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文檔簡介
1、a,1,電子產(chǎn)品的防靜電,a,2,1,概述在人們的日常生活和工作中經(jīng)常發(fā)生靜電。那么靜電究竟是什么,它的產(chǎn)生機制及其造成的危害,如何預(yù)防和消除,是我們需要考慮和解決的問題。a,3,1靜電是什么?靜電是存在于物體表面的電力,是正電荷和正電荷局部不平衡時發(fā)生的現(xiàn)象。靜電現(xiàn)象是指電荷產(chǎn)生和消亡過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象的總稱。摩擦啟動現(xiàn)象就是靜電現(xiàn)象。為什么要防止a,4,2靜電?隨著電子產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,規(guī)模小、強度高的裝置大規(guī)模制造,導(dǎo)線間距減小,絕緣薄膜變薄,屈服電壓越來越低。電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸、儲存和運輸過程中產(chǎn)生的靜電電壓遠遠超過擊穿電壓閾值,從而可能導(dǎo)致設(shè)備的破壞或故障,影響產(chǎn)品的技術(shù)指標,降低可靠
2、性。這表明靜電是電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大障礙。因此,防靜電要在議事日程上提到,保證產(chǎn)品的質(zhì)量。為了在購買、儲存、出庫、檢查、儲存、調(diào)整和安裝電子設(shè)備和產(chǎn)品的過程中保護其免受靜電的危害,了解靜電的產(chǎn)生機理和防止靜電發(fā)生的一些相關(guān)知識是非常重要的。a,5,2,電子產(chǎn)業(yè)靜電屏障損傷的形成可以分為電子產(chǎn)業(yè)靜電屏障損害兩類:一是靜電引力對浮游植物的吸附;二是靜電放電引起的介質(zhì)破壞,a,6,1靜電,在半導(dǎo)體部件的生產(chǎn)和制造過程中,石英和高分子材料制成的儀器和材料的大量使用導(dǎo)致的高絕緣性,在使用過程中不可避免的摩擦?xí)?dǎo)致表面電荷持續(xù)積累,電位提高。表1列出了半導(dǎo)體元件及其使用環(huán)境中的部分物品表面的靜電電位。a,7
3、,表1各類型絕緣薄膜耐壓值,a,8,表2各類型元件靜態(tài)電壓值,a,9,穿著尼龍衣服,塑料基板鞋慢慢掛在清潔地板上,人用7KV-8KV電壓玻璃纖維制成的晶體載體在聚丙烯桌上滑動時容易產(chǎn)生10KV靜電。晶片組裝線:晶片5KV,晶片載入盒35KV,工作服10KV,桌上型電腦10KV,有機玻璃罩8KV,改裝1.5KV,晶片6KV光刻之間塑料地面0.5KV-1KV,金屬網(wǎng)底0.5KV-1.5KV瓦底圖,a,10,如表1所示,靜電電位很高。由于靜電的機械效應(yīng),在這種情況下,工作場所的浮游植物容易吸附到芯片表面,微細灰塵吸附會影響半導(dǎo)體器件的良好性能。因此,電子產(chǎn)品的生產(chǎn)必須在干凈的環(huán)境下工作,工人、儀器和
4、環(huán)境必須采取一系列防止靜電的措施,防止和減少靜電的危險形成。a,11,2介質(zhì)故障的分類是靜電引起的部件破壞是電子產(chǎn)業(yè)靜電損害的主要方法。在強電場中,隨著電場的增強,電荷繼續(xù)積累,到一定程度,電介質(zhì)失去極化特征,成為導(dǎo)體,最終產(chǎn)生介質(zhì)的熱損傷現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為電子媒體的破壞。介質(zhì)故障分為熱破壞、化學(xué)破壞和電擊三種形式。a,12,(1)當熱破壞介質(zhì)運行時,由于損失而產(chǎn)生的熱量大于介質(zhì)向周圍釋放的熱量時,介質(zhì)的溫度迅速升高,在介質(zhì)的熱損壞出現(xiàn)之前,導(dǎo)電率增加??梢姛崞茐牡暮诵膯栴}是熱問題。因此,熱設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的重要組成部分之一。,a,13,(2)在高壓力下,強電場可以降低臭氧和二氧化碳,降低絕緣性
5、能,損害介質(zhì),使局部空氣碰撞電離,介質(zhì)輝光,化學(xué)物質(zhì)生成,使介質(zhì)靠近介質(zhì)表面或內(nèi)部缺陷小孔。a,14,(3)電沖擊滲透電沖擊是在強電場下介質(zhì)釋放自由電子而產(chǎn)生的。自由電子隨著電場強度的增加而急劇增加,損害了介質(zhì)的絕緣性。觸電滲透的本質(zhì)是由于電荷的積累,所以防止電荷的積累可以防止觸電貫穿。破損的臨界電壓稱為擊穿電壓,臨界電場強度稱為擊穿場強。例如, E空氣=3 kV/m,MOS管結(jié)構(gòu)的E灌嘴氧化觸控=1.0106kV/m。a,15,3靜電的破壞和放電(1)靜電放電靜電放電和穩(wěn)定電源產(chǎn)生的放電是由于電荷積累,但存在明顯的差異。第一,在靜電的情況下,由于啟動電源是空間電荷,所以存儲的能量有限,沒有像
6、外部電源一樣持續(xù)放電的功能,因此只能提供暫時發(fā)生的部分破壞能量。靜電放電能量小,但其放電波形復(fù)雜,難以控制。半導(dǎo)體器件的軟破壞與它有關(guān)。a,16,(2)靜電損壞導(dǎo)致的部件損壞是電子行業(yè),尤其是電子產(chǎn)品制造中最常見、最嚴重的危險。靜電放電可能導(dǎo)致設(shè)備硬擊穿或軟擊穿。硬制動一次導(dǎo)致設(shè)備永久性故障,例如設(shè)備的輸出和輸入打開或短路。軟破壞會降低裝置的性能,減少其指標參數(shù),從而導(dǎo)致缺陷的危險。軟破壞會導(dǎo)致整個設(shè)備運行和故障查找的大問題,因為它不能很好地或容易地發(fā)現(xiàn)電路(減少指數(shù)參數(shù))。軟制動時,設(shè)備仍然可以帶著瓶子運行,性能沒有根本變化,很有可能通過出廠檢查,但隨時會引起庫存。多次軟制動會導(dǎo)致硬制動,設(shè)
7、備運行不正常,會影響用戶損失和制造商的信譽以及產(chǎn)品銷售。a,17,4人體靜電是工業(yè)生產(chǎn)中影響零件損壞和電子設(shè)備正常運行的主要原因是人體靜電放電。人的靜電放電會引起電擊,降低工作效率,會引起二次事故(即設(shè)備損壞),因此要充分注意人的靜電。人體形成靜電的原因是,人體在日常工作中消耗的機械能在活動中轉(zhuǎn)化為電能。人體是靜電導(dǎo)體,與大地絕緣時(例如,鞋是絕緣材料),人體和大地形成靜電,儲存電荷,充電電壓一般為50kV。電荷積累到一定程度,條件成熟后形成火花,瞬間放電電壓達到數(shù)千伏,放電功率達到數(shù)千千瓦。a,18,(1)人類靜電的啟動電流人在絕緣地面行走時抬起的一只腳因鞋底電阻的存在而產(chǎn)生充電電流I1,另
8、一只腳因鞋底電阻的存在而落地時產(chǎn)生泄漏電流I2。此電流通常小于10-8A,其大小和行走方法與樓板材質(zhì)相關(guān)。a,19,摩擦活和其他活人體在穿的衣服、鞋帽、手套、衣服和周圍物體之間、鞋和地板之間、手和工件之間發(fā)生摩擦。此外,接近帶電荷的物體,還能探測到大小相同、符號相反的電荷和帶電荷的粒子的吸附,因為所有這些都是通過電荷和靜電,人體帶電荷的。a,20,(2)影響人體充電的因素啟動電流操作者的啟動電流通常為I0=10-810-6,IMAX=10-4。當人體對接地的電阻恒定時,啟動電流I越大,人體的電量q越大,電位越高。I0確定時,人體接地電阻r越大,電壓越高,人體電荷q越多。即U=IR q=UC,a
9、,21,人體對接地電阻人體電阻有兩種:表面電阻和體積電阻。在公式U=I R和q=U C中可見,接地電阻R越大,電氣q越大。表面電阻的大小與皮膚的干燥程度和空氣的濕度有關(guān)。干燥時一般為100600k,潮濕狀態(tài)為11k,人體手到腳尖的體積電阻一般為500800。a,22,人體電容一般是指人體對地面的電容和人體對周圍事物的電容。Q=可以在UC公式中看到:如果電力保持不變,則電壓u隨著電容器c的減少而增加。W=q2/2C公式表明:人體中存儲的靜電可以隨著電容的減少而增加。a,23,(3)人體放電電擊檢測人體在放電時對人體產(chǎn)生不同程度的反應(yīng),這種反應(yīng)稱為電擊敏感度。人體靜電電擊不會產(chǎn)生嚴重的身體障礙,但
10、會影響人的工作效率,或引起精神壓力或第二次破壞。人的靜電電位與靜態(tài)電感的關(guān)系見表2。a,24,表2人體電位(kV)感應(yīng)10麻木20指外部感覺,弱放電25針感覺,但40針深刺不疼,手指有點疼,放電未光60指疼痛,手腕沉重100腕疼痛感覺,手麻木120指電視劇麻,整個手被強烈打防止靜電主要是防止靜電放電。靜電放電控制從靜電發(fā)生控制和靜電消除控制開始??刂旗o電的產(chǎn)生主要是控制工藝及工藝中的材料選擇。靜電的消除主要是加速靜電的泄漏和中和。這兩點協(xié)同工作,以確保靜電電壓不超過防止靜電的安全閾值。a、26,1消除靜電的路徑靜電會對靜電敏感設(shè)備造成故障,但可以控制和消除。為此,討論了生產(chǎn)過程中防靜電系統(tǒng)的安
11、全工作原理和防靜電和防靜電方法。(1)要消除靜電的消除特性靜電,首先要明確靜電保護的基本思想。對可能發(fā)生靜電的地方要防止靜電的凝聚。就是采取措施避免或減少靜電放電的產(chǎn)生。使用產(chǎn)生邊緣流出的方法,可以消除電荷聚集。必須迅速消除已經(jīng)存在的電荷的積累。絕緣物體帶電后,電荷不流動,不能泄漏,可以使用靜電消除器產(chǎn)生異性離子,產(chǎn)生中間和靜態(tài)電荷。帶電荷的物體是導(dǎo)體的時候,使用簡單的接地泄漏方法完全去除電荷。要配置完整的靜電安全工作區(qū),必須至少包括有效的靜電墊、專用接地和防靜電腕帶。a,27,(2)靜電的基本保護路徑,靜電的控制技術(shù),是在靜電電荷累積的情況下,在不可避免的范圍內(nèi),采取綜合措施控制靜電的危險。
12、過程控制法的目的是在生產(chǎn)過程中盡可能少地產(chǎn)生靜態(tài)電荷。對工藝中的材料選擇、設(shè)備安裝和操作管理等過程,應(yīng)控制靜電發(fā)生和電荷的凝聚,抑制靜電電位和放電能量,將風(fēng)險降至最低。泄漏法的目的是通過泄漏消除靜態(tài)電荷。通常將靜電接地,使電荷流出大地,并利用增加物體電導(dǎo)率的方法泄漏靜電。為了防止電場影響周圍其他物體,使用接地屏蔽膜將帶電體與其他物體分離的靜電屏蔽方法稱為內(nèi)部屏蔽。有時還有屏蔽物(外場屏蔽物),使用接地屏蔽膜保護隔離的物體不受外部電場的影響。通過復(fù)合中和方法和其他復(fù)合中和方法消除靜態(tài)電荷。一般使用靜電消除器產(chǎn)生的異性離子,中和帶電體的電荷,使帶電物體表面光滑,清潔周圍環(huán)境,減少尖端放電的可能性。
13、a,28,2靜電安全工作區(qū)基本條件選擇(1)安全電阻值確定和計算靜電安全區(qū)工作人員提供防止電擊的條件,人體在發(fā)生電擊時可以脫離危險的極限電流為10ma。從公式I=v/R(v=200380v,I=5mA)導(dǎo)出:R=4.41047.6104表示1.0105,a,29,(2)防靜電系統(tǒng)的泄漏條件分析和最大允許接地電阻計算是電子產(chǎn)品的進入這個車間,入口要使人體靜電,穿防靜電衣服和防靜電鞋。如有必要,應(yīng)在現(xiàn)場帶防靜電腕帶工作。對于回到臨時航班的人或外勤人員,也要經(jīng)過嚴格的靜電放電。否則,工作場所的設(shè)備、組件和設(shè)備可能會受到損壞,這種損壞可能在很短的時間內(nèi)發(fā)生,時間約為一秒鐘。a,30,對于靜電泄漏系統(tǒng),
14、必須計算最大接地電阻值,以便放電電壓在1秒內(nèi)下降到100V以內(nèi)。當物體放電時,除了通過的接地電阻值外,還要考慮放電物體電容的大小,因為它會影響放電時間,一般為200PF。通常,國際放電電壓初始值為5000V,因此計算的接地電阻在一秒內(nèi)將5000V的靜電電壓降低到100V以下,計算公式為U=U0 e-t/RC (1)到U=100V(靜電系統(tǒng)安全電壓)。U0=5000V(放電初始電壓);T=1 s(放電電壓釋放到100V以下所需的時間);C=200 PF=20010-12 F(人體與地球或物件之間電容的統(tǒng)計平均值)。用公式(1)替換數(shù)據(jù)進行計算。只要系統(tǒng)電阻小于1.28109,則100=5000
15、e-1/20010-12r ln50=1/20010-12r=1/3.920010-12=1.28109()等于1,a,31,(3)使用腕帶接地電阻的選擇腕帶,工作人員在任何情況下必須將人的靜電電壓限制在100V以下,腕帶的接地電阻必須小于100M,以確保必要范圍內(nèi)靜電系統(tǒng)的安全。a,32,4,靜電接地技術(shù)靜電接地技術(shù)是靜電泄漏過程的主要部分,系統(tǒng)接地的質(zhì)量直接影響電荷的發(fā)射能力。1相關(guān)概念(1)地線是指可以接受或提供大量電荷的物質(zhì),例如地球、設(shè)備底座、外殼等。理想上應(yīng)該是好的導(dǎo)體。也就是說,電流通過地線時不會發(fā)生電位減少,地面線的各點電位相同??轨o電接地是工廠基礎(chǔ)設(shè)施項目的重要指標之一。在防靜電項目中,地線通常稱為地線總線,工作場所的本土線總線用于從靜電項目的儀器和人體中泄漏靜態(tài)電荷。a,33,(2)接地電阻是接地體和地球之間的接觸電阻。它是接地質(zhì)量好或壞的標準,在一般工業(yè)生產(chǎn)中,靜電啟動電流I的最大值為10-4A。安全電壓為U=100V,因此接地電阻RU/I=106。(3)在地線上埋設(shè)地線的原理是,地埋點的土壤阻力系數(shù)越小,接地和土壤接觸面積越大,接觸密度越高。a,34,2。靜電工作場所的靜電放電(1)將地線引入工作場所的靜電應(yīng)設(shè)置為不與其他地線共享的靜電專用空間。接地線必須有3mm厚、大約25mm寬的銅帶或4mm26mm2或
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