防静电典型工艺技术DOC 34页Word文档格式.docx

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当两个带不同静电电位的物体相互接近到某种程度或接触时，静电从一个物体突然流放到另一物体上的现象。

2.3　静电防护工作区（EPA=ESDProtectionArea）

无任何材料或活动会造成静电敏感元件有静电损坏风险的工作区。

配置各种防静电设备和器材，能限制静电电位，具有确定的边界和专门的标记的适于从事静电防护操作的场所。

2.4　静电放电敏感（ESD）器件

对静电放电敏感且极易被破坏的器件。

静电敏感器件主要包括:

a.MOS器件、MOS管及MOS集成电路。

b．FET器件、包括场效应管和集成电路。

c.TTL器件、包括各种逻辑门数字集成电路。

d.AMP放大器、比较器、调节器等模拟集成电路。

e.X-ROM存储体器件和记忆体器件、包括PROM、EPROM、SRAM、DRAM、FLASH等集成电路。

f.CPU微处理器及各种BGA器件。

g.各种二极管、三极管。

h.各种半导体开关元件。

I.各种厚膜和薄膜电阻。

k.SAW—声表面波器件。

L.石英、晶振体器件。

m.以上元器件组装的PCBA组件。

3　常用防静电用品

3.1　防静电腕带

佩戴于人体手腕上，释放人体聚集静电电荷的器件（由外部绝缘性高、内置导电丝线的软扣带及伸缩性强的电线组成），同时防止快速放电产生的火花，并起隔离作用。

如图1：

图1　

3.2　防静电手套

有良好的ESD保护作用，防止人体指尖产生的尖端放电的手套。

如图2：

图2　

3.3　防静电工衣

为了防止衣服的静电积累，用防静电织物为面料而缝制的工作服。

如图3。

图3　

3.4　防静电鞋

鞋底用防静电材料制作，不仅能消除人体静电积聚，且能钝化触及250V以下电源电击伤害的防护鞋。

如图4。

图4　

3.5　防静电脚跟带

防静电脚跟带由导电橡胶、可调节魔术贴和导电织带组成，人体电荷可通过导电织带经导电橡胶

安全泄放至导电地板，是人员防静电所必须采用的措施之一。

如图5。

图5　

3.6　除静电离子风枪

由外接高压产生器供应电源，枪嘴内的离子针电晕放电，将通过的高压气流电离为大量正负离子，离子风快速吹向需除静电区域将静电中和，同时吹除灰尘，并防止灰尘因静电再次吸附。

离子风枪可方便灵活地移动，适合局部区域静电消除。

如图6。

图6　（图示中高压发生器未接压缩空气管道）

3.7　离子风机

利用空气电离产生大量正负电荷，并用风机将正负电荷吹出。

形成一股正负电荷的气流，将物体表面所带的电荷中和掉。

当物体表面所带为负电荷时，它会吸引气流中的正电荷，当物体表面所带为正电荷时，它会吸引电流中的负电荷，从而使物体表面上的静电被中和，达到消除静电的目的。

离子风机是固定在需要中和静电的场所，不能随时移动。

如图7。

图7　

3.8　防静电台垫

由抗（导）静电材料和耗散静电材料合成橡胶等制做而成。

表面层为约0.5mm厚的耗散静电层，底层为约1.5mm厚的导电层。

如图8。

图8　

3.9　防静电包装袋

由基材、金属镀膜层和热封层多层复合而成，自身“不起”静电和能屏蔽外界静电的双重功能。

分为防静电塑料袋、导静电塑料袋和防静电屏蔽袋三种。

如图9。

图9　

3.10　防静电衬垫

3.10.1　采用EVA为原材料,经内添加导电助剂并模压交联,发泡而成，摩擦电压低,静电衰减时间短且不受环境空气温度影响，一般采用黑色或粉红色。

如图10。

3.10.2　采用防静电布料套在软材料上的防震周转垫，防滑、防擦痕，摩擦静电低，缺点是脏污后防静电效果变差。

图10　

3.11　防静电地面

能较少产生静电或易于泄漏静电，以防止静电危害的地面。

3.12　腕带报警器

3.12.1　实时检测操作人员的静电手腕带佩戴情况及地线的接入大地情况，遇异常状况立刻自动报警。

腕带报警器灵敏度高，当静电泄放通路出现故障≥0.1秒，检测器会自动报警。

如图11。

3.12.2　腕带报警器正常状态：

1——人体手腕带接地系统正常工作时，无声音、绿灯亮，对静电手腕带进行实时监控。

2——静电手腕带和手接触良好，静电手腕带和接地线接触良好，人体的静电放电顺利，无声音、绿灯亮。

3.12.3　腕带报警器报警状态：

3——手腕带线脱落、手腕带和手接触松动。

4——人体皮肤干燥，静电泄放不畅。

5——手腕带损坏。

6——大地线放电不良。

图11　

3.13　人体综合检测仪

人体综合检测仪是为测量人体静电综合电阻（包括人体、鞋、袜等的电阻）而设计的用直观的发光二极管显示装置。

该系统能同时测试两脚和人体间的综合电阻。

当人体综合电阻过大时，静电不能泄漏进入大地而有静电放电的危险，该仪器报警。

当人体综合电阻过小时，人体综合检测仪也能报警。

有两种工作模式：

＂脚－脚＂工作模式和＂手－脚＂工作模式，即可测量人员穿着防静电鞋或佩戴脚跟带的状态也可测量人员佩戴防静电腕带的状态。

如图12。

图12　

4　常用防静电用品的技术要求及工艺要求

4.1　防静电腕带

4.1.1　技术要求:

内接安全电阻106Ω（兼顾人体安全和有效放电）；

连线内芯≧6根；

静电释放时间小于0.1秒。

4.1.2　工艺要求：

如图13。

1）必须和人体皮肤接触，不能佩戴在手套或衣服上,另一端必须良好接地；

2）工作时间必须持续佩戴；

3）进行高压测试的工位严禁佩戴防静电腕带。

图13　

4.1.3　检测方法：

将有绳腕带戴于手腕上，腕带插头端插入腕带测试仪的测试孔中，用另一只手按下测试仪的导电板，同时持续抖动腕带线，“绿灯”持续亮且有鸣叫声表示合格（即导通）；

“红灯”亮表示不合格（即不导通），须更换；

“绿灯”时亮时灭也表示不合格（即接触不良），也须更换。

如图14。

合格不合格

图14　

4.2　防静电工衣（含防静电帽）

4.2.1　主要技术要求:

起电电压＜100v；

表面电阻在106～109Ω之间；

洗涤次数：

A级≥100次；

B级≥50次。

4.2.2　工艺要求：

4.2.2.1　禁止在防静电工衣上附加或佩戴任何金属物件；

4.2.2.2　必须作为外套，且完全覆盖原有衣物；

衣扣全部扣好，拉链式须将拉链拉到最顶端；

各袖口需全部锁紧，不得挽起；

如图15；

4.2.2.3　尽量采用简易方法洗涤，避免使防静电工衣受到较强的机械和化学操作的洗涤；

4.2.2.4　不准在防静电工作区内现场穿上或脱去工作服。

衣领需平整，不得竖起。

4.2.2.5　员工在佩戴防静电帽时需注意如下事项。

如图16。

7——帽檐处不能露出的头发；

8——

男士头发不得超过衣领；

9——女士需将头发收拢在防静电帽内；

10——在工作区内不得脱帽整理头发和防静电帽。

图15　

图16　

4.2.3　检测方法：

4.2.3.1　将待检衣服平整地放在干燥的绝缘塑料板，测试前用干燥的抹布擦拭塑料板，消除板上的水分和杂质，选取2个衣袖、前襟两侧、后背共5点，被测两点距离在20cm左右，用重锤式表面电阻测试仪，见图17。

也可用接触式测试仪，将其轻压在衣服表面，其中测试仪导轨与衣服上的导电纤维垂直，检测其表面电阻在106～109Ω之间；

将一个检测电极（重锤）放在工衣表面，另一个电极接防静电地，检测其系统电阻（对地电阻）在105～108Ω之间。

图17　

4.2.3.2　用静电压测试仪检测起电电压＜100V，且在10秒内泄放至50V以内。

如图18。

图18　

4.3　防静电布套

检测方法同防静电衣。

4.4　防静电鞋

4.4.1　技术要求：

表面电阻105～109Ω；

摩擦起电电压<

100v；

人体的系统（对地）电阻105～108Ω；

耐磨性、抗曲折性符合国标要求。

1注：

可采用人体综合测试议来测试人体佩戴防静电腕带和穿着防静电鞋的静电泄漏电阻。

4.4.2　工艺要求:

1）必须保持洁净，内里洗涤通普通鞋子，外层脏时可用湿抹布粘取少许洗衣粉擦拭；

2）不得穿离防静电、防尘区域。

3）防静电鞋有导电性，严禁高压测试工位、设备维修人员穿着。

4.5　防静电手套

4.5.1　技术要求:

表面电阻104～109Ω；

4.5.2　工艺要求：

1）手套的主要功能是保持洁净，所以佩戴操作时必须保持洁净，依照普通衣物洗涤方式即可，但不得用强碱等腐蚀性强的洗涤液；

2）防静电手套的另一大功能是阻止手指尖的尖端放电，所以不得出现破损或人为造成手指露出的现象；

在操作中确实有带防静电手套不方便的场所或工位可佩带防静电腕带或防静电指套。

4.6　防静电台垫

4.6.1　技术要求:

体积电阻108～1010Ω；

防静电面表面电阻106～109Ω，导静电面表面电阻103～105Ω；

耐磨、耐热和抗常用化学剂，寿命长。

4.6.2　工艺要求:

1）必须可靠接地，用金属导线与地线连接；

2）保持清洁，严禁表面有金属杂物；

3）铺设时绿色面朝上，黑色面朝下。

4.6.3　检测方法：

选取对角线各一点，两点距离在20cm左右，用重锤式表面电阻测试仪检测其表面电阻在105～1010Ω之间；

将一个检测电极（重锤）放在台垫表面，另一个电极接防静电地，检测其系统电阻（对地电阻）在105～108Ω之间。

4.7　防静电周转箱（含托盘。

周转架，Tray盘等）

4.7.1　技术要求:

表面电阻105～1010Ω

4.7.2　工艺要求：

1）保持清洁，严禁箱内底部有杂物；

2）禁止使用泡沫塑料、纸壳等非防静电物品作内衬垫。

4.7.3　检测方法：

选取四侧内壁各一点、底侧内壁各两点共6点用接触式电阻测试仪分别检测其表面电阻在105～1010Ω之间。

如图19。

图19　

4.8　防静电泡棉

4.8.1　技术要求:

体积电阻108～1010Ω；

防静电面表面电阻105～1010Ω，耐磨、耐热（不高于200度）和抗常用化学剂，寿命长。

4.8.2　工艺要求：

1）表面清洁，严禁表面有金属杂物；

2）保持整体完整，不得出现大部破损现象。

4.8.3　检测方法：

1）选取对角线各一点（两点距离在20cm左右）用电阻测试仪分别检测其表面电阻在105～1010Ω之间。

测试方法类同防静电周转箱。

2）用电压测试仪检测起电电压＜100V，且在10秒内泄放至50V以内（类同防静电工衣检测）。

4.9　防静电地线

4.9.1　主要技术要求:

1）防静电系统最好有独立的接地装置，接地电阻一般小于10Ω；

2）防静电地线不得与电源零线相接，不得与防雷地线共用，使用三相五线制供电时，其地线可以作防静电地线；

3）每个静电防护区（EPA）只能有一个接地连接点（EBP），所有的接地系统都必须通过“STAR（星型）”连接方式和接地连接点（EBP）连接，如图20；

4）各防静电测试点与防静电地线间电阻为5～15Ω（理想应为0Ω，但因导线自身存有一定阻值），若阻值较大甚至断路，则需要检修。

5）接地主干线的连接采用钎焊，颜色以黄绿线为宜，如图21；

6）防静电地线缆应与设备外壳，工作台铁架，工作灯架等良好绝缘，防止短路，搭连或破皮连接。

图20　

不合格合格

图21　

防静电地线的检测：

4.9.1.1　防静电地线与设备地的绝缘检测（防静电地为单独接地时）：

将待检线体上的腕带取下（防止金属链搭接在设备上而与设备地连接），再将连接到线体的防静电地线与接地端子断开，用万用表电阻档测量线体任意一处的防静电接地端与设备地线任意一处，表头应显示开路状态，如果显示短路，说明防静电地线与设备地线连接在一起，需要立即进行排查，使防静电地线和设备地线隔离。

防静电地线与接地端子之间阻值应小于10Ω。

4.9.1.2　防静电测试点与大地间的阻值检测：

使用接地电阻测试仪，将被测地极用导线连接仪器端子E，在相同直线方向20m、40m潮湿土地处分别插入电位探测针及电流探测针，各接于仪器端子P\C，设置“倍率盘”倍数，自缓至快摇动手柄，达到约120r/min，调整“测量标度盘”，指针位于零时，读数乘以倍率标度，即为接地电阻。

按以上方式反复测试3-5次，取平均值。

接地极与大地之间阻值应小于1Ω。

4.10　防静电地面

4.10.1　防静电现浇水磨石地面主要指标要求：

表面电阻105～1010Ω,两极间距900mm；

系统电阻5.0X104～1X109;

4.10.2　防静电聚氯乙烯（PVC）地面主要指标要求：

导静电型要求表面和系统电阻低于1.0X106

耗散静电型要求表面和系统电阻1.0X106~1X109

4.10.3　防静电聚氨酯（环氧树脂）自流平地面主要指标要求：

表面电阻1X105～1X1010Ω,两极间距900mm～1000mm；

4.10.4　防静电活动地面主要指标要求：

导静电型要求系统电阻低于1.0X106

耗散静电型要求表面和系统电阻1.0X106～1X109

4.11　上述测量值均要注明测试时的空气相对湿度值。

5　静电的产生途径

5.1　接触分离。

最常见的‘摩擦’;

5.2　电感效应。

绝缘体不能够被电感生电；

5.3　电容效应。

只增加静电破坏的风险程度，并没有改变电荷量；

5.4　压电效应主要来源（接触分离）:

接触+‘摩擦’或压力+分离

Contact+Friction+Separation

6　决定静电量的主要因素

6.1　材料（包括材料的相对性）：

静电序列表（只做大略依据适用，不能作硬标准）

+带正电带负电—

人玻人尼铅铝纸聚镍硬聚聚聚硅

手璃发龙氨铜橡酯丙乙橡

酯银胶烯烯胶

注1：

序列中任两物质接触后，位居前面的带正电，后面的带负电；

注2：

两种物质在序列表上的位置相距越远，接触后产生的电量越大

接触面积和表面粗糙情况：

接触面积越大，产生的静电量越大

接触面积越大，产生的静电量越大。

6.2　接触力：

接触力越大，产生的静电量越大。

6.3　分离速度：

分离速度越快，产生的静电量越大。

6.4　环境湿度：

相对湿度越高越好（>

60%），但考虑腐蚀及元件氧化，折中湿度要求40%～60%（即使高达90%，静电还是可能产生）。

见表1。

表1　

产生方式

10-25%RH

65-90%RH

在地毯上行走

35000V

1500V

在乙烯瓦上行走

12000V

250V

手拿乙烯塑料袋装入器件时

7000V

600V

坐在椅子上的工人

6000V

100V

在流水线工位接触聚酯塑袋时

20000V

1200V

在操作工位与聚胺酯类接触时

18000V

从椅子上拿起涤纶包

带有聚氨酯泡沫的椅子

6.5　决定静电放电速度的主要因素

6.5.1　放电途径的导电性

6.5.2　放电环境的相对湿度

6.5.3　材料的表面湿度

6.5.4　静电荷的自然中和速度

6.6　静电破坏

6.6.1　静电破坏途径：

1）对静电敏感元件直接放电；

2）从静电敏感元件对外放电；

间接对静电敏感元件放电（EMI感应破坏）。

如图22。

图22　

6.6.2　静电破坏种类：

11——严重损坏：

完全失去功能。

例如:

金属熔化,短路等。

12——局部损坏：

部分功能退化（一般局部损坏可演变为潜在损坏！

）

13——潜在损坏：

部分功能退化，使用中继续退化，直到完全失效。

∙潜在损坏破坏力强大—占所有损坏的主要成分（60%～80%）；

∙无法及时发现，发现和证明都有一定难度；

∙很难和成因挂钩，较难推动成因改正工作

14——暂时失效：

数据电路中的功能受到干扰或数据遗失。

7　静电放电控制技术依据

7.1　制止静电的产生

7.1.1　通过设计在产品中置入保护

7.1.2　消除产生的静电

7.1.3　控制放电的途径和速度

7.2　静电放电控制技术原理

7.2.1　AntiStatic（防静电的）无静电控制

a）依据静电序列表避免采用易生静电物料；

b）选择导电性较高的物料，同时兼顾放电速度；

c）处理绝缘物料，增加其表面导电性。

7.2.2　接地放电控制

a）在处理或动ESD器件之前，必须先做好所有接地装置；

b）接地物件必须有足够的导电性，但放电速度必须得到控制，不能太快或太慢（105Ω<

R<

109Ω为佳）。

7.2.3　隔离/屏蔽控制

a）使所有静电源远离静电敏感器件工作区（>

1米/1英尺）；

b）使用具有屏蔽功能的包装或盒子来运送ESD器件。

7.2.4　电容阻隔控制（常用在包装材料上）

7.2.5　等电位控制

使用导电性好的连接物，使得电位差ΔV=0（静电仍可能存在！

7.2.6　电离中和控制

使用于绝缘体或无接地物件（工具如离子风机和离子风枪）

7.3　静电防护要素

图23　

8　

静电防护工艺流程

9　静电敏感作业岗位的防静电要求

9.1　ESD器件（含模块单元）检验、生产岗位防护要求:

9.1.1　ESD器件检验所需桌面应铺设防静电台垫，防静电台垫必须接静电地线，仪器、仪表、设备必须安全接设备地。

9.1.2　操作人员应具备ESD器件的一般防护常识。

9.1.3　操作人员必须佩戴防静电腕带和防静电手套（必要时戴防静电指套）。

9.1.4　检查过程中必须使用ESD器件原包装进行运输与存放。

9.1.5　操作人员严禁触及ESD器件的引脚，应持ESD器件的两端（塑装部分）。

9.1.6　检测ESD器件时,应从包装容器中取一块，测一块，放一块，经检测合格的器件应按原包装封装后退库。

9.1.7　ESD器件加电测试时,中途不能随意插入或拔出器件。

9.1.8　检测人员应熟悉ESD器件的型号、品种和主要技术要求。

9.1.9　ESD器件（含模块单元）存储、保管中的防护要求:

9.1.10　ESD器件应在防静电专用区内存储。

9.1.11　操作人员应具备静电敏感器件的一般防护常识。

9.1.12　ESD器件储存应使用原包装,若需更换包装,要在防静电工作台面上进行，新更换的包装必须具备防静电性能。

9.1.12.1　ESD器件储存区内的敏感器件不能与非敏感器件混放在一起。

9.1.12.2　ESD器件储存区内的货架应接防静电地线，在每个货架上应设有防静电标志,如图24。

a静电敏感b静电防护

图24　

9.1.13　一般要求用ESD器件原包装标记的数量（未开封）或用目测的方法在透明的ESD器件原包装内清点数量。

9.1.14　若必须用手清点数量时，操作人员必须佩带防静电腕带和防静电手套（必要时戴防静电指套），并在防静电台面上清点。

9.1.15　操作人员应具备ESD器件的一般防护常识。

9.1.16　一般要求用ESD器件原包装标记的数量（未开封）或用目测的方法在透明的ESD器件原包装内清点数量。

9.1.17　须用手清点数量时，操作人员须佩带防静电腕带和防静电手套（必要时戴防静电指套），并在防静电台上清点。

9.1.18　ESD器件储存过程应使用原包装,若需更换包装,要在防静电工作台面上进行，新更换的包装必须具备防静电性能。

9.1.19　禁止操作人员将ESD器件直接放在没有静电保护的台面上。

9.1.20　ESD器件在收、发、领、退料过程中，均应在防静电包装中运输。

9.2　ESD器件（含模块单元）在生产过程中的静电防护要求:

9.2.1　ESD器件在预处理过程中要在静电防护区（EPA）中进行,即:

所有设备、仪表、工作台要静电接地，工作台要铺设防静电桌垫并接防静电地线。

9.2.2　程序写入室环境要求：

温度17～27℃；

相对湿度45%～60%。

9.2.3　操作人员应具备ESD器件的一般防护常识，要佩戴防静电腕带，穿着防静电工艺和防静电鞋，佩戴防静电帽。

9.2.4　集成电路写入时应在防静电台面上进行，并将写入机外壳接地。

9.2.5　在集成电路写入操作中,操作人员应从包装容器中取一块,操作一块.放一块,不要堆在桌面上。

9.2.6　集成电路通电写入时,中途不要插入或拔出器件。

9.2.7　操作人员要手持集成电路的外壳,避免直接触及集成电路的引脚。

9.2.8　ESD器件固定到散热器上、更换包装等也属于预处理过程。

9.3　ESD器件（含模块单元）在装配过程中的静电防护要求:

9.3.1　在静电敏感器件的装配过程中，操作人员必须佩带防静电腕带，穿着防静电工衣和防静电鞋，佩戴防静电帽。

9.3.2　在线路板插装（含SMT）时,当采用自动插件机、贴片机、自动焊接机时，这些设备均应保护接地。

自动传送线、工装板表面应采取防静电措施。

9.3.3　操作人员在插装过程中,对ESD器件应持其外壳,而避免直接触及引脚。

9.3.4　线路板在插装过程中,ESD器件均应在原包装内或在防静电周转盒内存放。

9.3.5　已装贴有ESD器件的线路板不得裸露叠放，确需暂时叠放时必须用防静电材料隔离开。

9.3.6　生产过程中使用的电烙铁应可靠接地，反面检查工位应使用防静电毛刷对线路板进行清理。

9.3.7　在维修带有表面贴装元器件焊接疵点时使用防静电恒温烙铁，在维修不同元件的焊接时可使用接地良好的普通烙铁。

9.4　模块单元（含机