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静电知识培训讲义浪潮集团供应链体系技能比武系列课件－5主要内容一、静电的定义二、静电的产生三、静电的危害四、静电的防护一、静电的定义静电就是静止的电荷。任何两种不同材质的物体接触后再分离即可产生静电。(表面电阻率为1011~13Ω.cm的物质极易产生静电)----高分子化合物、人工合成材料(打蜡地板、人造地毯)静电放电（ESD—ElectrostaticDischarge）：带有不同静电电势的物体或表面之间的静电电荷转移。有两种形式：接触放电，电场击穿放电。防静电：防止产生静电荷，或已经存在静电荷的地方，如何迅速而可靠地消除原因—剥离,摩擦,感应……机制---物质因失或得到电子而带电裸手接触单板，单板不能工作了怎么回事？？这是静电放电（ESD）在作怪！！任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子，质子与中子因质量高，结合力强，不易离，紧密地结合在一起称为原子核。电子的质量很小，环绕于原子核外。依据电气的特性，质子定义为正电，中子因不具电气特性，故不带电，电子的电气特性与质子相反，为负电。通常情况下，一个原子的原子核与电子数相同，正负电荷平衡，所以表现为中性，不带电。但是由于电子环绕于原子核周围，一经外力既脱离轨道，离开原来的原子A，而投入到其他的原子B，A原子因缺少电子即带正电称为阳离子，原子B因多余电子即带负电称为阴离子。ABA+阳离子B-阴离子二、静电的产生静电是一种客观自然现象。产生的方式多种，如接触、摩擦等。人体自身动作或与其他物体的摩擦，就可以产生几千伏甚至上万伏的静电。产生可以听见“嘀哒”一声的放电需要累积大约2000V的电荷，而3000V就可以感觉到小的电击，5000V可以看见火花。在生产环境中，操作机器、包装塑料包装袋、人体来回走动等,都很容易产生静电空气的相当湿度对静电产生影响较大，在相对湿度为10%~20%的环境中走过地毯，将产生35000V静电；而在湿度为65%~90%的环境中走过地毯，只产生1500V静电。一般电子工厂工作人员经常工作所产生的静电强度。10–20%相对湿度65–95%相对湿度走过地毯35,0001,500走过塑料地板12,000250在椅子上工作6,000100拿起塑料活页夹,袋7,000600拿起塑料带20,0001,000工作椅垫摩擦18,0001,500活动情形静电强度(Volt)干燥环境更容易产生静电在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动，人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。二、静电的产生静电产生后在一般情况下看不见，所以很容易被忽略：这是因为只有当产生的静电超过3000V时引起的放电才容易被人感受到。当超过5000V时，这种现象更明显。多数电子元件对静电很敏感，尤其是MOS元件，这是由于它具有很高的输入阻抗，并且是使用了很薄的金属氧化层，在静电低于170V时就会被击坏。此外，还有线性集成块、数字化双极性集成块、LED等对静电也很敏感。如果在成形、插装焊接、安装、更换这些元件时，不注意静电防护，那么就会损伤这些元件或者影响其功能或使用寿命，从而降低产品质量，造成不必要的损失。注意：静电引起的元件立即损坏约占10%，其它90%被损伤的元器件虽还可以用，但可靠性会大大降低。二、静电的产生1、接触摩擦起电，除了不同物质之间的接触摩擦会产生静电外，在相同物质之间也会发生。几乎常见的非金属和金属之间的接触分离均会产生静电，这也是最常见的产生静电的原因之一。静电电量除了取决于物质本身外，还与材料表面的清洁程度、环境条件、接触压力、光洁程度、表面大小、摩擦分离速度等有关；2、剥离起电：当相互紧密结合的物体剥离时，会引起电荷的分离，出现分离物体双方带点的现象，称为剥离起电。3、断裂带电：材料因机械破裂使带电粒子分开，断裂成两半后的材料各带上等量的异性电荷。4、高速运动中的物体：物体的高速运动，其物体表面会因为与空气摩擦而带电。此外，温度、压电效应以及电解都会产生不同程度的静电现象。摩擦起电二、静电的产生电子工业中，摩擦起电和人体带电经常发生，电子产品在生产、包装运输及装联成整机的加工、调试、检测，难免受到外界或自身的接触摩擦而形成很高的表面电位。如果不采取静电防护措施，人体静电电位可高达1.5~3KV，造成静电敏感电子器件损坏。根据静电的力学或放电效应，电子行业中静电危害可分为两类：一是由静电引力引起的浮游尘埃的吸附，二是由静电放电引起的敏感元器件击穿。1、静电吸附：在半导体元器件的生产制造过程中，大量使用了SiO2和高分子材料，由于材料本身高的绝缘性，在使用过程中容易聚集很高的静电，并极易吸附空气中的带电微粒，造成半导体界面击穿和失效。（缩短寿命）。2、硬击穿，造成整个器件的失效和损坏(完全破坏)。3、软击穿，静电放电电场或电流产生的热，造成器件的局部损伤，降低器件的技术性能。（潜在损伤）。三、静电的危害1、静电危害过程如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体(螺丝起子)靠近有相反电势的集成电路(IC)时，电荷“跨接”，引起静电放电(ESD)。ESD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，ESD损坏只引起部分的降级-意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。据有关统计：在电子产品生产企业中，半导体的损坏59%，都是由静电所致的。ESD有关的损害给世界的电子制造工业带来每年数百亿美元的代价。三、静电的危害2、静电危害后果彷真人体带8000V静电放电放电3次放大3000倍3、ESD失效现象硬损伤：器件直接不能工作.软损伤：ESD减弱了器件或单板的性能，但仍能通过测试。单板或器件的特性变差，最终失效.三、静电的危害4、ESD失效带来的影响内部损失金钱时间不可估计的外部损失信誉用户服务顾客满意度三、静电的危害5、静电对电子产品损害有哪些特点？1.隐蔽性人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2－3KV,所以静电具有隐蔽性。2.潜在性有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。3.随机性电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。4.复杂性静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。三、静电的危害1、静电防护基本思想a、对有可能产生静电的地方要防止静电荷的聚集，即采取一定的措施，减少高压静电放电带来的危害，采用边产生边泄放的办法，消除静电的积聚，并控制在一个安全的范围内。b、对已存在静电荷积聚的静电源，应采取措施迅速地消散掉，即时泄放。因此，电子产品生产中的静电防护核心应该是‘静电消除’静电不能被消除，只能被控制！四、静电的防护2、影响摩擦生电电量的因素四、静电防护3、电子产品生产环境中的静电源1、人体静电人是电子装配工作中的主体，同时人体又是静电的导体，人体静电是导致元器件击穿损坏，软击穿和对敏感电子设备运行产生干扰的主要原因。人体活动产生的静电电压约为0.5~2KV，在干燥环境中还要高一个数量级。2、其它静电源：a)工作服；b)工作鞋c)树脂、浸漆、塑料封装表面d)各种包装和容器e)普通工作台面f)绝缘地面g)烘箱h)空压机i)电子生产设备四、静电防护4、静电防护方法1、静电防护中所使用的材料2、泄露与接地3、导体带静电的消除4、非导体带静电的消除5、工艺控制法四、静电防护①防止静电产生(最大限度)：A：增加空气湿度.B：采用抗静电材料，即使有摩擦也不容易产生静电.(表面电阻率为1011~13欧.cm之外).C：导电性物体的静电消除方法（接地）D：绝缘性物体的静电消除方法（离子中和）辐射离子化空气法:使用辐射能撞击空气,将空气分裂为等量的正、负离子。电量离子化空气法:使用交流高压,在空气周围形成极高电场,分裂空气。四、静电防护②静电泄放(接地放电、尖端放电、火花放电、闪电)：A、接地放电:地球是良好的导体，由于特别大，所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势飞机轮胎用导电橡胶制成.汽车(油罐车)后面拖着一条铁链.防静电手腕带.防静电台垫(地垫)B、尖端放电:由静电分布的特点：导体尖端的电荷特别密集，所以尖端附近空气中的电场特别强，使得空气中残存的少量离子加速运动，这些高速运动的离子撞击气体分子，使更多的分子电离，这时空气成为导体，于是产生尖端放电现象.高压输电导线和高压设备的金属元件表面很光滑；无线手环。利用避雷针:将大地中的异种电荷被吸引到避雷针尖端,由于尖端放电而释放到空气中,与云层中的电荷中和,达到避雷的目的.C、静电中和：如果有两个物体带有等量异种电荷，他们在相互接触时，由于电子的转移，就都变成不带电的物体，这种现象为中和.中和静电电荷的最有效方法是使用离子发生器(ionizer)---吹出离子化空气流在工作区域，作用之一中和累积在绝缘材料上的任何电荷；其二也可防止灰尘因静电附着于产品表面，降低外观质量。离子发生器使用后可连续地中和可能发生在绝缘体上面的任何电荷累积.标准电子装配中的离子发生器有两种基本形式：1.桌面型(单个风扇)；2.过顶型(在单个过顶的单元内，有一系列的风扇)③静电屏蔽：一个接地的金属网罩，可以隔离内外电场的相互影响，这就是静电屏蔽.例如：高压设备外围设置金属网罩；电子仪器外面安装金属外壳.四、静电防护ESD（静电放电）标识：1、静电敏感符号：三角形内有一斜杠跨越的手,用于表示容易受到ESD损害的电子元件或组件。2、ESD防护符号：表示被设计为对ESD敏感元件或设备提供ESD防护的器具.防静电材料一般情况下为黑颜色，但并不是所有防静电材料都是黑色.四、静电防护5、在电子生产中进行静电防护的作用：降低因静电破坏所带来的生产成本增加：由于静电对部分元件造成破坏，致使该元件完全失去功能，器件不能工作。故障机转至维修进行维修，势必造成人力、物力增加。此现象约占受静电损坏元件总数的10%提高生产效率及产品质量：因静电损坏元件，生产直通率下降，相当一部分时间用于故障确认、原因分析。降低生产效率。延长产品使用寿命：静电破坏元件约为90%为间歇性(或部分)失去功能。器件虽可工作，但不稳定，维修次数增加。在产品已经正常使用的情况下，每增加一次维修。产品质量就会不同程序的下降一次，产品寿命相应随之缩短。最大限度的避免因静电破坏质量问题而招至客户不满所影响公司信誉：静电破坏元件约为90%为间歇性(或部分)失去功能。机器工作不稳定，时好时坏，经常维修或经常更换机器，特别在产品使用关键时侯出现故障，会在消费者心理上对此产品及生产厂家留下极坏印象，社会负面影响极大，也是对市场等人员工作的最大破坏。四、静电防护凡接触静电敏感器件的人员（生产、装配、测试、保管等）使用防静电腕带并作好点检记录；IPQC定期检查；穿着防静电工作服、鞋、帽；应避免可能造成静电损伤的操作；从包装内倾斜器件出来时，应尽可能轻缓，避免快速倾斜时产生静电荷（严重电位可达1000-1500V）；拿器件时，应接触管壳，尽量不要碰器件的外引线或引脚；操作者在操作前，要先用手接触防静电工作台或金属接地线，然后再进行工作；6、接