ESD静电防护知识培训教材12536.docx
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1、ESD静电防护知识培训教材一 生活中中的静电常常识静电是一种种生产和生生活中常见见的现象,静电常给我们的的生产和生生活带来很很多麻烦有时,它它使人遭到到电击;有有时,它严严重影响正正常工作;更有甚者者,它可能能引起火灾灾和爆炸事事故在干燥和多多风的秋天天,在日常常生活中,我我们常常会会碰到这种种现象:晚晚上脱衣服服睡觉时,黑黑暗中常听听到噼啪的的声响,而而且伴有蓝蓝光,见面面握手时,手手指刚一接接触到对方方,会突然然感到指尖尖针刺般刺刺痛,令人人大惊失色色;早上起起来梳头时时,头发会会经常“飘”起来,越越理越乱,拉拉门把手、开开水龙头时时都会“触电”,时常发发出“啪、啪”的声响,这这就是发生生
2、在人体的的静电,上上述的几种种现象就是是体内静电电对外“放电”的结果。 人体活动时时,皮肤与与衣服之间间以及衣服服与衣服之之间互相摩摩擦,便会会产生静电电。随着家家用电器增增多以及冬冬天人们多多穿化纤衣衣服,家用用电器所产产生的静电电荷会被人人体吸收并并积存起来来,加之居居室内墙壁壁和地板多多属绝缘体体,空气干干燥,因此此更容易受受到静电干干扰。 由于老年人人的皮肤相相对比年轻轻人干燥以以及老年人人心血管系系统的老化化、抗干扰扰能力减弱弱等因素,因因此老年人人更容易受受静电的影影响。心血血管系统本本就有病变变的老年人人,静电更更会使病情情加重。过过高的静电电还常常使使人焦躁不不安、头痛痛、胸闷
3、、呼呼吸困难、咳咳嗽。 为了防止静静电的发生生,室内要要保持一定定的湿度,室室内要勤拖拖地、勤洒洒些水,或或用加湿器器加湿;要要勤洗澡、勤勤换衣服,以以消除人体体表面积聚聚的静电荷荷。发现头头发无法梳梳理时,将将梳子浸入入水中片刻刻,等静电电消除之后后,便可以以将头发梳梳理服帖了了。脱衣服服之后,用用手轻轻摸摸一下墙壁壁,摸门把把手或水龙龙头之前也也要用手摸摸一下墙,将将体内静电电“放”出去,这这样静电就就不会伤你你了。对于于老年人,应应选择柔软软、光滑的的棉纺织或或丝织内衣衣、内裤,尽尽量不穿化化纤类衣物物,以使静静电的危害害减少到最最低限度。二 对静电电知识的初初步了解在本世纪770前代以
4、以前,很多多静电问题题都是由于于人们没有有ESD意意识而造成成的,即使使到现在也有有很多人怀怀疑ESDD会对电子子产品造成成损坏。这这是因为大大多数损害发发生在人的的感觉以下下,因为人人体对静电电放电的感感知电压约约为3,请参见见下表:人体电位 (伏) 电击击程度 1000 完完全无感觉觉 (发出出微弱的放放电声) 2000 手指外外侧有感觉觉但不疼 3000 有被针针刺的感觉觉微疼 4000 有被针针深刺的感感觉手指微微疼(见到到放电的微微光) 5000 从手掌掌到前腕感感到疼(指指尖延伸出出微光) 6000 手指感感到剧疼后后腕感到沉沉重 7000 手指和和手掌感到到剧疼稍有有麻木感觉觉
5、8000 从手掌掌到前腕有有麻木的感感觉 9000 手腕子子感到剧疼疼手感到麻麻木沉重 100000 整个手手感到疼有有电流过的的感觉 110000 手指剧剧麻整个手手感到被强强烈电击 120000 整个手手感到被强强烈地打击击810mmA 手摆摆脱电极已已感到困难难,有剧痛痛感(手指指关节)。 20225mA 手迅速麻麻痹,不能能自动摆脱脱电极(国际通常常认为电流流在50MMA以下安安全)。 50880mA 呼吸困难难,心房开开始震颤。90100mA 呼吸麻痹,三秒钟后心脏开始麻痹,停止跳动.然而随着大大规模超大大规模集成成电路的问问世,许多多电子元件件在几百伏伏甚至几十十伏时就会会损坏,通
6、通常电子器器件被损坏后后没有明显显的界限,把把元件安装装在PCBB上再检测测,结果出出现很多问问题,分析析也相当困困难。特别别是在出现现一些潜在在损坏时,即便使用精密密仪器也很很难测量出出其性能有有明显的变变化。但近年实实验证实,这这种潜在损损坏在一定定时间以后后,电子产产品的可靠靠性会明显下降降。这种失失效是由于于静电放电电( EllectrroStaatic Discchargge简称 ESD)造成的,无论是静静电电场还还是静电电电流都可能能给器件造造成致命的的危害或潜潜在的损伤伤。对电子子产品来说说具有很大大的危害性性,静电产生生后会在周周围形成静静电场,会产生力力学效应,放电效应应及静
7、电感感应效应等等几种效应应,人体携带带静电也会会对其它物物体放电,在这几种种效应中,静电的放放电效应造造成的危害害最为严重重,此种放电电导致元器器件的击穿穿破坏或对对系统造成成破坏无法法正常运行行一般简称称为 ESSD损害,ESD对对元器件的的损害后果果导致硬击击穿或软击击穿。硬击穿:是是一次性造造成元器件件介质击穿穿、烧毁或或永久性失失效,使集集成电路彻彻底损坏,永永久性失效效,当静电电放电能量量达到一定定值时,足足以引起封封装集成电电路块的爆炸,使使其芯片完完全烧毁裸裸露,造成成人身伤害害,设备故故障耗费增增加。硬击击穿特征明明显一般来来说可以在在器件组装装件或插件件板出厂交交货之前检检查
8、出来。软击穿(软软失效) :是造成成器件的性性能劣化或或参数指标标下降,但还没有有完全损坏坏而形成隐隐患,在最后质质量检验中中很难被发发现,在使用时时静电造成成的电路潜潜在损伤,会使其参参数变化,品质劣化化,寿命降低低,使设备运运行一段时时间后,随温度,时间,电压的变变化出现各各种故障不不能正常工工作即为软失效。如果受损的的芯片属于于一些重要要的控制系系统,如网络中中心控制系系统,自动播出出控制系统统,生产调度度控制中心心,电子作战战指挥系统统,自动导航航系统,火箭发射射控制系统统等其造成成的危害有有时是难以以预料的,这潜在的的损伤实际际上具有更更大危害,造成的直直接和间接接损失更为为严重软击
9、穿不易易察觉具有有潜在隐蔽蔽的特点危危害更大,另外静电电感应和静静电放电时时产生的电电磁脉冲也也有一定危危害,静电放电电一般产生生频带为几几百 KHHz 几十MHHz,电平高达达几十毫伏伏的电磁脉脉冲干扰可可使静电敏敏感器件( Staatic Senssitivve Deevicee简称 SSSD) 破坏。在静电危害害的几种类类型中,ESD损损害尤为突突出,其突出特特点是随机机性和不易易察觉性 。人没有有感觉到放放电就已造造成了静电电损伤.不不易被检测测出来,有关资料料证明 EESD引起起的器件损损伤 900%为潜在性性的软击穿穿损伤,10%为立即失失效的损伤伤类型。静静电对SSSD 的危危害
10、,由于于集成电路路的集成度度越来越高高,体积缩缩小,光刻刻线条变细细,线间距距离窄,以以及采用大大量新型材材料(其抗抗静电性很很低)至使使其抗静电电性下降,较较低电位差差就能将其其击穿破坏坏,有人认认为加有 ESD保保护电路的的集成电路路板不怕静静电破坏,实实际上尽管管加有保护护电路确实实能够起到到一定的保保护作用,当当在人体或或工作环境境中带有上上千伏静电电时,虽然然敏感器件件内有保护护电路也是是无法承受受的,仍然然受到很大大程度的破破坏。所有的集成成电路均对对静电敏感感,其不同同之处只在在于所能承承受的阀电电压值不同同而已,人人体有感的的静电放电电在25000伏以上上,因此减减少静电到到人
11、无感觉觉的程度,并没有消消除电子设设备受静电电损坏的危危害,当人人感觉到静静电放电时时可能已经经对造成 SSD损损伤了,所所以对静电电的防护主主要应致力力于防患于于未然,进进行综合防防护。静电的基本本物理特性性为:吸引引或排斥,与与大地有电电位差,会会产生放电电电流。这这三种特性性能对电子子元件的影影响:静电吸附灰灰尘,降低低元件绝缘缘电阻(缩缩短寿命)。静电放电破破坏,使元元件受损不不能工作(完全破坏坏)。静电放电电电场或电流流产生的热热,使元件件受伤(潜潜在损伤)。静电放电产产生的电磁磁场幅度很很大(达几几百伏/米米)频谱极极宽(从几几十兆到几几千兆),对对电子产器器造成干扰扰甚至损坏坏(
12、电磁干干扰)。如果元件全全部破坏,必必能在生产产及品管中中被察觉而而排除,影影响较小,如如果元件轻轻微受损,在在正常测试试下不易发发现,在这这种情形下下,常会因因经过多层层之加工,甚甚至已在使使用时,才才发现破坏坏,不但检检查不易,而而且其损失失亦难以预预测。要耗耗费多少人人力及财力力才能清查查出所有问问题,而且且如果在使使用时才察察觉故障,其其损失将可可能巨大。静电具有的的特性:1 隐蔽性性人体不能直直接感知静静电除非发发生静电放放电,但是是发生静电电放电人体体也不一定定能有电击击的感觉,这是因为为人体感知知的静电放放电电压为为23 KV,所所以静电具具有隐蔽性性。2 潜在性性有些电子元元器
13、件受到到静电损伤伤后的性能能没有明显显的下降,但但多次累加加放电会给给器件造成成内伤而形形成隐患。因因此静电对对器件的损损伤具有潜潜在性。 3 随机机性电子元件甚甚么情况下下会遭受静静电破坏呢呢?可以这这么说,从从一个元件件产生以后后,一直到到它损坏以以前,所有有的过程都都受到静电电的威胁,而而这些静电电的产生也也具有随意意性,其损坏也也具有随意意性。4 复杂性性静电放电损损伤的失效效分析工作作,因电子子产品的精精、细、微微小的结构构特点而费费时、费事事、费钱,要要求较高的的技术并往往往需要使使用扫描电电镜等高精精密仪器。即即使如此,有有些静电损损伤现象也也难以与其其他原因造造成的损伤伤加以区
14、别别,使人误误把静电损损伤失效当当作其他失失效。这在在对静电放放电损害未未充分认识识之前,常常常归因于于早期失效效或情况不不明的失效效,从而不不自觉地掩掩盖了失效效的真正原原因。所以以静电对电电子器件损损伤的分析析具有复杂杂性。静电对工业业危害主要要表现在以以下几个方方面:1引发燃爆爆事故据测量一个个普通男子子站在绝缘缘地板上,脱脱化纤毛衣衣时,人体体静电电位位可达 88200伏伏起电量为为 0.995微库积积累的静电电能量为 3.9毫毫焦,这个个能量比汽汽油的最小小静电点火火能 0.21毫焦焦,黑火药药的最小静静电点火能能0.199毫焦,都都大许多倍倍,如果发发生静电放放电火花就就有引起燃燃
15、烧爆炸的的危险。2 损伤电电子元器件件破坏系统统正常工作作在世界已进进入电子计计算机时代代的今天,静静电更是电电子工业乃乃至各类电电子电器用用户的一大大隐患,某某些大规模模集成电路路中的防氧化膜只只有十万分分之几厘米米厚,IC电路路会在数百百伏电压下下被击穿,M0SFFET甚至至受到十几几伏电压作作用就会被被毁掉,如遇人体体静电或其其他微弱的的静电放电电,它们就会会像雷电击击中一幢大大建筑物使使之轰然倒倒塌一样遭遭到毁坏,因而以大大规模集成成电路为基基础的工业业产品,如电脑工工业自动化化控制器等等等,都要防止止静电造成成的危害,据报道在在静电危害害没有得到到有效防治治之前,美国电子子工业部门门
16、由于静电电原因使 IC电路路遭到破坏坏和损伤而而造成的损损失每年高高达数亿美美元,此外电子子计算机微微处理器等等会因静电电放电,而失去记记忆或工作作中断,使已有的的信息丢失失破坏系统统正常工作作。3 影响产产品质量在电子元器器件制造,电影胶片片印制过程程中,静电放电电会使其发发生意外故故障或疵病病而达不到到质量标准准。4 影响正正常生产在纺织印刷刷胶片造纸纸等工业生生产中,纤维纸张张胶片等会会因静电而而粘连一起起给生产带带来麻烦。5 对人体体造成电击击不适感甚甚至引发次次生事故人员长期在在静电环境境中会引发发各种疾病病;人体静静电放电会会使人有电电震,电麻感觉觉,若此人此此时处在高高位或接触触
17、危险品就就可能引发发次生事故故。静电主要由由不同物质质相互摩擦擦而产生而而且广泛存存在于自然然界、工业业生产和人人们的日常常生活中,在在电子工业业中,电子子产品设计计的小型化化和高集成成化,相应应的加工技技术日趋微微、细、精精、薄,使使得对静电电危害不可可忽视,在在电子厂房房生产过程程中,静电电所造成的的危害是多多方面的。三 静电防防护知识从前面的分分析可知静静电是由于于物体接触触分离,甚甚至没有接接触的感应应等方式产产生的,就就连我们周周围的空气气也是由原原子组成的的,当这些些空气流动动时也会产产生静电,可可以说:在在任何时间间、任何地地点都可能能产生静电电。要完全全消除静电电几乎不可可能的
18、,但但可以采取取一些措施施控制静电电在不危害害的程度之之内,其产产生的基本本过程可归归纳为:接接触电荷转移偶电层形形成电荷分离离.设备或或人体上的的静电最高高可达数万万伏为至数数十万伏,要正常操操作条件下下也常达数数百至数千千伏,人体体由于自身身的动作及及与其它物物体的接触触分离、磨磨擦或感应应等因素,可以带上上几千伏甚甚至上万伏伏的静电.静电是正正、负电荷荷在局部范范围内失去去平衡的结结果.它是是一种电能能,留存在在物体表面面,具有高高电位、低低电量、和和作用时间间短的特点点. 静电控制的的主要措施施有:静电电的泄漏和和耗散、静静电中和、静静电屏蔽与与接地、增增湿等. 静电放电引引起的元件件
19、击穿损害害是电子工工业最普遍遍、最严重重的静电危危害,静电电敏感元件件和印制电电路板在生生产过程中中工序间的的传递和储储放,必须须使用防静静电上料箱箱、元件盒盒、周转箱箱、周转托托盘等.以以防止静电电积累造成成的危害.作为成品品进行包装装时必须采采用防静电电屏蔽袋、包包装袋、包包装盒、筐筐等,避免免运输过程程中的静电电损害. 电子产品在在生产过程程中,其元元器件,组组件,成品品,经常与与设备工具具等发生接接触、分离离、磨擦而而产生静电电,必须使使用防静电电坐垫、周周转小车、维维修包、工工具、工作作椅等,并并通过适当当的接地,使静电迅迅速泄放.磨擦起电和和人体静电电是电子、微微电子工业业中的两大
20、大危害源,但产生静静电并非危危害所在,危害在于于静电积累累及由此产产生的静电电电荷放电电,带电的的物体,在在其周围形形成静电场场,会产生生力学效应应,放电效效应和静电电感应效应应,因此必必须加以控控制.由于静电的的力学效应应,空气中中的浮游的的尘粒会吸吸附到硅片片等元器件件上,严重重影响电子子产品的质质量,因此此,对净化化空间必须须采取防静静电措施.净化室的的墙壁、天天花板和地地板等都应应采用防静静电的不发发尘材料,对操作人人员及工件件、器具也也应采取一一系列的静静电防护措措施. 为了解生产产过程静电电起电情况况,判别生生产过程中中静电的影影响程度以以及检验静静电防护用用品、装备备质量都需需要
21、测量静静电及有关关参数.按照静电学学上的分类类一般材料料可分为三三大类: 1 静电导导体, 电电阻率1006- cmm; 2 静电半半导体, 电阻率 1066-cm 10010-cm; 3 静电绝绝缘体, 电阻率 10110 cm.其中电阻率率在电阻率率 105-cm 1009-cm的的称为静电电泄放体而而绝大部分分合成材料料的电阻率率大于10010-cm,因而是静静电绝缘体体,对于绝绝缘体而言言一旦产生生静电,其其本身几乎乎无放电的的通路,使使静电荷长长期驻留积积聚,电荷荷积聚到一一定程度后后就可能随随机放电造造成危害.在工作环境境中主要的的静电源:1 人(移移动静电源源)-人在在活动时产产
22、生的静电电电压从几几千伏到几几万伏不等等; 2 地板工工作台面,鞋鞋,服装,普普通塑料包包装袋,文文件袋,泡泡沫包装盒盒,没有静静电防护条条件下直接接插拨印制制电路板,不不接地电烙烙铁,吸锡锡器,绝缘缘材料制作作的操作工工具等; 3 打印机机,复印机机,变压器器,发电机机等工作时时也会产生生感应静电电。静电的测量量,主要是是对静电电电压、材料料电阻、接接地电阻、静静电关衰期期、静电电电量、静电电消除器消消电性能、布布料电荷面面密度等的的测量.静电防护工工作作为一项系系统工程,任何环节节的疏漏或或失误,都都将导致静静电防护工工作的失败败,必须时时时防范,人人防范范.为了消除静静电所产生生的危害,
23、就就必须采取取措施。消消除静电的的方法很多多,但最简简单和最有有效的办法法是采取接接地措施。在在电子生产产厂房中,对对所有会产产生静电的的设备都应应保证可靠靠接地。为为了防止积积聚在设备备和人身上上的静电荷荷达到危险险电位,在在主要生产产场合采用用了防静电电地坪。在在这类地坪坪的防护材材料中,分分布有铜线线构成的网网络,这些些金属网络络彼此形成成电气通路路,用于防防静电地坪坪的静电传传导。作为为电气设计计配合,应应在防静电电地坪所在在空间的建建筑柱上,适适当预留接接地端子。在在地坪敷设设完毕后,将将防静电地地坪内的金金属线与该该接地端子子相连。另另外,接地地端子须通通过柱内主主筋与接地地极连通
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