静电相关基础知识课件

1.静电的原理2.静电的危害3.减少静电的方法目录目录11.静电的原理目录1静电是一种静电是一种电能电能,它保留在它保留在物体表面物体表面,是正是正电荷与负电荷在电荷与负电荷在局部范围局部范围内失去平衡的结内失去平衡的结果。果。1.1 静电的定义静电的定义2静电是一种电能,它保留在物体表面,是正电荷与负电荷在局部范围-1-1-1+3n n原子由原子由原子由原子由带正电、质量重、不易移动的原子核带正电、质量重、不易移动的原子核带正电、质量重、不易移动的原子核带正电、质量重、不易移动的原子核，与，与，与，与核外核外核外核外带负电、质量轻、绕原子核运动的电子带负电、质量轻、绕原子核运动的电子带负电、质量轻、绕原子核运动的电子带负电、质量轻、绕原子核运动的电子所所所所组成。组成。组成。组成。n n原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相原子核的总正电量与核外电子的总负电量大小相等，例如：等，例如：等，例如：等，例如：（+3+3+3+3）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）=0=0=0=0n n物体带电是因为最外层电子的转移物体带电是因为最外层电子的转移物体带电是因为最外层电子的转移物体带电是因为最外层电子的转移（减少或者增加）（减少或者增加）（减少或者增加）（减少或者增加）减少一个电子：减少一个电子：减少一个电子：减少一个电子：（+3+3+3+3）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）=（+1+1+1+1）增加一个电子：增加一个电子：增加一个电子：增加一个电子：（+3+3+3+3）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）+（-1-1-1-1）=（-1)-1)-1)-1)1.2 静电的产生静电的产生锂原子3-1-1-1+3原子由带正电、质量重、不易移动的原子核，与核静电放电，又称静电放电，又称ESD(ELECTROSTATIC DISCHARGE),是指：一定累积的静电荷从一是指：一定累积的静电荷从一高静电高静电荷荷集中区流向一集中区流向一相反电荷相反电荷集中区或集中区或低电荷低电荷集中区集中区,特特别是别是地面地面,此为静电放电。此为静电放电。通常通常,静电放电的现象是电荷迅速流动静电放电的现象是电荷迅速流动(火花或电弧火花或电弧).).1.3 什么是静电放电什么是静电放电+4静电放电，又称ESD(ELECTROSTATIC DISCH工业生产中，静电常伴随着各种作业过程（如工业生产中，静电常伴随着各种作业过程（如管路输送、搅动、喷出、干燥、粉碎、筛选、滚轮传管路输送、搅动、喷出、干燥、粉碎、筛选、滚轮传送、剥离、人员走动）。物质间相互摩擦、传导或感送、剥离、人员走动）。物质间相互摩擦、传导或感应均能产生静电，至于制程的设备或产品是正带电或应均能产生静电，至于制程的设备或产品是正带电或负带电则需参考物质带电序列表。负带电则需参考物质带电序列表。制程带电的起因用最微观的角度来看待，皆是制程带电的起因用最微观的角度来看待，皆是能量的交换使电子移位能量的交换使电子移位。而两物质之。而两物质之接触、分离接触、分离是最是最大的主因。在生产制程中即多称其为大的主因。在生产制程中即多称其为磨擦带电磨擦带电、剥离带电剥离带电。1.4 静电产生的原因静电产生的原因5工业生产中，静电常伴随着各种作业过程（如管路输送、搅动、喷定义：当两个不同的物体互相摩定义：当两个不同的物体互相摩擦时，擦时，一些电子从一个物体转移一些电子从一个物体转移到另一个物体到另一个物体，使，使两物体皆带电两物体皆带电，此种方式称为摩擦带电此种方式称为摩擦带电.结果：较易失去电子的物体带正结果：较易失去电子的物体带正电，另一物体获得电子则带负电。电，另一物体获得电子则带负电。1.5 摩擦带电摩擦带电6定义：当两个不同的物体互相摩擦时，一些电子从一个物体转移到另定义：两个紧密接触的物体，定义：两个紧密接触的物体，在外力作用下在外力作用下迅速分离迅速分离一些一些电电子从一个物体转移到另一个物子从一个物体转移到另一个物体体，使，使两物体皆带电两物体皆带电，此种方，此种方式称为剥离带电式称为剥离带电.结果：物体较易失去电子的部结果：物体较易失去电子的部分带正电，另一部分获得电子分带正电，另一部分获得电子则带负电。则带负电。1.6 剥离带电剥离带电+7定义：两个紧密接触的物体，在外力作用下迅速分离一些电子从一个铁氟龙铁氟龙硅硅聚氯乙烯聚氯乙烯聚乙烯聚乙烯明胶明胶聚酯聚酯人造丝人造丝硫磺硫磺金、铂金、铂锡、银锡、银铜、镍铜、镍硬质橡胶硬质橡胶蜡蜡琥珀琥珀木木钢钢木棉木棉纸纸铝铝绸绸铅铅毛皮毛皮尼龙尼龙云母云母玻璃玻璃兔毛兔毛石棉石棉人的手人的手空气空气带正电|带负电1.7 物质带电序列表物质带电序列表8铁氟龙带正电|1.7 物质带电序列表81.8 工厂里的静电源工厂里的静电源人人：皮肤、毛发、衣物等：皮肤、毛发、衣物等机机：生产仪器、治工具、检测仪器等：生产仪器、治工具、检测仪器等料料：原材、辅材、包装材、耗材等：原材、辅材、包装材、耗材等法法：机器动作、人员动作等：机器动作、人员动作等环环：地板、墙壁、天花板等：地板、墙壁、天花板等静电源：静电源：静电源：静电源：91.8 工厂里的静电源人：皮肤、毛发、衣物等静电源：92 静电的危害静电的危害静电击伤电子元件静电击伤电子元件静电吸附静电吸附ParticleParticle微粒造成冲击伤害微粒造成冲击伤害火灾或爆炸发生火灾或爆炸发生102 静电的危害静电击伤电子元件10资料来源：资料来源：AT&T ESD防护手册防护手册-19892.1 静电可能产生的电压静电可能产生的电压11资料来源：AT&T ESD防护手册-19892.1 静电可能2.2 由静电作用对各类由静电作用对各类SMD的击穿电压的击穿电压122.2 由静电作用对各类SMD的击穿电压12资料来源资料来源:IBM 华生华生研究中心研究中心2.3 静电对静电对IC造成的击伤造成的击伤13资料来源:IBM 华生研究中心2.3 静电对IC造成的击2.4静电造成的灰尘吸附冲击伤害静电造成的灰尘吸附冲击伤害Clean Room最怕的是最怕的是ESA（静电吸附）导致的表面污（静电吸附）导致的表面污染物染物(Contamination)，一个，一个4英寸晶元负载英寸晶元负载1000V电荷电荷时，直径时，直径1 micron的微粒撞击可产生撞击力达的微粒撞击可产生撞击力达830,000 磅平方英寸磅平方英寸 或或 148 吨平方厘米吨平方厘米，远超过使晶元受，远超过使晶元受损的程度。损的程度。(资料来源资料来源:美国静电防护协会美国静电防护协会)142.4静电造成的灰尘吸附冲击伤害Clean Room最怕的是3 消除静电的方法消除静电的方法n环境加湿环境加湿n静电接地静电接地n离子中和离子中和n静电遮蔽静电遮蔽153 消除静电的方法环境加湿15n相对湿度（相对湿度（RH）对表面积累电荷的性能产生直接影响。）对表面积累电荷的性能产生直接影响。相对湿度越高，零部件储存电荷的时间就越短，表面电荷相对湿度越高，零部件储存电荷的时间就越短，表面电荷减小（因为相对湿度增加）的方式可通过复合或传导，当减小（因为相对湿度增加）的方式可通过复合或传导，当相对湿度增加，空气的电导率也随之增加。在高湿度环境相对湿度增加，空气的电导率也随之增加。在高湿度环境中，物质表面具亲水性中，物质表面具亲水性,容易吸附空气中的水份，进而降低容易吸附空气中的水份，进而降低物质表面电阻，增加静电向大地散逸的速率。物质表面电阻，增加静电向大地散逸的速率。n注意：即使是在注意：即使是在100%相对湿度时，电荷释放速率的增加相对湿度时，电荷释放速率的增加也不能取代适当的也不能取代适当的ESD控制操作规程，此外控制操作规程，此外湿度过高会导湿度过高会导致过高的设备结露致过高的设备结露。3.1 环境加湿环境加湿n ANSI ESD-S20.20（美国静电防护协会）推荐环境湿度：（美国静电防护协会）推荐环境湿度：30%70%16相对湿度（RH）对表面积累电荷的性能产生直接影响。相对湿度越n将所有导体连接在一起，然后接地，并保持低的接地电阻，将所有导体连接在一起，然后接地，并保持低的接地电阻，使导体上的电荷迅速向大地散逸，不致引起静电放电的危使导体上的电荷迅速向大地散逸，不致引起静电放电的危害。害。人员接地人员接地：人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是：人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说，人体是 导体，所以可以对人体采取接地的措施。导体，所以可以对人体采取接地的措施。设备接地设备接地：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、组件运送器和其：自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、组件运送器和其 它运动传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，对设备它运动传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，对设备 进行接地可引导静电向大地逸散。进行接地可引导静电向大地逸散。3.2 静电接地静电接地17将所有导体连接在一起，然后接地，并保持低的接地电阻，使导体上静电接地网分四个层次静电接地网分四个层次:总线总线,干线干线,支线支线,终端终端,他们共同构成一个完他们共同构成一个完整的接地系统整的接地系统,作为各段工程站静电释放之通道。作为各段工程站静电释放之通道。:总线总线:直接连接大地之防静电接地装置直接连接大地之防静电接地装置.由厂房设计时提出并由厂房设计时提出并于建筑时设立于建筑时设立.接地电阻要求小于接地电阻要求小于,截面积不小于截面积不小于mmmm。:干线干线：总线延伸至各工作站：总线延伸至各工作站/区之防静电接地通道，作为连接区之防静电接地通道，作为连接设备设备,机台之接口机台之接口.厂房设计提出并建筑时设立厂房设计提出并建筑时设立.截面面积不小于截面面积不小于mm,mm,接总线接地地电阻小于接总线接地地电阻小于.:支线支线:延伸至最终工作站延伸至最终工作站/区区,作为连接仪器作为连接仪器,人员等接地之接人员等接地之接口口,截面面积不小于截面面积不小于.mm,mm,接地电阻小于接地电阻小于 .:终端终端:静电最初释放源与产生体静电最初释放源与产生体,包括支线连接之作业平台之包括支线连接之作业平台之静电胶皮静电胶皮,静电手环等静电手环等.3.2.1 静电接地网标准静电接地网标准18静电接地网分四个层次:总线,干线,支线,终端,他们共同构成一n防静电手环原理防静电手环原理:它的制作使用静电导电材料，通它的制作使用静电导电材料，通过与皮肤直接接触，把人体静电直接导走。过与皮肤直接接触，把人体静电直接导走。n防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内防静电手环是由紧贴手腕的不锈钢外壳通过线内1M1M电阻电阻由导线由导线,铁夹接地铁夹接地.目的是既要随时泄放掉目的是既要随时泄放掉人体上的静电人体上的静电,又要防止快速放电产生的火花又要防止快速放电产生的火花,对静对静电敏感器件造成损害电敏感器件造成损害,并起隔离作用并起隔离作用.而断线或接触而断线或接触不良会使静电手环形同虚设不良会使静电手环形同虚设.所谓无线手环实际起不到释放人体携带的静电荷作用。所谓无线手环实际起不到释放人体携带的静电荷作用。防静电手环防静电手环手环点检仪器手环点检仪器3.2.2 防静电手环防静电手环19防静电手环原理:它的制作使用静电导电材料，通过与皮肤直接接n服装静电的产生与危害：服装静电的产生与危害：人在从事各种劳动活动时，人在从事各种劳动活动时，人体与衣服人体与衣服、衣服与衣服衣服与衣服、以、以及及衣服与周围物体衣服与周围物体间的摩擦可造成电荷的大量产生与积聚，间的摩擦可造成电荷的大量产生与积聚，因此当衣服为绝缘物质时，静电电荷将无法泄露而存在于因此当衣服为绝缘物质时，静电电荷将无法泄露而存在于人体上，随时可能造成放电危害。人体上，随时可能造成放电危害。n防静电工作服的消电机理防静电工作服的消电机理:防静电工作服是用静电导电织物为面料而缝制的。其消电防静电工作服是用静电导电织物为面料而缝制的。其消电机理为：机理为：a.a.经由导电纤维形成电荷通道经由导电纤维形成电荷通道向大地释放静电荷向大地释放静电荷。b.b.由纤维的由纤维的电晕放电电晕放电中和静电荷。中和静电荷。3.2.3 防静电服防静电服20服装静电的产生与危害：3.2.3 防静电服20n静电消除器是在空气中产生静电消除器是在空气中产生带正电和带负电的两带正电和带负电的两种离子种离子，当任何带静电体从这里经过时，相应的，当任何带静电体从这里经过时，相应的带相反电荷的离子与其带相反电荷的离子与其中和中和，消除静电。，消除静电。n静电消除器采用静电消除器采用电晕放电电晕放电的原理，通过高压电源的原理，通过高压电源产生器将输入电压产生器将输入电压(220V(220V交流电交流电)升至升至7KV-10KV7KV-10KV交交流或直流高压作用在离子针上，流或直流高压作用在离子针上，将空气分子电离将空气分子电离产生平衡稳定的正负离子以中和带电物体，同时产生平衡稳定的正负离子以中和带电物体，同时气流吹除带电灰尘。气流吹除带电灰尘。3.3 离子中和离子中和21静电消除器是在空气中产生带正电和带负电的两种离子，当任何带静离子棒离子棒：在狭小空间或设备内部安装：在狭小空间或设备内部安装使用，有无风和带风两种类型使用，有无风和带风两种类型。离子产生器离子产生器：大面积、快速中和静电，：大面积、快速中和静电，分悬挂式、台式等各种型号分悬挂式、台式等各种型号。离子风枪离子风枪/风嘴风嘴：局部高效快速中和静：局部高效快速中和静电及吹除灰尘。电及吹除灰尘。3.3.1 静电消除器种类静电消除器种类静电消除器主要由高压电源产生器和离子针两部分组成，根据静电消除器主要由高压电源产生器和离子针两部分组成，根据不同的需要和工作场所，静电消除器有以下形式：不同的需要和工作场所，静电消除器有以下形式：22离子棒：在狭小空间或设备内部安装使用，有无风和带风两种类型 抗静电包装材料抗静电包装材料:A.注入碳膜的聚烯烃薄片注入碳膜的聚烯烃薄片：黑色：黑色,不透明不透明,具有相当高比例的碳膜具有相当高比例的碳膜,使料状物与粒状物间彼此接触以产生高电传导系数使料状物与粒状物间彼此接触以产生高电传导系数.B.透明透明.粉红色抗静电聚乙烯粉红色抗静电聚乙烯:在聚乙烯树脂中注入一有机在聚乙烯树脂中注入一有机 的抗静的抗静电液体电液体,它会流到所有的表面它会流到所有的表面,而形成一看不到且无腐蚀性邻接的湿而形成一看不到且无腐蚀性邻接的湿层，以传导静电的电流层，以传导静电的电流.C.较少使用的不透明物较少使用的不透明物:此薄片是由高密度聚乙烯合成纸的外层此薄片是由高密度聚乙烯合成纸的外层.真空金属化的外部表面真空金属化的外部表面,中间是一层铝箔和一内部表面是涂碳膜的中间是一层铝箔和一内部表面是涂碳膜的黑色塑料所组成黑色塑料所组成.D.3M最近推出的静电隔离薄膜最近推出的静电隔离薄膜:它是由一灰蓝色的镍金属化于一它是由一灰蓝色的镍金属化于一薄聚脂片上薄聚脂片上,再垒合于一注入抗静电液的聚乙烯内层所组成再垒合于一注入抗静电液的聚乙烯内层所组成.3.4 静电遮蔽静电遮蔽23抗静电包装材料:3.4 静电遮蔽2324以上24