1、靜電(ESD)防護(hù)基礎(chǔ)概述,QS:顧超 2005/06,1. 靜電的原理 2. 靜電的危害 3. 減少靜電的方法,目錄,靜電是一種電能,它保留在物體表面,是正電荷與負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果。,1.1 靜電的定義,原子由帶正電、質(zhì)量重、不易移動的原子核，與核外帶負(fù)電、質(zhì)量輕、繞原子核運動的電子所組成。 原子核的總正電量與核外電子的總負(fù)電量大小相等，例如：（+3）+（-1）+（-1）+（-1）=0 物體帶電是因為最外層電子的轉(zhuǎn)移 （減少或者增加） 減少一個電子：（+3）+（-1）+（-1）=（+1） 增加一個電子：（+3）+（-1）+（-1）+（-1）+（-1）=（-1),1.2 靜電的產(chǎn)

2、生,鋰原子,靜電放電，又稱ESD(ELECTROSTATIC DISCHARGE), 是指：一定累積的靜電荷從一高靜電荷集中區(qū)流向一相反電荷集中區(qū)或低電荷集中區(qū),特別是地面,此為靜電放電。 通常,靜電放電的現(xiàn)象是電荷迅速流動(火花或電弧).,1.3 什么是靜電放電,工業(yè)生產(chǎn)中，靜電常伴隨著各種作業(yè)過程（如管路輸送、攪動、噴出、干燥、粉碎、篩選、滾輪傳送、剝離、人員走動）。物質(zhì)間相互摩擦、傳導(dǎo)或感應(yīng)均能產(chǎn)生靜電，至于制程的設(shè)備或產(chǎn)品是正帶電或負(fù)帶電則需參考物質(zhì)帶電序列表。 制程帶電的起因用最微觀的角度來看待，皆是能量的交換使電子移位。而兩物質(zhì)之接觸、分離是最大的主因。在生產(chǎn)制程中即多稱其為磨擦帶

3、電、 剝離帶電。,1.4 靜電產(chǎn)生的原因,定義：當(dāng)兩個不同的物體互相摩擦?xí)r，一些電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，使兩物體皆帶電，此種方式稱為摩擦帶電. 結(jié)果：較易失去電子的物體帶正電，另一物體獲得電子則帶負(fù)電。,1.5 摩擦帶電,定義：兩個緊密接觸的物體，在外力作用下迅速分離一些電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，使兩物體皆帶電，此種方式稱為剝離帶電. 結(jié)果：物體較易失去電子的部分帶正電，另一部分獲得電子則帶負(fù)電。,1.6 剝離帶電,+,鐵氟龍 硅 聚氯乙烯 聚乙烯 明膠 聚酯 人造絲 硫磺 金、鉑 錫、銀 銅、鎳 硬質(zhì)橡膠 蠟 琥珀 木 鋼 木棉 紙 鋁 綢 鉛 毛皮 尼龍 云母 玻璃 兔毛 石

4、棉 人的手 空氣,帶正電 ,| | | 帶負(fù)電,1.7 物質(zhì)帶電序列表,1.8 工廠里的靜電源,人：皮膚、毛發(fā)、衣物等 機(jī)：生產(chǎn)儀器、治工具、檢測儀器等 料：原材、輔材、包裝材、耗材等 法：機(jī)器動作、人員動作等 環(huán)：地板、墻壁、天花板等,靜電源：,2 靜電的危害,靜電擊傷電子元件 靜電吸附Particle 微粒造成沖擊傷害 火災(zāi)或爆炸發(fā)生,資料來源：AT&T ESD防護(hù)手冊-1989,2.1 靜電可能產(chǎn)生的電壓,2.2 由靜電作用對各類SMD的擊穿電壓,資料來源: IBM 華生研究中心,2.3 靜電對IC造成的擊傷,2.4靜電造成的灰塵吸附?jīng)_擊傷害,Clean Room最怕的是ESA （靜電吸

5、附）導(dǎo)致的表面污染物(Contamination)，一個4英寸晶元負(fù)載1000V電荷時，直徑1 micron的微粒撞擊可產(chǎn)生撞擊力達(dá)830,000 磅平方英寸 或 148 噸平方厘米，遠(yuǎn)超過使晶元受損的程度。,(資料來源: 美國靜電防護(hù)協(xié)會),3 消除靜電的方法,環(huán)境加濕 靜電接地 離子中和 靜電遮蔽,相對濕度（RH）對表面積累電荷的性能產(chǎn)生直接影響。相對濕度越高，零部件儲存電荷的時間就越短，表面電荷減?。ㄒ驗橄鄬穸仍黾樱┑姆绞娇赏ㄟ^復(fù)合或傳導(dǎo)，當(dāng)相對濕度增加，空氣的電導(dǎo)率也隨之增加。在高濕度環(huán)境中，物質(zhì)表面具親水性,容易吸附空氣中的水份，進(jìn)而降低物質(zhì)表面電阻，增加靜電向大地散逸的速率。 注

6、意：即使是在100%相對濕度時，電荷釋放速率的增加也不能取代適當(dāng)?shù)腅SD控制操作規(guī)程，此外濕度過高會導(dǎo)致過高的設(shè)備結(jié)露。,3.1 環(huán)境加濕,ANSI ESD-S20.20（美國靜電防護(hù)協(xié)會）推薦環(huán)境濕度：30%70%,將所有導(dǎo)體連接在一起，然后接地，并保持低的接地電阻，使導(dǎo)體上的電荷迅速向大地散逸，不致引起靜電放電的危害。 人員接地：人體是最普遍存在的靜電危害源。對于靜電來說，人體是 導(dǎo)體，所以可以對人體采取接地的措施。 設(shè)備接地：自動裝配設(shè)備使用導(dǎo)軌、傳動帶、滑道、組件運送器和其 它運動傳動帶和運送系統(tǒng)上可能會積累大量電荷，對設(shè)備 進(jìn)行接地可引導(dǎo)靜電向大地逸散。,3.2 靜電接地,靜電接地網(wǎng)

7、分四個層次:總線,干線,支線,終端,他們共同構(gòu)成一個完整的接地系統(tǒng),作為各段工程站靜電釋放之通道。 :總線:直接連接大地之防靜電接地裝置.由廠房設(shè)計時提出并于建筑時設(shè)立.接地電阻要求小于,截面積不小于mm。 :干線：總線延伸至各工作站/區(qū)之防靜電接地通道，作為連接設(shè)備,機(jī)臺之接口.廠房設(shè)計提出并建筑時設(shè)立.截面面積不小于mm,接總線接地地電阻小于. :支線:延伸至最終工作站/區(qū),作為連接儀器,人員等接地之接口,截面面積不小于.mm,接地電阻小于 . :終端:靜電最初釋放源與產(chǎn)生體,包括支線連接之作業(yè)平臺之靜電膠皮,靜電手環(huán)等.,3.2.1 靜電接地網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),防靜電手環(huán)原理: 它的制作使用靜電導(dǎo)電

8、材料，通過與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導(dǎo)走。 防靜電手環(huán)是由緊貼手腕的不銹鋼外殼通過線內(nèi)1M電阻由導(dǎo)線,鐵夾接地.目的是既要隨時泄放掉人體上的靜電,又要防止快速放電產(chǎn)生的火花,對靜電敏感器件造成損害,并起隔離作用.而斷線或接觸不良會使靜電手環(huán)形同虛設(shè). 所謂無線手環(huán)實際起不到釋放人體攜帶的靜電荷作用。,防靜電手環(huán),手環(huán)點檢儀器,3.2.2 防靜電手環(huán),服裝靜電的產(chǎn)生與危害： 人在從事各種勞動活動時，人體與衣服、衣服與衣服、以及衣服與周圍物體間的摩擦可造成電荷的大量產(chǎn)生與積聚，因此當(dāng)衣服為絕緣物質(zhì)時，靜電電荷將無法泄露而存在于人體上，隨時可能造成放電危害。 防靜電工作服的消電機(jī)理: 防靜電工作

9、服是用靜電導(dǎo)電織物為面料而縫制的。其消電機(jī)理為：a. 經(jīng)由導(dǎo)電纖維形成電荷通道向大地釋放靜電荷。b. 由纖維的電暈放電中和靜電荷。,3.2.3 防靜電服,靜電消除器是在空氣中產(chǎn)生帶正電和帶負(fù)電的兩種離子，當(dāng)任何帶靜電體從這里經(jīng)過時，相應(yīng)的帶相反電荷的離子與其中和，消除靜電。 靜電消除器采用電暈放電的原理，通過高壓電源產(chǎn)生器將輸入電壓(220V交流電)升至7KV-10KV交流或直流高壓作用在離子針上，將空氣分子電離產(chǎn)生平衡穩(wěn)定的正負(fù)離子以中和帶電物體，同時氣流吹除帶電灰塵。,3.3 離子中和,離子棒：在狹小空間或設(shè)備內(nèi)部安裝使用，有無風(fēng)和帶風(fēng)兩種類型 。 離子產(chǎn)生器：大面積、快速中和靜電，分懸掛式、臺式等各種型號 。 離子風(fēng)槍/風(fēng)嘴 ：局部高效快速中和靜電及吹除灰塵。,3.3.1 靜電消除器種類,靜電消除器主要由高壓電源產(chǎn)生器和離子針兩部分組成，根據(jù)不同的需要和工作場所，靜電消除器有以下形式：,抗靜電包裝材料: A.注入碳膜的聚烯烴薄片：黑色,不透明,具有相當(dāng)高比例的碳膜,使料狀物與粒狀物間彼此接觸以產(chǎn)生高電傳導(dǎo)系數(shù). B.透明.粉紅色抗靜電聚乙烯:在聚乙烯樹脂中注入一有機(jī) 的抗靜電液體,它會流到所有的表面,而形成一看不到且無腐蝕性鄰