消除静电对设备的危害; 抗氧化耐腐蚀长寿命电烙铁头,降低使用成本; 体积小,重量轻,占用工作台面积小 符合国际国内大部分标准要求。,27 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,主要技术指标 电源:220V/50Hz 20-60W (功率可调) 自动恒温:5% 温度可调:200450 符合际标准
19、美国国家标准/静电协会ANSI/ESD S20.20要求, 优于国家军用标准GJB3007要求),防静电长寿烙铁,28 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电海绵,防静电海绵:它是在塑料中加入适量的导电物质加工制成。硬型用于插集成电路块,软型用于防静电包装。 主要指标 : 摩擦起电电压100V;表面电阻107。,29 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电箱、盒 防静电插板、转运箱、元件盒,防静电箱、盒:防静电插板、转运箱、元件盒均由防静电塑料制成,它们能对装入的电路或器件及印刷电路起静电保
20、护作用。其外形尺寸和内格大小可按用记户要求定做。 主要指标: 摩擦起电电压100V;表面电阻108(),30 / 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电包装袋,由基材、全属镀膜层和热封层多层复合而成。具有自身“不起”静电和能屏蔽外界静电的双重功能。 主要技术指标: 1. 内层表面电阻率:1051010(/口),优于国家军用标准规定的内层表面电阻率 1051012(/口)的要求。 2. 外层表面电阻率:小于108(/口),优于国家军用标准规定的外层表面电阻率小 于1012(/口)的要求。 3. 静电衰减:0.05秒,优于国家军用标准规定的2秒的要求
21、 其它性能:电磁干扰衰减、耐截穿强度、水蒸汽渗透率等均优于国家军用标准的要求。 主要用途: 电子电路PCB板成品或半成品包装。,31/ 60,静电控制与防护,ESD 基础知识培训 Kaycee 2012/12/27,防静电屏蔽袋,一般防静电防静电包装袋本身不容易产生静电,但当包装袋外部发生静电放电(ESD)时,由于其屏蔽外部ESD性能不好,包装袋内部的电子器件会受到外部ESD(静电放电)的影响甚至损坏对静电非常敏感的器件。 例如:有的工厂的器件出厂时合格且使用了防静电防静电包装袋,但运输到客户时打开包装,就发现有些PCB板或器件不能正常工作,原因就是虽然防静电包装袋本身不容易产生静电,但不能屏
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