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ESD防护基础知识


最容易产生静电 对地能储存电荷 人在走动时产生静电 产生15千伏的静电很常见 产生35千伏的静电是可能的,但不常见
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材料的电特性-静电耗散材料
电子在材料的表面可以自由移动,但移动的速 率由于电阻而受到控制 如果被接地,电荷将被缓慢的释放掉 体电阻≥1x104~<1x1010Ω
EPA内防静电工作台上的所有仪器、AC工具、金属体及等必须连接到公共 接地点上,人体腕带、防静电台垫、防静电地垫、导体和静电耗散的材料防静 电器具等需要串接1MΩ电阻(或等效串接1MΩ的电阻)后连接到接地系统上 设施的接地线建议采用黄绿色或黄色线,连接点应该采用螺钉、焊接、双线 交绕的紧固连接方式,保证连接点连接可靠、接触电阻小,禁止使用鳄鱼夹、挂 接等不可靠的连接方式。
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人体对静电的敏感程度
在大于3000伏时, 你能通过皮肤感知
人体对ESD的感觉
在5000伏时, 你能听见
在10000伏时, 你能看见
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部分元件ESD的敏感度
大部分器件的敏感度都小于人体感知电压,我司EPA控制电压为 ±100V H公司的ESSD(静电敏感器件)包括集成电路(IC),场效应管 (MOS管) ,光电器件(LED,数码管) ,厚膜(电阻),板卡及其组 件
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ESD控制-防静电工作台
耗散层
表面电阻: 1*106~1*109Ω
对地电阻: 7.5*105~1*109Ω
导电层
表面电阻: 1*102~1*105Ω
接地
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ESD控制-防静电工作台
理想的防靜電工作台
可接受的防靜電工作台
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ESD控制-人员控制
ESD控制-防静电工作台
防静电台垫的尺寸应不小于工作台面的大小。 防静电台垫均须正面(即防静电面)朝上、背面(即导电面) 朝下铺设。 压接静电地线联接端子时应从防静电台垫/地垫的正面压下, 使其穿过台垫并紧固,以保证电接触良好。 多个防静电工作台的接地线不能相互串接,应以并联方式与公 共接地线连接,每块台垫(地垫)必须且只需接一根防静电地线 当防静电台垫上附着有绝缘性的油膜、树脂和其他污物时,应 及时使用中性清洗剂(酒精)或防静电剂进行清洁。
硬损伤:器件的性能,但仍能通过测试。单板 或器件的特性变差,最终失效。
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静电的损伤方式-EOS
ESD能引起电过应力(EOS),熔化器件的金属部分
EOS有下列特点:
持续时间较长的大电流 对器件的大面积损伤 损伤可以明显观察到
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1×109≤R <10 11 / typical
静电耗散材料-静电屏蔽袋
静电屏蔽袋
利用多层多材料技术来对所有静电放电 模式进行防护。。。
导电金属膜层
• 低电阻 < 102 / • • 透光性 > 40% • 连续导电面 聚乙烯层 • Antistatic 聚酯层 • 耐拉 • 外形稳定(不变形) • 良好绝缘强度 • 耐击穿
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静电的产生-摩擦起电环境对静电的影响
空气中的水气增加空气的导电性,因此减少静电的产生或累积。。。 相对湿度越高越好 ( > 60% );高湿度对于一些考虑 ( 例如腐蚀、 污染 ) 不利; 折中湿度要求 45% ~ 75%
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静电的产生-电感效应
-++ ++ ++ ++ +
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ESD控制-接地方式
采用三相五线制供电系统中的地线,引入电源零线的同时, 单独引出大地地线作防静电接地线,工程上称为“一点引出电阻 隔离”。电源主变电箱到大地的接地电阻应小于4Ω。如图所示:
相 相 相 零 地
Ω
主 变 电 箱
防 静 电 岗 位 (接 地 线 )
R(< 4Ω )
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材料的电特性
绝缘体是个问题,因为静电可以产生和累积其上。而 最终造成电晕放电或电感破坏现象。
导体也可能是个问题。因为导体造成快速的放电,以及 受到外来感应!
在ESD领域,材料分为绝缘体、导体、静电耗散材料
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材料的电特性-绝缘体
限制电子自由移动 11 很大的体电阻≥1x10 Ω 很少有电子在物体中移动 能够保持大量电荷 在同一种物体的上的不同地方可以保持正电荷和负电荷。 绝缘体的耗散只能通过环境(离子风机、涂防静电液等), 不能通过自己的表面
15mm Arial粗体,12磅
底色:黄色
ESD
15 mm
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ESD控制-技术依据
4 项基本技术依据 …
1. 制止静电的产生
2. 通过设计在产品中置入保护
3. 消除产生的静电
4. 控制放电的途径和速度
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ESD控制-控制原则
建立EPA区域 在EPA控制区域操作所有静电敏感器件
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耐磨涂层 或 dissipative 涂层
• 可热压封口
• 耐拉 • 良好绝缘强度
防静电采用标识
底色:黄色 Arial Narrow粗体,42磅 Arial Narrow粗体,46磅
45mm
35mm 180mm
底色:黄色 粗黑体,42磅,黑色 粗黑体,60磅,黑色
45mm
35mm 180mm
人体的运动和操作过程是产生静电的主要根源,任何进入防静电区域 或接触(包括直接和间接接触)ESSD(静电敏感器件)的人员,必须严 格遵循防静电规范,贯彻执行静电防护措施。 接受防静电知识培训和教育是对每位员工的基本要求,是减少静电 危害的根本方法和途径之一 所有人员进入EPA前必须穿好防静电工作服和防静电工作鞋,已配发 工作帽的还必须戴好工作帽(将头发盘绕到工帽内,要求头发不等外露) 。 无防静电工作鞋的,必须穿防静电拖鞋;工作服外部严禁携带除工卡和笔 之外的金属物件和塑料物件;更换工作服应在指定地点进行,不允许在生 产现场穿、脱工作服。 防静电工作服、工作鞋等要勤洗勤换,建议洗换频次1次/周,员工着 装工衣、工鞋、工帽无破损污秽现象。
思考:导体电阻小,更易释放物体上的静
电,为何不选用导体作为静电耗散材料?
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静电耗散材料-抗静电包装袋
Antistatic 包装袋
• 常被称为“粉红塑胶袋” • 聚乙烯填入控制材料或涂层
• 加入粉红色素以方便和非防静电 材料进行区分
• 有无静电和散电功能,但没有屏 蔽能力 • 通常用以包装非敏感器件,使和 敏感器件共同使用时不会出现静 电而对ESSD件造成损坏
静电压的产生;安全、迅速、有效的消除已产生的静电荷
ECA:ESD Control Area(ESD控制区域) EOS:Electrostatic Over Strength(电过应力)
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静电的产生-几种静电产生方式 静电的产生有三个途径。。。
1. 接触分离 (最常见的‘摩擦’)
2. 电感效应
3. 电容效应
电容效应只增加静电破坏的风险程度,并没有改变电荷量 !
思考:温度变化是否能产生静电
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静电的产生-摩擦起电
‘摩擦’ 主要来源: 接触 +

压力
+ 分离
‘摩擦’生电
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静电的产生-摩擦起电的影响因素 决定静电量的主要因素:
• 材料(包括材料的相对性) • 接触面积和表面粗糙情况 • 接触力 • 分离速度 • 环境湿度 在干燥和快速移动活动中使用不当的材料容易产生高静电和 增加静电破坏风险!
C = o r A / d
o = 8.85 X 10 -12 F/m r = 材料的相对介电常数
V=Q/C d V
1,000 volts !!!
d
10 votls
静电压并非固定值!
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静电的产生-静电的特性
高电位:可达数万至数十万伏,操作时常达数百至数 千伏(人通常对3.5KV以下静电不易感觉到)。 低电量:静电流多为微安级(尖端瞬间放电例外)。 作用时间短:微秒级。 受环境影响大:特别是湿度,湿度上升则静电积累减 少,静电压下降。
注意:纸板和木头在湿度较高时因为吸水具有静电耗散性
能,湿度较低(一般小于50%左右)时表现为绝缘性能。
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材料的电特性-导体
电子在导体表面和体内流动
体电阻<1x104Ω 如果连接到地,电荷能被中和 电荷能被积累在没有接地的导体上 在导体上的电荷泻放快
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材料的电特性-人体
ESD 基础培训
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ESD损坏种类比例
严重损坏 10% 潜在损坏 60% 局部损坏 30%
在实际中潜在损坏及局部损坏均表现为软损 伤(即无法通过出厂测试筛选出来)
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静电损伤试验
对微电路中的一段线路做ESD实验发现: 200V~400V时 线路的阻抗没有发现变化 600V时 微电路的性能指标稍有下降,但仍能通过 测试。 800V~900V 出现了局部熔断和孔洞,线路阻抗发生了 明显变化 1000V 线路断路,器件被完全损坏。
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静电在行业中的损失
88年美国ESD影响损失50亿美元 电子产品运行出现的故障49%的为静电所致 日本IC生产中的不合格品45%是静电造成的
90%ESD对元器件、电路的破坏是潜在的
ESD对行业造成的损失如此巨大,加上人体 对小于3000V的静电基本上无感知,所以静 电需要引起足够的重视.
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