《静电知识廖编》.docx
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《静电知识廖编》
一.术语
静电：
静电就是物体所带相对静止不动的电荷。
静电放电：
具有不同静电电位物体由于直接接触或静电感应引起的物体间的电荷转移（ESD）。
静电敏感度：
元件器所能承受的静电放电电压。
泄放：
将静电荷安全传导到地。
中和：
利用导电电荷使静电消失。
静电导体：
表面电阻值在105~108Ω范围内的物体。
接电：
电气连接到能提供或接受大量电荷的物体上（如大地舰船或运载工具金属外壳等）。
防静电工作区：
用必要的ESD防护材料和设备建立和装备起来的，有明显标志的区域能够防护ESD损害。
二.静电防护的基本要求
㈠.静电防护的基本原则
⑴抑制静电荷的积聚；
⑵迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷。
㈡.防静电工作区场地
⑴地面材料
Ⅰ.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。
Ⅱ.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。
Ⅲ.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。
⑵接地
Ⅰ.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要求。
Ⅱ.防静电地线不得接在电源零线上，不得与防雷地线共用。
Ⅲ.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）。
Ⅳ.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。
Ⅴ.接地主干线的连接方式应采用钎焊。
Ⅵ.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。
⑶天花板材料
天花板材料应选用抗静电型材料制品，一般情况下允许使用石膏板制品，禁止使用普通塑料制品。
⑷墙壁面料
墙壁面料应使用抗菌素静电型墙纸，一般情况下允许使用石膏涂料或石灰涂料墙面，禁止使用普通墙纸及塑料墙纸。
⑸温度控制
Ⅰ.防静电工作区的环境相对温度以不低于50%为宜。
Ⅱ.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，以增加环境温度。
⑹区域界限
防静电工作区应标明区域界限，并在明显处悬挂警示标志，警示标志应符合规定，工作区入品处应配置离子化空气风浴设备。
⑺电荷源
在防静电工作区内禁止使用及接触易产生静电荷的电荷源（见表1）
表1
类别
电荷源
工作台表面
油漆或浸漆表面，普通塑料贴面普通乙烯及树脂表面
地板
塑料及普通地板革，抛光打蜡木地板，普通乙烯树脂
工作服，帽，鞋
普通涤纶，合成纤维及尼龙面料，塑料及普通胶底鞋
操作工具及设备
普通塑料盒，架，瓶，盘用品及纸制品，普通泡沫及一般电动工具，压缩机，喷射设备，蒸发设备等。
㈢防静电设施
⑴静电安全工作台
Ⅰ.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、腕带接头和接大地线等组成。
Ⅱ.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，检验人赠或其它人员使用。
Ⅲ.必要时，静电安全工作台上应配备离子风静电消除器。
Ⅳ.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。
⑵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。
⑶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。
不允许使用金属和普通塑料容器。
必要时，存放部件用的周转箱应接地。
⑷离子风静电消除器
消除绝缘材料表面的静电荷应使用离子风静电消除器。
⑸防静电工作服
Ⅰ.进入防静电工作区或接SSD的人员应穿防静电工作服，防静电工作服面料应符规定。
Ⅱ.在相对湿度大于50%的环境中，防静电工作服允许选用纯棉制品。
⑹防静电工作鞋
进入防静电工作区或接触SSD的人员应穿防静电工作鞋，防静电工作鞋。
一般情况下允许穿普通鞋但应同时使用导电鞋束或脚跟带。
⑺防静电运输车
转运SSD或含有SSD的整、部件时，应采用有防静电性能的运输车。
㈣防静电器材基本配置
各种防静电器材基本配置见表2
配置部位
配
置
项
目
器材名称
元器件待验
元器件检验及老化筛选
元器件库房
元器件预处理
设计工艺实验室
装
配
调
试
机
房
维
修
外
场
维
修
运
输
防静电元件存放架
静电识别标签
防静电元件盒（袋）
防静电桌垫
防静电地垫
防静电周转箱
防静电运输车
防静电工作服
防静电腕带
腕带监视器
导电鞋束
防静电工作鞋
防静电工作手套
防静电烙铁
防静电吸锡器
防静电印制板架
静电电压表
离子风静电消除器
防静电维修箱（包）
防静电海棉泡沫
防静电接大地线（带）
防静电工作区标志牌
防静电文件袋
抗静电剂（溶液）
静电监测设备
注:
表示必须配置项目
表示需要时配置项目或局部区域配置项目
㈤操作规程
⑴静电防护操作的基本原则
Ⅰ.所有SSD及其部件的操作都必须在静电安全工作台上进行;
Ⅱ.进入防静电工作区的所有电子元器件都应视为SSD来对待;
Ⅲ.贮存,运输SSD及其部件时,应妥善进行防静电包装.
⑵拒绝接收未包装在静电防护容器里的SSD
⑶当需要把SSD及其部件从静电防护容器中取出时,必须在静电安全工作台上进行,并遵守以下事项:
Ⅰ.操作人员必须穿防静电工作服
Ⅱ.戴上防静电腕带,腕带必须与皮肤有良好的接触并将腕带接入可靠的防静电接地系统中.
⑷重要工位上应配备腕带监视器,以随时监视腕带是否处于正常状态
⑸在装配未采用防静电包装的零部件时,应消除静电后再进入防静电工作区
⑹手拿SSD时,应避免接触其引线和接线片
⑺服装、图纸资料等物品不得接触SSD
⑻清洗SSD及其部件时,不得使用塑料刷
⑼不具备防静电功能的必备工具、用具,应放在防静电桌垫上,并置于离子风静电消除器的作用范围内.
⑽操作时应尽量减少对SSD及其部件的接触次数
⑾装联电子设备时,应使用有接地线的低压直流电动起子
⑿在手工焊接时,应采用防静电低压恒温烙铁,对I类SSD的焊接还应在拔掉烙铁电源插头后进行。
⒀禁止重复使用器件包装管包装SSD。
⒁在任何场合均不允许未采取防静电措施的人员接触SSD及其零部件。
⒂生产过程中使用的设备（成型机、插件机、波峰焊机、贴片机、切脚机、清洗机等），必须采取降静电措施。
㈥关联部门的责任
⑴采购、检验
采购、检验人员应具备SSD一般保护常识，遵守静电防护操作规程
⑵贮存
Ⅰ.元器件库房管理人员应掌握SSD的一般保护常识。
Ⅱ.库房必须是静电安全工作区，防静电基本设施见表1。
Ⅲ.SSD入库、出库都必须装在防静电包装内，并遵守基本操作规程。
⑶运输
运输SSD及其组件时，应将其放入防静电包装内进行。
必要时，应使用离子空气来消除运输过程中产生的静电。
⑷调试
调试部件、整件、整机技术指标时，操作人员应遵守本标准中的有关规定。
⑸设计研制
Ⅰ.应把防静电意识贯穿于新产品设计研制全过程中。
Ⅱ.设计电路时，应尽量选择不易受到ESD损害的元器件，并尽可能采用静电抑制技术（例如开关接地，涂导电涂料等）
Ⅲ.委托研制SSD时，应向承制方提出防静电要求
⑹维修
外出维修时应使用防静电维修箱（包）
㈦防静电标志
⑴防静电工作区域标志为黄黑相间或黄白相间的斜条纹，线条宽度为5～10cm
（见图1）
图1
⑵防静电标志,如图2和图3
图2
⑶防静电容器（防静电周转箱、防静电元件盒等）、元件架、运输车等器材上应有防静电标志（图2或图3），标志应置于明显且不易受到磨损的地方）。
图3
⑷含有SSD的图纸资料，应有“SSD”标志。
㈧管理与维护
⑴防静电工作区的管理
Ⅰ.防静电工作区应有专门管理人员及管理制度。
Ⅱ.设有防静电工作区的部门应备有个人用防静电用品（如防静电工作服、防静电工作鞋、防静电腕带等），以备外来人员使用。
Ⅳ.进入防静电工作区的任何人员必须先进行离子空气风浴，并接触静电放电设施，经静电安全检查合格后方可进入。
Ⅴ.管理人员应随时检查进入工作区内的人员是否遵守本标准有关规定。
⑵防静电设施的维护检查
Ⅰ.防静电工作区总体效果检查
A.防静电工作区总体效果由硬件（区内防静电设施）及软件（防静电操作）共同保证。
B.操作人员在工作区内进行正常操作时，用静电电压表检测各处及各种情况下的静电电压值一般应小于100V，特殊要求情况下，静电电压应小于25V。
Ⅱ.操作人员进行的日常检查
A.静电腕带与连线及防静电桌垫的接触应可靠,桌垫接地线、地垫接地线应完好，与地线连接可靠；
B.离子风静电消除器工作时，把手放在其窗口前有微风感觉；
C.以上两项检查应在每次正式操作前进行。
⑶维护管理人员进行的定期检查（电气性能检查）
A.腕带的防静电性能每周检查一次，如果配备有腕带监视器即可随时检查；
B.桌垫、地垫接地性能每周检查一次；
C.离子风静电消除器性能每月检查一次；
D.桌垫、地垫材料的防静电性能六个月检查一次。
E.防静电元件架、印制板架、周转箱、运输车、元器件袋等的防静电性能每六个月检查一次。
㈨防静电教育
⑴对工作中与SSD有关的人员必须经常进行防静电知识、防静电操作的教育及训练。
⑵防静电教育的内容包括静电的产生、静电放电原因及其产生的危害、静电安全工作台组成、防静电工艺技术、防护馐及防静电操作规程等。
⑶防静电教育必须列入操作人员上岗培训教育及考核内容之一。
三.静电每感元器件的组成与分类
对ESD敏感的元器件组成部分
元器件组成部分
元器件类别
失效机理
失效标志
MOS结构
MOSFETZ（分立的）
MOS集成电路
有金属跨接的半导体器件
数字集成电路（双极和MOS）
线性集成电路（双极和MOS）
MOS阻容器
混合电路
线性集成电路
电压引起的介质击穿和接着发生的大电流现象
短路（漏电大）
半导体结
二极管（PN、PIN、肖基特）
双极晶体管
结型场效应晶体管
可控硅
数字、线性双极集成电路，输入保护电路：
用于分立MOS场效应管和MOS集成电路
由过剩能量和过热引起的微离子体二击穿的微扩散
由Si和AL的护散引起电流束的增大
（电热迁移）
薄膜电阻器
混合集成电路：
厚膜电阻
薄膜电阻
单片集成电路-薄膜电阻器
密封薄膜电阻器
介质击穿，与电压有关的电流通路，与焦尔热能量有关的微电流通路的破坏
电阻漂移
金属化条
混合集成电路
单片集成电路
梳状覆盖式晶体管
与焦尔热能量有关的金属烧毁
开路
场效应结构和非导电性盖板
采用非导电石英或陶瓷封装盖板的集成电路和存储器，特别是EPROM
由于ESD使正离子在表面积垒。
引起表面反型或栅阈值电压漂移
工作性能退化
压电晶体
晶体振荡器
声表面波器件
当所加电压过大时由于机械力使晶体破裂
工作性能退化
电极间的间距较小部位
声表面波器件
无钝化层覆盖的薄膜金属无保护的半导体器件和微电路
电弧放电使电极材料熔融
工作性能退化
静电放电敏感电子元器件分类
Ⅰ级静电敏感度的元器件（1～1999V）
序号
元器件类别
条件及说明
1
微波器件
包括肖特基二极管，点接触二极管，频率大于1GHZ的二极管
2
分立MOS场效应管
包括VMOS及VDMOS管等
3
表面声（SAW）器件
4
结型场效应晶体管
5
电荷耦合器件
6
精密稳压二极管
7
运算放大器
包括双极型工艺及MOS工艺
8
超高速集成电路
包括ECL、HCMOS、FAST等工艺
9
其他集成电路
包括CMOS、PMOS、NMOS、TTL等
10
薄膜电阻器
11
混合电路
使用Ⅰ级静电敏感元器件组装的混合电路
12
可控硅
TA=100℃IO≤0.175A
Ⅱ级静电敏感度的元器件（2000～3999V）
序号
元器件类别
条件及说明
1
分立MOS场效应管
包VMOS、VDMOS等
2
结型场效应晶体管
3
运算放大器
包括双极工艺和MOS工艺
4
超高速集成电路
5
其他集成电路
包括CMOS、PMOS、NMOS、TTL等
6
精密电阻网络
包括ECL、HCMOS、FAST等工艺
7
混合电路
使用Ⅱ级静电敏感元器件组装的
8
低功率双极工艺晶体管
PT＜100mW，IC＜100mA
四.防静电系统的检测
㈠测试条件：
全部测试均在生产场地内进行，环境温度20～25℃，相对温度40%～60%。
㈡测试仪器:
所使用的仪器均应在计量检定有效期内。
允许使用符合测试要求的类似仪表。
㈢测试技术指标
见附录A
项目
表面电阻值（Ω）
体积电阻值（Ω）
电阻值（Ω）
摩擦电压（V）
防静电地极接地电阻
＜10
地面
105～1010
＜100
地面对地极母线电阻
5×104～109
墙壁
＜400
窗帘
＜400
地垫
105～109
105～108
＜100
工作台垫
108～109
105～108
＜100
工作台面
108～109
＜100
工作台面对腕带插孔电阻
105～108
工作台面对地系统电阻
108～109
工作椅面对脚轮的电阻
108～109
椅面与靠背电阻
108～1010
＜100
工作服、工作帽、手套
＜300
工作鞋底
0.5×105～108
＜100
工位器具及物流传递器具
103～108
103～107
＜100
包装袋（盒）
＜100
物流车台面对车轮系统电阻
108～109
腕带内表面对电缆扣电阻
＜20K
腕带连接电缆电阻
1M
佩戴腕带时系统电阻
1M～10M
脚跟带（鞋束）系统电阻
0.5×105～108
人体综合电阻
108～109
㈣摩擦起电电压测试
⑴使用非接触式静电电压测量。
⑵测试时手持干燥布料（选用纯棉或防静电面料），以频数约120次/分，手掌适当施加压力，单向摩擦被测件某一部位20分，按静电电压表使用方法立即近摩擦部位，观察仪表显示数值。
反复测试5次取平均值。
⑶对生产场地防静电设施进行摩擦起电电压总体效果测试，包括：
地面（地垫）、墙壁、窗帘、工作台（台垫）、工作椅、货架、工位器具、物流传递器具、包装袋（盒）、工作服（工作帽、手套）、工作鞋等。
㈤电阻测试
⑴防静电地极
Ⅰ.按图1所示，使用接地电阻测量仪测试防静电地极的接地电阻。
Ⅱ.测试步骤：
（A）将被测地极用导线接于仪器端子E；
（B）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；
（C）设置“倍率盘”倍数；
（D）自缓至摇动仪器手柄，达到约120转/分，调整“测量标度盘”，指针位于零位时，读数乖以倍率盘标度，即为接地电阻值；
（E）按测试步骤C、D反复测试3～5次，取平均值。
⑵地面
Ⅰ.按图2所示，划分测试网格。
Ⅱ.按图3所示，随机选定测试点。
Ⅲ.将待测地面全部网格看做样本大小，以一般检查水平Ⅱ，确定样本大小字码；再用“正常检查一次抽样方案”。
Ⅴ.以合格质量水平（AQL）为6.5，决定抽样样本大小及Ac、Re。
按图4所示，测试地面表面电阻。
Ⅵ.以合格质量水平（AQL）为10，决定抽样样本大小及Ac、Re。
按图5所示，测试地面对地极母线电阻。
㈢地垫（工作台垫）
⑴.按图6a所示，测试表面电阻。
⑵.按图6b所示，测试体积电阻。
㈣工作台
随机选定测试点，每个工作台不得少于3点。
⑴按图6a所示，测试工作台表面电阻。
⑵按图7所示，测试工作台面对腕带插孔电阻。
⑶按图8所示，测试工作台面对地系统电阻。
㈤工作椅
随机选定测试点，每把工作椅不得少于5点。
⑴图9所示，测试椅面对脚轮的电阻。
⑵按图10所示，测试椅面与靠背间电阻。
㈥工作鞋
按图11所示，测试鞋底体积电阻。
㈦工位器具及物流传递器具
按图12所示，测试车台面对车轮系统电阻。
㈧物流车
按图13所示，测试车台面对车轮系统电阻。
㈨腕带
⑴按图14所示，测试腕带内表面对电缆扣电阻；
⑵按图15所示，测试连接电缆电阻；
⑶按图16所示，用腕带测试仪测试佩戴腕带时系统电阻。
㈩脚跟带（鞋束）
按图17所示，测试脚跟带系统电阻。
（十一）人体综合电阻
被检测人员应穿工作服、工作鞋，按图18所示，测试人体综合电阻。
（十二）其它测试
使用专用仪器测试离子风机的中和静电性能。
500VDC兆欧表
测试电极ф502kg
接地母线
防静电水磨石地面
图5地面对地极母线电阻测试
a.b图为图6材料表面电阻和体积电阻测试
（注：
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