CCD安全操作与 安全操作与ESDESD防护Word文档下载推荐.docx
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b.为什么要防静电？
由于电子行业的迅速发展，体积小、集成度高的器件得到大规模生产，从而导致导线间距越来越小，绝缘膜越来越薄，致使耐击穿电压也愈来愈低。
而电子产品在生产、运输、储存和转运等过程中所产生的静电电压却远远超过其击穿电压阈值，这就可能造成器件的击穿或失效，影响产品的技术指标，降低其可靠性。
为使电子器件及产品在购买、入库、发料、检验、储存、调测和安装等过程中免受静电危害,了解静电产生的机理和一些防止静电产生危害的相关知识是非常必要和重要的。
c.电子行业中静电障害的形成
电子行业中静电障害可分为两类：
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介质击穿；
3.1静电术语及定义
a.静电：
物体表面过剩或不足的静止的电荷;
b.静电场：
静电在其周围形成的电场;
c.静电放电：
两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起两物体间的静电电荷的转移。
静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电;
d.静电敏感度：
元器件所能承受的静电放电电压;
e.静电敏感器件：
对静电放电敏感的器件;
f.接地：
电气连接到能供给或接受大量电荷的物体，如大地，船等.
g.中和：
利用异性电荷使静电消失;
h.防静电工作区：
配备各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有明确的区域界限和专门标记的适于从事静电防护操作的工作场地。
•3.2电子产品制造中的静电源
（1）人体的活动，人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是电子产品制造中主要静电源之一。
人体静电是导致器件产生硬（软）击穿的主要原因。
人体活动产生的静电电压约0．5-2KV。
另外空气湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还要上升1个数量级。
表1为相对湿度对与人体活动带电的关系。
人体带电后触摸到地线，会产生放电现象，人体就会产生不同程度的电击感反应，其反应的程度称为电击感度。
表2为不同静电压放电过程中人体的电击感度。
（2）化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时，可在服装表面产生6000V以上的静电电压，并使人体带电，此时与器件接触时，会导致放电，容易损坏器件。
（3）橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达1013Ω，当与地面摩擦时产生静电，并使人体带电。
（4）树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运输时，器件表面与包装材料摩擦能产生几百伏的静电电压，对敏感器件放电。
（5）用PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PS（聚内乙烯）、PVR（聚胺脂）、PVC和聚脂、树脂等高分子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、PCB架等都可能因摩擦、冲击产生1-3．5KV静电电压，对敏感藉件放电。
（6）普通工作台面，受到摩擦产生静电。
（7）混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面的绝缘电阻高，人体上的静电荷不易泄漏。
（8）电子生产设备和工具方面：
例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试和检测等设备内的高压变压器、交／盲流电路都会在设备卜感应出静电。
如果设备静电泄放措施不好，都会引起敏感器件在制造过程中失效。
烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、CO2低温箱冷却箱内的CO2蒸汽均会可产生大量的静电荷。
3.3静电的产生机理
（1）摩擦：
在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电，而产生静电的最通方法，就是摩擦生电。
材料的绝缘性越好，越容易是使用摩擦生电。
另外，任何两种不同物质的物体接触后再分离，也能产生静电。
（2）感应：
针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，由于同性相斥，异性相吸，正负离子就会转移。
（3）传导：
针对导电材料而言，因电子能在它的表面自由流动，如与带电物体接触，将发生电荷转移。
表1电子生产中产生的静电势的典型值（单位：
V）
事件相对湿度
10%40%50%
走过乙烯地毯1200050003000
在工作椅子上操作人员的移动6000800400
将DIP封装的器件从塑料管中取出2000700400
将印刷电路板装进泡沫包装盒中21000110005500
表2人体静电电位和静电感度的关系人体电位（kV）电击感度
1.0无感觉；
2.0手指外侧有感觉发出微弱的放电声；
2.5有针刺的感觉，但不疼；
4.0有针深刺的感觉，手指微疼见到放电微光；
\
6.0手指感到剧疼，手腕感到沉重；
10.0手腕感到剧疼，手感到麻木；
12.0手指剧麻，整个手感到被强烈电击；
3.4静电对电子产品的影响
3.4.1．静电对电子元件的影响：
1）静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命。
2）因电场或电流破坏元件的绝缘或导体，使元件不能工作（完全破坏）。
3）因瞬间的电场或电流产生的热，元件受伤，仍能工作，寿命受损。
3.4.2静电损伤的特点：
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。
2）潜伏性有些电子元器件受到静电损伤后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，而且增加了器件对静电的敏感性。
已产生的问题并无任何方法可治愈。
3）随机性电子元件什么情况下会遭受到静电破坏呢？
可以这么说，从一个元件生产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性。
由于静电的产生和放电都是瞬间发生的，及难预测和防护。
4）复杂性静电放电损伤分板工作，因电子产品的精细，微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精密仪器，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它失效，这是对静电放电损害未充分认识之前，常常归咎于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉的掩盖了失效的真正原因。
5）严重性ESD问题表面上看来只影响了制成品的用家，但实际上亦影响了各层次的制造商，如：
保用费、维修及公司的声誉等等。
3.4.3．静电对静电敏感器件电子元件的影响静电敏感器件（SSD）对静电反应敏感的器件称为静电敏感元器件（SSD）。
静电敏感器件主要是指超大规模集成电路，特别是金属化膜半导体（MOS电路）。
表3为静电敏感器件的分级表。
可根据SSD分级表，针对不同的SSD器件，采取不同的静电防护措施。
表3美国JEDEC和ESD协会分级
级别电压范围（V）表示符号
00-2490
1A250-4991A
1B500-9991B
1C1000-19991C
22000-39992
3A4000-79993A
3B8000以上3B3.4.4SSD元器件由静电放电失效模式
SSD元器件由静电放电引发的失效可以分为：
突发性失效和潜在性失效
a.突发性失效：
突发性失效指元器件受到静电放电损伤后，突然完全丧失其规定的功能，主要为开路、短路或参数严重漂移；
b.潜在性失效：
指静电放电能量比较低，仅在元器件内部造成轻微损伤，放电后器件电参数仍然合格或略有变化，但器件的抗过电能力已经明显削弱，或者使用寿命已明显缩
短，再受到工作应力或经过一段时间工作后将进一步退化，直至造成彻底失效。
3.4.5ESD三种型式
（1）人体型式：
即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩擦电荷。
当人们手持ESD敏感的装置而不先拽放电荷到地，摩擦电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏
（2）微电子器件带电型式：
即指这些ESD敏感的装置，尤其对塑料件，当在自动化生产过程中，会产生摩擦电荷，而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地表面，因此造成损坏；
或者通过感应使ESD敏感的装置的金属部分带电而造成损坏。
（3）场感类型式：
即有强电场围绕，这可能来之于塑性材料或人的衣服，会发生电子转化跨过氧化层。
若电位差超过氧化层的介电常数，侧会产生电弧以破坏氧化层，其结果为短路3.4.6人体静电
在工业生产中，引起元器件损坏和对电子设备的正常运行产生干扰的一个主要原因是人体静电放电。
人体静电放电既可能造成人体遭电击而降低工作效率，又可能引发二次事故（即器件损坏），因此人体静电应引起足够重视。
人体形成静电的原因是人体在日常工作中，把人体所消耗的机械能在活动中转换为电能。
人体是一个静电导体，当与大地绝缘时（如穿的鞋底为绝缘物质），人体与大地就形成一个电容，使电荷储存起来，其充电电压一般≤50kV。
当电荷储积到一定程度时，一旦条件成熟会放电形成火花，瞬时放电电压可达数千千伏，放电功率可达几千千瓦。
3.4.7静电的击穿与放电
（1）静电放电:
静电放电与外加稳定电源产生的放电虽然同为电荷积聚所致，但又有着明显的区别。
首先，在静电放电的情况下，起放电电源是空间电荷，因而它所储存的能量是有限的，不像外加电源那样具有持续放电的能力，故它仅能提供短暂发生的局部击穿能量。
虽然静电放电的能量较小,但其放电波形很复杂，控制起来也比较麻烦。
半导体器件的软击穿就与它有关。
（2）静电击穿由静电击穿引起的元器件击穿损坏是电子工业中，特别是电子产品制造中最普遍、最严重的危害。
静电放电可能造成器件硬击穿或软击穿。
硬击穿是一次性造成器件
的永久性失效，如器件的输出与输入开路或短路。
软击穿则可使器件的性能劣化，并使其指标参数降低而造成故障隐患。
由于软击穿可使电路时好时坏（指标参数降低所致），且不易被发现，给整机运行和查找故障造成很大麻烦。
软击穿时设备仍能带“病”工作，性能未发生根本变化，很可能通过出厂检验，但随时可能造成再次失效。
多次软击穿就能造成硬击穿，使设备运行不正常。
3.4.8介质击穿的分类
由静电引起元器件的击穿是静电危害的主要方式。
在强电场中，随着电场强的增强，电荷不断积累，当达到一定程度时，电介质会失去极化特征而成为导体，最后产生介质的热损坏现象，这种现象称为电介质的击穿。
介质击穿分热击穿、化学击穿和电击穿三种形式。
（1）热击穿介质工作时，当损耗产生的热量大于介质向周围散发的热量时，介质的温度迅速升高，导电随之增加，直至介质的热损坏。
可见热击穿的核心问题是散热问题。
所以热设计是产品设计的重要环节之一。
（2）化学击穿在高压下，强电场会在介质表面或内部的缺陷小孔附近产生局部空气碰撞电离，引起介质电辉，生成化学物质--臭氧和二氧化碳，使绝缘性能降低，致使介质损坏。
（3）电击穿电击穿是介质在强电场作用下,被击发出自由电子而引起的。
自由电子随电场强度的增加而急剧增加，从而破坏介质的绝缘性能。
可见电击穿的本质是电荷积聚所致,因而防止电荷积聚就可防止电击穿。
一般把击穿的临界电压称为击穿电压,临界场强称为击穿场强。
例如:
E空气=3kV/m,MOS管结构的E栅氧化摸=1.0×
106kV/m。
4静电对电子元器件的危害的防护原则
4.1静电防护原理
电子产品制造中，不产生静电是不可能的。
产生静电不是危害所在，其危害所在于静电积聚以及由此产生的静电放电。
静电防护的核心是“静心消除”。
（1）对可能产生静电的地方要防止静电积聚。
采取措施在安全范围内。
（2）对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放。
4.2．静电防护方法
（1）使用防静电材料：
金属是导体，因导体的漏放电流大，会损坏器件。
另外由于绝缘材料容易产生摩擦起电，因此不能采用金属和绝缘材料作防静电材料。
而是采用表面电阻l×
105Ω·
cm以下的所谓静电导体，以及表面电阻1×
105-1×
108Ω·
cm的静电亚导体作为防静电材料。
例如常用的静电防护材料是在橡胶中混入导电碳黑来实现的，将表面电阻控制在1×
106Ω·
cm以下。
•
（2）泄漏与接地：
对可能产生或已经产生静电的部位进行接地，提供静电释放通道。
采用埋大地线的方法建立“独立”地线。
使地线与大地之间的电阻＜10Ω。
（参见GBJl79或SJ／T10694—1996）静电防护材料接地方法：
将静电防护材料（如于作台面垫、地垫、防静电腕带等）通过1MΩ的电阻接到通向独立大地线的导体上（参见SJ／T10630-1995）。
串接1MΩ电阻是为了确保对地泄放＜5mA的电流，称为软接地。
设备外壳
和静电屏蔽罩通常是直接接地，称为硬接地。
•（3）导体带静电的消除：
导体上的静电可以用接地的方法使静电泄漏到大地。
放电体卜的电压与释放时间可用下式表
示：
UT=U0L1/RC
式中UT-T时刻的电压（V），U0一起始电压（V），R-等效电阻（Ω）C-导体等效电容（pf）
一般要求在1秒内将静电泄漏。
即1秒内将电压降至1OOV以下的安全区。
这样可以防止泄漏速度过快、泄漏电流过大对SSD造成损坏。
若U0=500V，C=200pf，想在1秒内使UT达到100V，则要求R=1．28×
109Ω。
因此静电防护系统中通常用1MΩ的限流电阻，将泄放电流限制在5mA以下。
这是为操作安全设计的。
如果操作人员在静电防护系统中，不小心触及到220V工业电压，也不会带来危险。
4.3.接地
4.3.1接地方法
接地就是直接将静电过一条线的连接泄放到大地，这是防静电措施中最直接最有效的，对于导体通常用接地的方法，如人工带防静电手腕带及工作台面接地等。
接地通过以下方法实施：
1）人体通过手腕带接地。
2）人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地。
3）工作台面接地。
4）测试仪器，工具夹，烙铁接地。
5）防静电地板，地垫接地。
6）防静电转运车，箱，架尽可能接地。
7）防静电椅接地。
4.3.2接地实施：
防静电系统必须有独立可靠的接地装置，接地电阻一般应小于10Ω，埋设与检测方法应符合GBJ97的要求。
b.防静电地线不得接在电源零线上，不得与防雷地线共用。
c.使用三相五线制供电，其大地线可以作为防静电地线（但零线、地线不得混接）。
d.接地主干线截面积应不小于100mm2；
支干线截面积应不小于6mm2；
设备和工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股敷塑导线，接地线颜色以黄绿色线为宜。
e.接地主干线的连接方式应采用钎焊。
f.防静电设备连接端子应确保接触可靠，易装拆，允许使用各种夹式连接器，如锷鱼夹、插头座等。
4.3.3接地类防静电产品
1）防静电手腕带：
广泛用于各种操作工位，手腕带种类很多，建议一般采用配有1兆欧姆电阻的手腕带，线长应留有一定余量。
2）.防静电手表：
需要其它防静电措施的补救（如：
增设离子风机，戴防静电脚跟带等）才能取得较好的防静电效果。
建议不要大量采用佩带防静电手表的方式。
3）.防静电脚带/防静电鞋：
厂房使用防静电地面后，应配戴防静电鞋带或穿防静电鞋，建议车间以穿防静电鞋为主，可降低灰尘的引入。
操作人员工再结合配带防静电手腕带效果将会更佳。
4）.防静电台垫：
用于各工作台表面的铺设，各台垫串上1兆欧电阻后与防静电地可靠连接。
5）.防静电地板：
防静电地板分为：
PVC地板、聚胺脂地板、活动地板。
防静电蜡和防静电油漆：
防静电蜡可用于各种地板表面增加防静电功能及使地板更加明亮干净防静电油漆可用于各种地板表面，也可涂于各种货架，周转箱等容器上。
4.4.静电屏蔽
4.4.1静电屏蔽方法
静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中，用静电屏蔽的方法
可削弱外界静电对电子元件的影响，最通常的方法是用静电屏蔽袋和防静电周转箱
作为保护。
另外防静电衣对人体的衣服具有一定的屏蔽作用。
4.2.2屏蔽类防静电包装运输及储存材料
1）.防静电周转箱、防静电元件盒：
用于车间单板和部件的周转，运输及储存。
2）.防静电屏蔽袋：
用于单板和部件的包装、运输和储存，具有一定的防潮效果。
3）.防静电胶带：
用于各种包装箱等
4）.防静电IC料条及IC托盘：
用于生产车间IC元器件的储存、搬运。
禁止在使用前，露天存放IC；
或拆开包装运输。
5）.防静电货架、手推车及工作台：
防静电货架、手推车广泛用于电子装配车间的单板、部件的周转，搬运等。
防静电货架及工作台要有防静地连接，手推车上的防静电垫应有金属链与防静电地接触
6）.防静电工作服工作鞋：
在具有静电敏感元器件，具有一定洁净度要求的加工车间，一般应严格要求员工穿戴防静电工作服工作鞋
7）.防静电手指套：
如操作工位员工需经常手拿工件或静电敏感元器件时，有必要戴防静电手指套。
•
4.5.离子中和
4.5.1绝缘体往往是易产生静电，对绝缘体静电的消除，用接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和（部分采用屏蔽），即在工作环境中用离子风机等，提供一等电位的工作区域。
因此在防静电材料和防静电设施中，均是按这三种方式派生出来的产品，可分为防静电仪表，接地系统类防静电产品，屏蔽类防静电包装，运输及储存防静电材料，中和类静电消除设备，以及其它防静电用品。
4.3.2中和类设备
离子风机、风枪等。
4.5.2非导体带静电消除的措施：
对于绝缘体上的静电，由于电荷不能在绝缘体上流动，因此不能用接地的方法消除静电。
可采用以下措施：
（a）使用离子风机—离子风机产生正、负离子，可以中和静电源的静电。
可设置在空间和贴装机贴片头附近。
（b）使用静电消除剂—静电消除剂属于表面活性剂。
可用静电消除剂檫洗仪器和物体表面，能迅速消除物体表面的静电。
（c）控制环境湿度—增加湿度可提高非导体材料的表面电导率，使物体表面不易积聚静电。
例如北方干燥环境可采取加湿通风的措施。
（d）采用静电屏蔽—对易产生静电的设备可采用屏蔽罩（笼），并将屏蔽罩（笼）有效接地。
5电子产品制造中防静电技术指标要求
（1）防静电地极接地电阻＜10Ω。
（2）地面或地垫：
表面电阻值105-1010Ω;
摩擦电压＜100V。
（3）墙壁：
电阻值5×
104-109Ω
（4）工作台面或垫：
表面电阻值106-109Ω；
摩擦电压＜100V；
对地系统电阻106-108Ω。
（5）工作椅面对脚轮电阻106-108Ω。
（6）工作服、帽、手套摩擦电压＜300V；
鞋底摩擦电压＜100V。
（7）腕带连接电缆电阻1MΩ；
佩带腕带时系统电阻1-1OMΩ。
脚跟带（鞋束）系统电阻0．5×
105-108Ω。
（8）物流车台面对车轮系统电阻106-109Ω。
（9）料盒、周转箱、PCB架等物流传递器具一表面电阻值103-108Ω;
（10）包装代、盒一摩擦电压＜100V（11）人体综合电阻106-108Ω。
6防静电的一般工艺规要求
6.1防静电的常规工艺规程要求：
1）操作者必须戴有线防静电手腕;
2）涉及到操作静电敏感器件的桌台面须采用防静电台垫;
3）ESD敏感型器件必须用静电屏蔽与防静电器具转运;
4）准备开封、测试静电敏感器件时必须在防静电工作台上进行，有条件的可配用离子空气发生器清除空气中的电荷;
5）组装所用的焊接设备及成形工装设备都必须接地，焊接工具使用内热式烙铁，接地要良好，接地电阻要小
6）电源供电系统要改装用变压器进行隔离，地线要可靠，防止悬浮地线，接地电阻小于10欧姆
7）产品测试时，在电源接通的情况下，不能随意插拔器件，必须在关掉电源的情况下插拔。
8）凡ESD敏感型器件不应过早地拿出原封装，要正确按操作，尽量不能摸ESD敏感型器件管腿。
9）用波峰焊接时，焊料和传递系统必须接地。
6.2防静电要求严格的防静电工艺要求
1）凡ESD敏感型整机进行高低温试验或老化试验时，必须先对工作场地及高低温箱进行静电位测试，其电位不能超过安全值，否则，要进行静电消除处理。
2）焊接好的印制电路板要作三防处理时，也要采用防静电措施。
不要用一般的刷光，超声波清洗或喷洗。
3）调试、测量、检验时所用的低阻仪器、设备（如讯号、电桥等）应在ESD敏感型器件接上电源后，方可接到ESD敏感型器件的输入端。
4）在ESD敏感型测试仪器生产线上，应严格使用静电电位测试监视静电电位的变化情况，以便及时采取静电消除措施。
7电子车间（厂房）防静电基本要求
7.1静电防护的基本原则
a.抑制静电荷的积聚；
b.迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷。
7.2防静电工作区场地
7.2.1地面材料
a.禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯及普通地板革。
b.应该选用由静电导体材料构成的地面，如防静电活动地板或在普通地面上铺设防静电地垫，并有效接地。
c.允许使用经特殊处理过的水磨石地面，如事先敷设地线网、渗碳或在地面喷涂抗静电剂等。
7.2.2湿度控制
a.防静电工作区的环境相对湿度以不低于50%为宜。
b.在不对产品造成有害影响前提下，允许使用增湿设备喷洒制剂或水，以增加环境湿度。
c.计算机房的湿度应符合GB2887中的有关规定，类似的机房也应符合此规定。
8电子产品防静电设施
8.１、静电安全工作台
a）静电安全工作台是防静电工作区的基本组成部分，它由工作台、防静电桌垫、腕带接头接大地线等组成。
b）防静电桌垫上应不少于两个腕带接头，一个供操作人员使用，另一个供技术人员，检验人员或其它人员使用。
c）必要时，静电安全工作台上应配备离子风静电消除器。
d）静电安全工作台上不允许堆放塑料盒（片）、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物，图纸资料等应装入防静电文件袋内。
8.２防静电腕带直接接触静电敏感器件的人员均应戴防静电腕带，腕带应与人体皮肤有良好接触，腕带必须对人体无刺激、无过敏影响，腕带系统对地电阻值应在106～108Ω范围内。
8.３、防静电容器在电子设备研制生产过程中，一切贮存、周转SSD的容器（元器件袋、转运箱、印制板架、元器件存放盒等）应具备静电防护性能。
不允许
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