ESD培训之静电产生分析

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1、XOCECO/PRIMA123.2.28ESDESD每年在电子制造业造成的经济损失达每年在电子制造业造成的经济损失达数百亿美元数百亿美元。ESDESD防护防护是近年来发展起来的学科，世界各国的电子制造业都在加强研究，是近年来发展起来的学科，世界各国的电子制造业都在加强研究，戴尔、惠普等大公司对厦华的评审中都有戴尔、惠普等大公司对厦华的评审中都有ESDESD防护的要求。防护的要求。ESDESD培训是顺利实施静电防护的前提和基础，它对于静电的防培训是顺利实施静电防护的前提和基础，它对于静电的防护起着相当重要的作用，是静电防护的软件，对人员进行周期性护起着相当重要的作用，是静电防护的软件，对人员进行

2、周期性的的ESDESD培训是静电防护的重要组成部分，国内外大多数防静电控培训是静电防护的重要组成部分，国内外大多数防静电控制大纲标准都对制大纲标准都对ESDESD培训内容有一定的要求。培训内容有一定的要求。周期性的周期性的ESDESD培训包括两个方面的内容，即初始的基础培训和培训包括两个方面的内容，即初始的基础培训和为强化大纲要求所需要的继续培训，并且适用于各职能部门和要为强化大纲要求所需要的继续培训，并且适用于各职能部门和要素。培训要求的调整依赖于所学习的课程，新发展的概念和新的素。培训要求的调整依赖于所学习的课程，新发展的概念和新的标准，以及新的防护措施和测量仪器设备等。标准，以及新的防护

3、措施和测量仪器设备等。培训对象：重点在领导管理人员，流水线管理人员和工程技术培训对象：重点在领导管理人员，流水线管理人员和工程技术人员人员ESDESD专员等四种人，但内容和要求各不相同，对领导和管理专员等四种人，但内容和要求各不相同，对领导和管理人员除要求懂得静电安全管理要求外，对静电基本知识，防静电人员除要求懂得静电安全管理要求外，对静电基本知识，防静电工作区的要求，静电敏感标记等也有所了解而对设计师，现场工工作区的要求，静电敏感标记等也有所了解而对设计师，现场工程师，维修技术员等对静电就要全面的了解。程师，维修技术员等对静电就要全面的了解。ESD培训XOCECO/PRIMA223.2.28

4、请将手机置于振动或关闭ESD培训XOCECO/PRIMA323.2.28ESD(防静电)培训教材ESD培训主编：罗小江制作：王 艳XOCECO/PRIMA423.2.28培训内容培训内容三三.静电防护静电防护一一.静电产生静电产生四四.生产使用环境静电系统构成生产使用环境静电系统构成六六.进入进入EPA人员的防静电要求人员的防静电要求七七.生产操作管理要求生产操作管理要求八八.静电防护包装操作要求静电防护包装操作要求九九.防静电包装件运输，存储要求防静电包装件运输，存储要求十十.体系文件中防静电的要求体系文件中防静电的要求ESD培训二二.静电危害静电危害 五五.防静电工艺和设计文件防静电工艺和

5、设计文件XOCECO/PRIMA523.2.28ESD培训静电产生静电静电（Electrostatic），是一种常见的物理现象，），是一种常见的物理现象，俗称静俗称静态的电，态的电，就是相对观察者为静止或缓慢变化的电荷；就是相对观察者为静止或缓慢变化的电荷；静电是一种电能，它留存于物体表面；静电是一种电能，它留存于物体表面；静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是通过电子或离子的转移而形成的。静电是通过电子或离子的转移而形成的。1.概念概念静电现象静电现象是借助于静电荷的存在和正、负电荷的相互作用是借助于静电荷的存在和正、负电荷的相

6、互作用所出现的现象，这种相互作用完全由电荷自身和它们的位所出现的现象，这种相互作用完全由电荷自身和它们的位置决定的，而不是因为电荷的运动。置决定的，而不是因为电荷的运动。XOCECO/PRIMA623.2.282.静电产生静电产生现代科学研究的结果表明：现代科学研究的结果表明：电效应、压电效应、导体（或电效应、压电效应、导体（或电介质）的静电感应、电磁辐射电介质）的静电感应、电磁辐射等都可产生静电。等都可产生静电。2.1 通常通常任何物体所带有的正负电荷是等量的，当与其它物任何物体所带有的正负电荷是等量的，当与其它物体摩擦、接触、或由于机械作用分离时，因两种物体（或体摩擦、接触、或由于机械作用

7、分离时，因两种物体（或同种物体）摩擦起电序列不同，正电荷和负电荷在局部范同种物体）摩擦起电序列不同，正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡，在一种物体上积聚正电荷，另一种物体上围内失去平衡，在一种物体上积聚正电荷，另一种物体上积聚负电荷，在各物体上产生静电，并在外部形成静电场。积聚负电荷，在各物体上产生静电，并在外部形成静电场。2.2 静电是通过电子或离子的转移而形成。静电是通过电子或离子的转移而形成。2.3 静电电荷的数值主要取决于组成物体材料的尺寸、形状、静电电荷的数值主要取决于组成物体材料的尺寸、形状、成分和电性能。一些物体极易失去电子，而另一类物体会成分和电性能。一些物体极易失去电子，而另

8、一类物体会获得电子，获得电子的物体带负电，失去电子的物体带正获得电子，获得电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。电。ESD培训静电产生XOCECO/PRIMA723.2.28静电产生静电产生ESD培训静电产生剥离剥离静电起因静电起因解说解说摩擦摩擦接接触触起起电：电：在日常生活中，任何在日常生活中，任何两个两个不同材不同材质质的物体接的物体接触后触后再分再分离离，即可，即可产产生生静电现象静电现象感感应应起起电：电：当当帶电物体接近不帶电物体帶电物体接近不帶电物体时会时会在不帶电的导体的在不帶电的导体的两端两端分別感应出分別感应出负负电和正电。电和正电。XOCECO/PRIMA823.2.2

9、8静电产生静电产生ESD培训静电产生当电荷没有合适的路径释放，就会积聚在物体表面，当电荷没有合适的路径释放，就会积聚在物体表面，产生静电压产生静电压 静电积聚静电积聚绝缘体绝缘体（不能接地）（不能接地）XOCECO/PRIMA923.2.28静电在我们生活、工作中并不陌生，时常遇到和接触过，静电在我们生活、工作中并不陌生，时常遇到和接触过，特别是在秋冬干燥的季节里，人与人接触时会放电，人特别是在秋冬干燥的季节里，人与人接触时会放电，人与线体接触时会被与线体接触时会被“麻电麻电”，有触电的感觉。以前大家，有触电的感觉。以前大家有穿化纤衣服，脱衣服时听到有穿化纤衣服，脱衣服时听到“啪啪啪啪”响，晚

10、上还可看响，晚上还可看到火花。这些现象都是静电引起。我们知道，到火花。这些现象都是静电引起。我们知道，产生产生“啪啪啪啪”响声时放电需要大于响声时放电需要大于2KV2KV，“麻电麻电”感觉大于感觉大于3KV3KV，产生火花大于产生火花大于5KV5KV。例子例子ESD培训静电产生摩擦摩擦 带电带电 物质物质Positive(Positive(正正):石棉石棉 Acetape Acetape 玻璃玻璃 头发头发 尼龙尼龙 羊绒羊绒 丝绸丝绸 纸纸 (中性中性0)(0)(中性中性0)0)棉棉 木材木材 蜡蜡 Nikel Nikel 丙烯丙烯 聚脂聚脂 PVC PVC 橡胶橡胶 :Negative(N

11、egative(负负)XOCECO/PRIMA1023.2.283.静电特性静电特性静电具有静电具有高电位高电位，低电量低电量(毫库仑毫库仑mc：10-9 c)，小电流小电流(uA：10-6 A)和和作用时间短作用时间短(us：10-6 S)，静电测量时，静电测量时复现性差，表现为复现性差，表现为瞬态的现象瞬态的现象多。多。ESD培训静电产生摩擦起电是否会在相同的材料中发生？摩擦起电是否会在相同的材料中发生？属一次放电现属一次放电现象象XOCECO/PRIMA1123.2.284.静电放电敏感器件静电放电敏感器件 ESD培训静电产生按按SJ/T10630-1995电子元器件制造防静电技术标准电

12、子元器件制造防静电技术标准所规定所规定 II级静电敏感度的元器件（级静电敏感度的元器件（2000-3999V）I级静电敏感度的元器件（级静电敏感度的元器件（1-1999V）III级静电敏感度的元器件（级静电敏感度的元器件（4000-15999V）XOCECO/PRIMA1223.2.28ESD培训静电产生元器件类别元器件类别条件及说明条件及说明1微波器件微波器件包括肖特基二极管，点接触二极管，频率大于包括肖特基二极管，点接触二极管，频率大于1GHX的二的二极管极管2分立分立MOS场效应管场效应管包括包括VMOS及及VDMOS管等管等3表面声波（表面声波（SAW）器件）器件4结型场效应晶体管结型

13、场效应晶体管5电荷耦合器件电荷耦合器件6精密稳压二极管精密稳压二极管7运算放大器运算放大器包括双极性型工艺及包括双极性型工艺及MOS工艺工艺8超高速集成电路超高速集成电路包括包括EC、LHCMOS、FAST等工艺等工艺9其他集成电路其他集成电路包括包括CMOS、PMOS、NMOS、TTL等等10薄膜电阻器薄膜电阻器11混合电器混合电器使用使用I级静电静电敏感元器件组装的混合电路级静电静电敏感元器件组装的混合电路12可控硅可控硅TA100Ia0.175AI级静电敏感度的元器件（级静电敏感度的元器件（1-1999V）XOCECO/PRIMA1323.2.28ESD培训静电产生II级静电敏感度的元器

14、件（级静电敏感度的元器件（2000-3999V）元器件类别元器件类别条件及说明条件及说明1分立分立MOS场效应管场效应管包括包括VM、OS、VDMOS等等2结型场效应晶体管结型场效应晶体管3运算放大器运算放大器包括双极工艺和包括双极工艺和MOS工艺工艺4超高速集成电路超高速集成电路5其他集成电路其他集成电路包括包括CMOS、PMOS、NMOS、TTL等等6精密电阻网络精密电阻网络包括包括ECL、HCMOS、FAST等工等工艺艺7合电路合电路使用使用II级静电敏感元器件组装的级静电敏感元器件组装的8低功率双极工艺晶体低功率双极工艺晶体Pr100mW Ic100mAXOCECO/PRIMA1423

15、.2.285.生产环境中的静电源生产环境中的静电源 ESD培训静电产生5.1 静电的主要来源静电的主要来源 静电的电荷易留存在绝缘材料上。由于这些绝缘体上载静电的电荷易留存在绝缘材料上。由于这些绝缘体上载有的静电荷不易分布在物体的全部表面上或传导到另一有的静电荷不易分布在物体的全部表面上或传导到另一个接触中的物体上，或从物体表面泄放掉。所以所产生个接触中的物体上，或从物体表面泄放掉。所以所产生的静电电压电平是非常高的。要求在的静电电压电平是非常高的。要求在EPA（静电防护）（静电防护）工作区，不允许存放如纸皮、普通塑料袋之类的绝缘物工作区，不允许存放如纸皮、普通塑料袋之类的绝缘物体。体。XOC

16、ECO/PRIMA1523.2.28ESD培训静电产生5.2 电子装配生产中的静电源电子装配生产中的静电源5.2.1 工作服，穿用普通工作服与工作台面，工作椅摩擦工作服，穿用普通工作服与工作台面，工作椅摩擦时在衣服表面可产生静电电压，并使人体带电。时在衣服表面可产生静电电压，并使人体带电。5.2.2 工作鞋，一般鞋子为橡胶或塑料鞋底，其绝缘电阻工作鞋，一般鞋子为橡胶或塑料鞋底，其绝缘电阻高达高达1013 以上，行走时与地面摩擦时产生静电荷使人体以上，行走时与地面摩擦时产生静电荷使人体和所穿服装带静电。和所穿服装带静电。5.2.3 工作台，生产中拿放工具时受到摩擦产生静电。工作台，生产中拿放工具

17、时受到摩擦产生静电。5.2.4 各种包装容器，生产中使用各种（聚乙烯各种包装容器，生产中使用各种（聚乙烯PE，聚丙，聚丙烯烯PP，聚苯乙烯，聚苯乙烯PS，聚氨脂，聚氨脂CPUR，ABS，聚脂树脂等，聚脂树脂等高分子合成材料制成的包装箱，元件盒都可因摩擦、冲高分子合成材料制成的包装箱，元件盒都可因摩擦、冲击产生静电。击产生静电。XOCECO/PRIMA1623.2.28ESD培训静电产生5.5.5 地板、水泥板、水磨石、塑料地板等都可摩擦产生静地板、水泥板、水磨石、塑料地板等都可摩擦产生静电。电。5.5.6 某些工具、仪器设备、电烙铁、贴片机、波峰焊机和某些工具、仪器设备、电烙铁、贴片机、波峰焊

18、机和某些设备内的高压变压器，交直流电路都可感应出静电电某些设备内的高压变压器，交直流电路都可感应出静电电压。压。5.5.7压缩空气冲击绝缘表面时也会产生静电。压缩空气冲击绝缘表面时也会产生静电。XOCECO/PRIMA1723.2.28ESD培训静电产生人在下面工作场所活动，典型的静电压产生强度人在下面工作场所活动，典型的静电压产生强度 来来 源源湿度湿度10-20%RH湿度湿度65-90%RH地毯上行走地毯上行走35000伏伏1500伏伏聚乙烯聚地板上行走聚乙烯聚地板上行走12000伏伏250伏伏工作椅上工作椅上穿普通工作服穿普通工作服的人员的人员6000伏伏100伏伏聚乙烯封套（作业指导书

19、）聚乙烯封套（作业指导书）7000伏伏600伏伏工作台面上拿起塑料袋工作台面上拿起塑料袋20000伏伏1200伏伏有泡沫垫的工作座椅有泡沫垫的工作座椅18000伏伏1500伏伏XOCECO/PRIMA1823.2.28ESD培训静电产生现场测试和有关资料表明，在未采取有效的静电防护措施现场测试和有关资料表明，在未采取有效的静电防护措施的情况下：的情况下：在整机组装和维修过程，当操作者以手工方式插装印制板组在整机组装和维修过程，当操作者以手工方式插装印制板组件时，其手上的静电压可达件时，其手上的静电压可达140-160V140-160V进行锡焊作业时，手上静电为进行锡焊作业时，手上静电为160-

20、450V160-450V当操作者从坐椅站起来，皮肤上电压可高达当操作者从坐椅站起来，皮肤上电压可高达1000V1000V员工在工作台操作自然动作摩擦会产生形成员工在工作台操作自然动作摩擦会产生形成400-600V400-600V电势电势如果他们在打开或包装泡沫衬底纸箱或气泡塑料袋，其身体如果他们在打开或包装泡沫衬底纸箱或气泡塑料袋，其身体表面上的静电荷积累可能达到表面上的静电荷积累可能达到2.6KV2.6KV。撕起封箱胶带的动作可产生撕起封箱胶带的动作可产生20KV20KVXOCECO/PRIMA1923.2.28ESD培训静电产生生产工作场所的静电源生产工作场所的静电源 类别类别静电荷源静电

21、荷源工作台表工作台表面面油漆或浸漆表面，普通塑料贴面，普通乙烯工树油漆或浸漆表面，普通塑料贴面，普通乙烯工树脂表面，脂表面，塑料玻璃塑料玻璃表面表面地板地板塑料及普通地板革，抛光打腊木地板，普通乙烯塑料及普通地板革，抛光打腊木地板，普通乙烯树脂，树脂，地瓷砖地瓷砖，灌封混凝土灌封混凝土地板地板工作服、工作服、帽、鞋帽、鞋普通涤纶、合成纤维及尼龙面料，塑料及普通胶普通涤纶、合成纤维及尼龙面料，塑料及普通胶底鞋底鞋操作工具操作工具及设备及设备普通塑料盒、架、瓶、盘用品及纸制品，普通泡普通塑料盒、架、瓶、盘用品及纸制品，普通泡沫塑料，一般电动工具，沫塑料，一般电动工具，吹风机吹风机，压缩机，喷射，压

22、缩机，喷射设备，蒸发设备设备，蒸发设备椅子椅子1普通油漆木椅普通油漆木椅2乙烯基或玻璃纤维椅乙烯基或玻璃纤维椅XOCECO/PRIMA2023.2.28ESD培训静电产生包装包装和操和操作作1普通塑料口袋、罩、封皮，胶带，封箱胶带，皱纹胶纸普通塑料口袋、罩、封皮，胶带，封箱胶带，皱纹胶纸2普通泡沫容器、泡沫材料普通泡沫容器、泡沫材料3普通塑料包装容器（普通塑料包装容器（袋、袋、管、盒、周转箱）管、盒、周转箱），托盘、塑料，托盘、塑料转运盒、元件存储器具，纸质包装转运盒、元件存储器具，纸质包装容器容器4拉伸和收缩薄膜包装操作拉伸和收缩薄膜包装操作泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料组

23、装、组装、清洗、清洗、测试测试和维和维修区修区1喷雾清洗器喷雾清洗器2普通塑料焊料吸管普通塑料焊料吸管3带有不接地焊头的烙铁带有不接地焊头的烙铁4溶剂刷子（人造硬毛）溶剂刷子（人造硬毛）5 用液化或蒸发来清洗或干燥用液化或蒸发来清洗或干燥6 烘箱烘箱7低温喷雾低温喷雾8热喷雾枪或热吹风机热喷雾枪或热吹风机9喷砂喷砂10静电复印机静电复印机11阴极射线管（示波器或显示器）阴极射线管（示波器或显示器）XOCECO/PRIMA2123.2.28ESD培训静电产生5.3 活动的人体是最主要的静电源活动的人体是最主要的静电源5.3.1 摩擦接触起电摩擦接触起电：产生静电原因在于所穿衣服与外：产生静电原因

24、在于所穿衣服与外界介质之间、各层衣服之间、鞋底与地板之间频繁接触、界介质之间、各层衣服之间、鞋底与地板之间频繁接触、分离、摩擦，而使衣服及鞋子带电，并按照介质上的电分离、摩擦，而使衣服及鞋子带电，并按照介质上的电荷流散规律开始由局部逐渐流散至整个表面，达到平衡荷流散规律开始由局部逐渐流散至整个表面，达到平衡后形成服装上一定的静电压。又由于人体本身是良导体，后形成服装上一定的静电压。又由于人体本身是良导体，服装的带电会通过与人体接角触和静电感应，而使人体服装的带电会通过与人体接角触和静电感应，而使人体皮肤周身带电，形成带静电人体。人体皮肤上的静电是皮肤周身带电，形成带静电人体。人体皮肤上的静电是

25、导致静电放电事故最常见的原因。导致静电放电事故最常见的原因。带电人体带电人体与其它物体之间存在电位差，与其它物体之间存在电位差，达到一定值时，产生静电放电。达到一定值时，产生静电放电。XOCECO/PRIMA2223.2.28ESD培训静电产生5.3.2 人体静电感应起电人体静电感应起电：由于人体是导体，所以当：由于人体是导体，所以当人接近已带静电的物体（或人）时，人体两侧会感应人接近已带静电的物体（或人）时，人体两侧会感应出正负电荷。若接触接地金属，可将其中一种电荷移出正负电荷。若接触接地金属，可将其中一种电荷移向大地，而人体便带有另一种电荷。例如，当已带静向大地，而人体便带有另一种电荷。例

26、如，当已带静电的人在未带电的背后走过时，会使后者背上感应出电的人在未带电的背后走过时，会使后者背上感应出与前者异号电荷。而手上感应出同号的电荷。当被感与前者异号电荷。而手上感应出同号的电荷。当被感应的人触及接地导体而放掉其中一种电荷后，人身体应的人触及接地导体而放掉其中一种电荷后，人身体上只带有与原带电者异号的电荷。上只带有与原带电者异号的电荷。5.3.3 迁移起电迁移起电：人体与其他带静电体接触，带电体部：人体与其他带静电体接触，带电体部分电荷移向人体使人体带电。分电荷移向人体使人体带电。5.3.4 吸附起电吸附起电：悬浮的带电微粒灰尘或离子灰尘等吸：悬浮的带电微粒灰尘或离子灰尘等吸附着在人

27、体上，使人体带电。附着在人体上，使人体带电。XOCECO/PRIMA2323.2.28ESD培训静电产生5.4 人体产生静电规律人体产生静电规律 5.4.1 活动的速度快，则起电速率越大，饱和带电量越大，活动的速度快，则起电速率越大，饱和带电量越大，所带静电电位越高。所带静电电位越高。5.4.2 人的服装表面电阻率越大，人的饱和带电量越大。因人的服装表面电阻率越大，人的饱和带电量越大。因电阻率越大，静电不易流散和泄放的缘故。电阻率越大，静电不易流散和泄放的缘故。5.4.3 人体对地绝缘电阻越大，则人的饱和带电量越大，带人体对地绝缘电阻越大，则人的饱和带电量越大，带电电位越高。电电位越高。5.5

28、.5 环境（空气）的相对湿度越小；越干燥，人体饱和带环境（空气）的相对湿度越小；越干燥，人体饱和带电量越大。因湿度大，服装表层形成薄薄的水膜层，使其电量越大。因湿度大，服装表层形成薄薄的水膜层，使其电阻率降低，从而增加静电沿服装泄漏。电阻率降低，从而增加静电沿服装泄漏。XOCECO/PRIMA2423.2.28ESD培训静电产生5.5 靜靜电损伤电损伤彩电越来越多使用彩电越来越多使用微电耗微电耗、低电压低电压、高电磁灵敏度高电磁灵敏度的电的电路和器件，如使用路和器件，如使用CPU、EPROM、CMOS等，而这些器等，而这些器件门限电压均较低，若受到件门限电压均较低，若受到250V、100V或更

29、低的或更低的ESD电电势即可能受到损伤或损坏。势即可能受到损伤或损坏。XOCECO/PRIMA2523.2.28ESD培训静电产生靜靜电损伤电损伤的典型的典型电压阀值电压阀值器件器件类类型型靜靜电电破破坏电压坏电压(V)器件器件类类型型靜靜电电破破坏电压坏电压(V)VMoS 301800OP-AMP 1902500 M0SFET 100200JEFT 1401000 GaAsFET100300SCL6801000 PROM 100STTL 3002500 CMoS 2502000DTL3807000 HMOS 50500肖特基二肖特基二极管极管 3003000 E/DMOS2001000变极变极型型电晶体电晶体 3807000 ECL3002500石英石英压电压电晶晶体体10000只要只要100100V V以上的靜以上的靜电压电压就就可以可以对半导体产对半导体产生生伤伤害害XOCECO/PRIMA2623.2.28ESD培训静电产生拍摄下的静电损伤图片拍摄下的静电损伤图片