防静电接地的基本要求11.doc

华阳多媒体电子有限公司防静电基础教材 第 7页；共7页

“静电/防静电”基础知识

一、 认识静电

静电是一种电能，他留存于物体表面，是物体表面过剩或不足的静止电荷。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转移而形成的。
工业上存在静电的现象极其广泛，在电子、石油、塑料、合成纤维、化工、医疗等行业中频繁出现，并为人类所利用。但是人们往往忽视静电现象的危害方面，只是在工业生产活动中，特别是电子产品生产过程中，由于机器故障或误动作，人们才把他们当作静电危害来处理。
静电现象是电荷的产生和消失过程中产生电现象的总称。

二、 静电的特点

1、 静电具有高电位、低电量、小电流和作用时间短等特点，设备或物体上的静电位最高可达数万伏以至数十万伏。在正常操作条件下也常达数百或数千伏，但所积累的静电量却很低，通常为毫微库仑级，静电流多为微安级，作用时间多为微秒级。
2、 静电受环境条件，特别是湿度的影响较大，静电测量时复现性差，瞬间现象多。
3、 从防静电的角度考虑，当材料的体积电阻率超过1010欧姆时，材料耗散静电的能力明显减弱，从消除静电的角度考虑，材料的体积电阻率不应高于1010欧姆。

三、 静电产生的物理效应

1、 静电荷产生的力学效应
物体产生静电后，在其周围形成静电场，位于静电场中的任何其它带电荷都会受到电场的排斥或吸引。
2、 放电效应
当某些电介质、导体带上静电荷后，尽管所带电荷量大，但由于自身对大地分布电容非常小，使得静电电位较高。当垂直于物体表面的静电场梯度较大时，可发生静电的电（ESD）。
3、 放电感应效应
当带电体附近存在被绝缘的导体时，在该导体表面会出现感应电荷的现象。

四、 静电的危害形式

1、 静电吸附
生产中各物体所带静电位是非常高的，由于静电的力学效应会使车间的浮游在吸附于半导体芯体上，灰尘也可能附着、积存于芯片以外的物体上。

2、 静电放电引起了器件击穿
由ESD引起了元器件击穿损害是电子工业，特别是电子产品制造业中最普通最严重的静电危害，ESD对元器件的损害后果导致其硬击穿。所谓硬击穿是一次性造成芯片介质击穿，烧毁等永久性失效，软击穿则是造成器件的性能劣化或参数指标下降而在使用时成为隐患，由于器件参数变化很可能使整机运行不正常或运行一段时间后不能工作，因此软击穿比硬击穿带来了危害更大。
3、 静电感应
当导体和电介质置于静电场中，在其上感应出正或负静电荷，其静电电压的幅值取决于静电场强度，在半导体制造工序过程中产生了静电源能在半导体芯线、工具、器件包装容器等感应出较弱的静电电压，对半导体等介质放电。
4、 静电放电时产生电磁脉中
静电放电可产生频带几百千赫兹至几十光赫兹，电平放达几十毫伏的电磁脉冲干扰，当脉冲干扰到计算机和低电率数字电路时，致使电路发生翻转效应，出现误动作，强能量脉冲干扰，可能静电敏感器件破坏。

五、 电子生产车间环境中的典型静电源

1、 人体静电
在工业生产中，作为操作者的人体是最重要的静电发生源之一，人体静电导致元器件击穿损坏和对电子设备运行产生干扰的重要原因。
人体静电主要是人的活动，包括人体与衣服、鞋袜等其他物体磨擦、接触、分离、静电感应或直接接触及静电体而产生。
（1） 步行起电
在绝缘地面如橡胶、木板、毛毯等地面上，腿的来回移动和抬起及衣服与人体的磨擦都可以产生静电。
（2） 摩擦起电
人行动时，衣物间摩擦或者脱衣服、帽子等剥离动作引起静电产生。
（3） 静电感应起电
人体是静电导体，当带电的物体靠近于带电的人体时，由于静电感应现象，人体出现电量相等符号相反的感应电荷。
（4） 影响人体带电因素
①人体对地电阻
人体对地电阻主要是由鞋、袜和地面的电阻组成，人体对地电阻通常通过测量可以确定并能人为控制。
②不同布料制成的服装和湿度关系。
③、人体电容

2、 电子装联生产中的静电源
（1）工作服：作业人员穿用的普通工作服与工作台面、工作椅摩擦时可产生0.2~10UC的电荷量,在服装表能产生6000V以上的静电电压并使人体带电、当作业人员手持集成电路时，工作服与工作台面放置的元器件接触时，即可导致放电。
（2）工作鞋：一般工作鞋（橡胶或塑料鞋底）的绝缘电阻值达1013 Ω以上，当与地面摩擦时产生静电荷使人体和所穿服装带静电。

（3）各种包装的容器：用PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯），PS（聚丙乙烯）造成器件等片击穿，PUR（聚氨脂）、ABS、聚脂树等等材料各的包装和元件都可因磨擦、冲击产生静电荷对所包装器件产生不良。
（4）终端台，工作台、表面受到摩擦产生静电，可对放置其上面的电子器件放电。
（5）各种绝缘地面、混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等都可因摩擦产生静电，另外因其较高绝缘电阻，作业人员带静电在其上时，不会短时间将静电荷泄漏。
（6）某些电子生产设备：焊烙铁、波峰焊机等某些元器件装配设备及高压变压器，交直流电路都可在设备上感应出静电电压，如不采取静电泄漏措施，可使元器件在装配过程中失效。

六、 静电控制原理

1、 静电泄漏和耗散
将各种操作运作过程中产生了静电荷迅速泄漏和耗散是防止静电危害行之有效的方法，静电泄漏是通过替换电子生产过程中接触到各类绝缘物而改用防静电材料并使之接地来完成的。
防静电材料又叫ESD防静电保护材料，从防静电原理方面可以将其分成三类：导静电、静电耗散、电磁屏蔽耗散复合类，三种材料可以从导电性上加以区分。可以将表面电阻率和体积电阻率分别为107Ω、106Ω以下的材料定为导静电材料，表面电阻率107~1011Ω为静电耗散材料，体积电阻率在10-4Ω以下的为电磁屏蔽材料。
① 导静电材料置于静电场中，其表面积累静电荷必须将其接地才能将表面层积累的静电荷泄漏。
② 静电耗散材料受到摩擦时，在其表面产生了电荷可以扩散和泄漏。
③ 屏蔽材料电阻率极低为导电体，其受到摩擦表面起静电荷，可用于屏蔽射频和低频电磁场。

2、 泄漏与接地
所谓静电泄漏，就是将ESD防护材料或导体上积累了静电荷用某些导地方法、，将其泄漏到大地或者一个表面积足够大的悬浮接地体上。
电子工业静电接地有软接和硬接之分，软接地是指地线串接阻值较高的电阻器后再与大地相连，软接地目的在于将对地电流限制在人身安全范围之下（通常这5mA）,软接地所需要的电阻值大小,取决于靠近人员可能接触到的交、直流电压值。很多标准将软件接地电阻值为1MΩ，硬接地是指将地线直接接地或通过一低电阻接地。一般情况，硬接地用于静电屏蔽的仪器设备、金属体的接地。

七、 防静电的基本要求

（一） 人体静电防护系统
1、 防静电腕带：操作者皮肤上的静电是SSD损坏的最常见原因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，操作工手工插装印制时手上静电压为110~360V ，进行锡作业时，手上静电压为160~450V；特别当操作者从坐椅上站起时，皮肤静电压最高达1000V，而戴用防静电手腕是解决这一问题的有效方法。移动作业人员应佩带无绳防静电手腕，流水线作业人员应佩带有绳防静电手腕。（如上图示）
2、 防静电工作服、工鞋：由于人体是良好的导体，服装的带电会由于静电感应而使皮肤周身带电，也形成一定的静电压。于是对于操作工而言就存在两个可能的放电通道：一个是指尖与接地导体间的放电，另一个是工作服与接地导体间的放电。防静电手腕能消除第一种放电危险，但却不能消除第二种放电危险。从将人体接地和防止人体和鞋子本身带电的角度考虑，在车间地坪作成导电性地面的同时，必须要求操作者穿用具有一定导电性能的防静电工作鞋。
3、 防静电工作帽、指套：在生产半导体和集成电路的洁净室以及高精密度电子产品的装联中，都要求操作者戴用防静电的工作帽和指套。

（二） 静电设备防护系统
1、防静电烙铁：防静电烙铁应进行接地。烙铁的绝缘手柄上涂敷少量防静电液，为保证持续有效，每个2~3个月应重涂一次，用烙铁焊接时最大的问题是多余电流（漏电流或称浪涌电流）流过元气件时引起的危害。为了防止漏电流的危害，一方面是提高烙铁头和电热丝间的绝缘电阻，另一方面是降低烙铁的供电电压。

使用三插电源 烙铁必须接地

2、电批：电批必须接地。电批在使 用过程中电批嘴高速旋转，容易积聚静电荷。在装配过程中通过接触元器件引起危害。必须通过接地将积聚的静电荷释放。

电批的接地线

3、测试仪器设备外壳的接地：测试仪器在使用过程中会积累部分静电荷，通过设备外壳的接地可有效的释放静电荷。测试仪器包括：电视、示波器、伏安表、安装夹具等等。

4、防静电硬塑料容器：在电子产品的生产作业中。各工位、工序之间用于传递和贮放静电敏感器件和印制板的各种容器，如元件盒、含多个元件盒的元件架、能插放印制板的周转箱、周转架等，一般都是硬塑料制品，使用较多的是ABS、PE（聚乙烯）、PP（聚内烯）等材料，由于他们具有很高的电阻率，所以在生产过程中因接触分离或摩擦会带上很强的静电，一般可达1KV~5KV或更高。为此，必须对普通塑料制品进行防静电处理或用防静电塑料容器代替普通制品。

5、防静电工作椅：为了全面控制人体静电，操作者所做的工作椅（凳）必须是防静电的。椅（凳）面材料可选用防静电织物或防静电海绵、防静电软塑料片、胶板等，其表面电阻率应介于106 ~107欧姆之间，也可用上述的防静电材料制作成防静电的靠背椅套和坐垫。在作业中禁止坐用普通人造革面或塑料面的软椅，也不能用木制椅代替防静电椅。如果椅、凳的支腿是非金属材料，或虽是金属材料但有塑料、橡胶套脚时，则应将防静电坐面接地。

6、防静电胶皮（防静电台垫）：在操作SSD时，工作台上应铺设用防静电材料制成的防静电台垫，使所有与之接触的SSD的端子、工具、器具、仪表、人体等都达到基本均一的电位，并通过适当的接地使静电迅速泄放。通常是在垫上装设若干接线端子，用以连接腕带，然后垫子通过去时用106欧姆电阻接入静电接地次地线。

流水线上防静电胶皮的铺设

工作台面上防静电胶皮的铺设

防静电胶皮的接地

6、生产线用防静电周转车：用于周转元器件、半成品等的小车。其车体用金属或防静电塑料制作。表面电阻Rs≤1010欧姆，车轮应使用导电橡胶制作，车轮对地电阻R<109欧姆。

7、环境：生产区域温度一般要求在20~30℃，而相对湿度应保证≥50%，不符时采取拖地等措施使之达到要求。湿度增加则非导体材料的表面导电率增加，使物体积蓄的静电荷可以更快泄漏。在生产工艺条件许可时，可以安装空调设备、喷雾器以提高空气的相对湿度消除静电一般情况，用增湿法消除静电的效果是很明显的。

8、其他防静电设施：
² 建立专门的防静电网，动力线要有效接地。
² 最好设立防尘生产车间，入门处设置静电泄漏门帘，使用防静电窗帘。
² 工作区域地面、台面（含流水线、修理、老化、QC等）、流水线皮带需铺设防静电胶皮。

八、 防静电操作的注意事项

LD脚部分
光头保护盖
短路焊点
光头物镜
1、 对小机芯的保存，要使光头在有短路焊点保护的状态下。

2、 要避免人、物品接触到LD脚造成LD劣化。
3、 要确保在测试设备断电且光头线在光头和PCB正确连接情况下取焊短路焊点。装入或取出产品时也是保证在测试设备断电的条件下进行。
4、 不可用手触摸光头物镜，光头物镜保护盖在小机芯使用时在打开，以避免物镜上沾上灰尘。
5、 次主地线与主地线连通，设备接地线与人体接地线不可混接，要有专门的设备接地线次主地线与人体接地线次主地线。
6、 防静电胶皮每隔5米至少要有一接地线。
7、 荧光屏幕、荧光灯等电源开启时光头与之距离应在50C