ESD防静电培训.ppt

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1、静电防护培训大纲主讲：唐赛成主讲：唐赛成1概述 高科技发展历程中，电子技术和高分子化学技术是两个重要方面。电子产品设计的小型化和高集成化，相应的加工技术日趋微细精薄，使得静电的影响面越加普遍。高分子化学技术的发展，在各个方面广泛应用，普通高分子材料的特点之一是它具有很高的电阻率，使其特别容易产生静电。2静电现象 1.自然界中的大气静电现象。地球本身是个极大的导体，存储了大约9.02*105C电量。大气闪电是最有代表性的自然静电现象之一。2.工业中的静电现象 纺织、橡胶、印刷、造纸、石油管道运输、汽车运输、塑料、粉碎、电子工业。3.日常生活中的静电现象 化纤衣服的静电 4.对静电效应的有效利用

2、静电复印 laser打印机。3静电学 研究静电相互作用及其所呈现的有关现象的学科。静电学内容：1.关于安全防护。2.关于产品防护。4一.静电学基础知识A.静电与静电现象静电与静电现象B.与静电学相关的物理量及基本概念与静电学相关的物理量及基本概念 电荷与电量 电位与电压 电场与电场强度 电容 电阻与电阻率 电流 介电常数 绝缘强度 逸出功5C.介质中的电传导介质中的电传导 气体中介质的电传导 液体介质的电传导 固体介质的电传导D.物质带电物质带电 固体物质带电 粉体物质带电 液体物质带电 气体物质带电 人体带电 静电荷的衰减与累积E.环境湿度对静电的影响环境湿度对静电的影响6二.静电控制的基本

3、原理与途径A.防止静电产生防止静电产生 生成环境的控制：温度、湿度、物质 运动的速度 防止人体带电 加工环境材料选用要求 工艺控制7B.减少和消除产生的电荷减少和消除产生的电荷 接地 增湿 中和 掺杂C.减少静危害减少静危害 提高产品自身的抗静电能力，或降低 敏感度 屏蔽和接地设计 作业场所的静电安全8D.严格防静电管理严格防静电管理 各级和各岗位人员静电防护工作责任 制 教育培训计划实施 警示装置与标记、符号的使用 设施、器材防静电性能的监测9三.静电安全管理与技术要求A.针对专业对设施、设备、器材提出静电针对专业对设施、设备、器材提出静电性能要求及其检测规定性能要求及其检测规定B.人体静电

4、的防护要求人体静电的防护要求C.本专业静电安全操作规程本专业静电安全操作规程D.环境监测要求环境监测要求E.各级人员的安全岗位责任各级人员的安全岗位责任10四.静电防护操作技能A.各种防静电器材、器具的性能要求与使各种防静电器材、器具的性能要求与使 用方法、规则用方法、规则B.具体工序的防护操作要求具体工序的防护操作要求11五.静电测量的基本方法原理A.静电量的测量静电量的测量B.静电位的测量静电位的测量C.电荷衰减特性的测量电荷衰减特性的测量D.电阻和电阻率的测量电阻和电阻率的测量12 附件A 1.静电防护设计原理与方法静电防护设计原理与方法A.敏感电子元件的防护设计B.敏感电子元器件选择与

5、控制方法C.敏感组件的静电防护设计D.整机产品的静电防护设计（IEC61000-4-2)2.敏感电子产品操作防护敏感电子产品操作防护A.静电防护工作区配置及其要求B.防护操作准则13 3.静电放电敏感度（抗扰度）静电放电敏感度（抗扰度）的试验原理与方法的试验原理与方法A.敏感元器件的敏感度分类试验B.敏感组件的敏感度试验C.敏感整机的抗扰度试验14 4.产品的静电防护包装产品的静电防护包装A.包装材料静电性能要求B.静电防护包装等级C.包装容器D.包装操作准规E.包装件储运要求15 5.静电损伤失效分析技术静电损伤失效分析技术A.失效类型与失效特征B.失效机理16第一章、静电学基础知识一、静电

6、与静现象一、静电与静现象 按照物质所带电荷的存在与变化状态，可分为动电现象和静电现象。静电现象指相对于观察者而言所带电荷处于静止或缓慢变化的相对稳定状态，动电现象则与此相反。静电所引起的磁场效应较之电场效应可以忽略不计。静电可由多种原因产生，如物体间的摩擦、电场感应、介质极化、带电微粒依附。17 二、与静电学相关的物理量及二、与静电学相关的物理量及 其基本概念其基本概念 电荷与电量电荷与电量 电荷电荷：带电的质点。是电量的最小单位 e=1.6021892*10-19C 电量电量：表示物体所带电荷数量的物理参数。1C=3*109(静电制电量单位）C -库仑库仑 电位与电压电位与电压 电位：电场中

7、某点a的电位在数值上 等于单于正电荷从该点经过任意路径移到无限远（或零电位点），电场力所做的功U=E cosQdl 0 U=WP/Q WP:位能位能 Q:电荷量电荷量18 电压电压：电位差，电场中a、b两点之间电位差，在数值上等于单位正电荷由a点移动b点时，电场力所做的功。U=U a-U b=b EcosQdl a 电场与电场强度电场与电场强度 电场电场：电场是物质存在的一种形式，在每一个电荷的周围都存在电场，电荷与电荷之间的相互作用力通过电场进行的。电场强度电场强度：定量描述电荷周围空间各点电场强弱的物理量。在数值上等于单19位负荷在该点所受的作用力。E=F/Qo电容电容：是导体储藏电荷的能

8、力的一种表现。C=Q/C U=Q/C 人体电容在50PF-250PF之间，在接地不良时，表现为一个孤立导体，而成为带电体，会显现出高达数千伏的静电位。电阻和电阻率电阻和电阻率 电阻电阻：是物体阻碍电流通过的能力。电阻率电阻率：电阻系数，在数值等于用该物质做的长1米，截面积为1平方毫米的导线。在温度为20时的电阻值。20 电流电流：电荷的流动均叫电流 电流强度简称电流 传导电流传导电流：金属导线内自由电子的移动。运流电流运流电流：在气体和液体中，由离子移动。极化电流极化电流：在电介质中，在电场的作用下，被束缚的电荷发生位移或者极性分子按电场方向转动的现象。介电常数介电常数：描述电介质极化性能的物

9、理量，也是表示物质绝缘能力的一个参数。=Eo/E 绝缘强度绝缘强度：又称介电强度，单位厚度的材料被电压击穿而失去绝缘性能时，所需要的电压数值。逸出功逸出功：使一个电子从材料的 密能处进入无21场空间所需的最小能量。三三.介质中的电传导介质中的电传导.气体介质中的电传导气体介质中的电传导 带电粒子的产生带电粒子的产生：电子碰撞 亚稳定原子碰撞 光电离 热电离 激发过程激发过程：原子或分子从高速运动的电子获得能量，从正常的稳定状态，跃迁至高能级状态。影响气体击穿电压的因素影响气体击穿电压的因素：1.当其他因素不变时，气体压强和极间距离d的乘积（Pd值）对击穿电压起决定性影响。2气体的种类和成份对击

10、穿电压有一定的影响（不同的电离能）。（不同的电离能）。223.阴极材料及其表面状况对击穿电压有很大的影响。4.电场分布对击穿电压有影响。5.气体压强降低或温度升高时，击穿电压降低。6.气体湿度增加时，击穿电压升高。7.外加电压持续时间短，击穿电压高。8.有外加电离源时，击穿电压降低。液体介质中的电传导液体介质中的电传导 按载流子不同分为按载流子不同分为：离子电导、胶粒电导、电子电导。23 固体介质中的电传导固体介质中的电传导 1.电介质极化现象电介质极化现象：A.在电场中，介质沿电场方向产生偶极距。B.在电场中，介质表面产生束缚电荷。2.体积电导体积电导：按载流子的不同种类分为离子电传导和电子

11、电传导。离子电传导又可以分为：本征离子电传导和杂质弱束缚离子电传导。3.表面电导表面电导：Is=GsU24四.固体物质带电 研究的对象是高分子绝缘物质带电和孤研究的对象是高分子绝缘物质带电和孤立导体导电体带电所引发的问题。立导体导电体带电所引发的问题。1.固体接触带固体接触带A.金属与金属的接触带电金属与金属的接触带电U=（1-2）/e(d25*10-8cm)U:接触电位差接触电位差 E:电子电荷。电子电荷。E=1.6*10-19C 1、2:两种金属的逸出功两种金属的逸出功25偶电层面电荷密度偶电层面电荷密度 =0/ed(1-2):面面电电荷密度荷密度c/m2d:接触距离接触距离 偶电层偶电层

12、0：真空介真空介电电常数常数 8.85*10-10 f/mB.金属和无机半金属和无机半导导体的接触体的接触导电导电 1U=ed/0*1/NE+e2d/0 (S-)d:d:接触距离接触距离 NE:NE:半导体表面半导体表面态态密度能级密度能级S：表面表面态态密度能密度能级级 ev：金属逸出功金属逸出功 ev C.金属与金属与绝缘绝缘体的接触体的接触导电导电+金属I+-金属II-26D.P型半导体和型半导体和N型半导体的接触带电型半导体的接触带电 电子从电子从N型材料向型材料向P型材料中漂移，至型材料中漂移，至平衡时形成平衡时形成 p=n 结偶电层。结偶电层。U=1/e （EF)N -（EF)P

13、（EF)P:P型半导体型半导体费费密能级密能级（EF)N:N型半导体型半导体 密能级。密能级。E.金属与高分子固体的接触带电金属与高分子固体的接触带电 金属的逸出功较低，电子将向高分子材料中漂金属的逸出功较低，电子将向高分子材料中漂移，并在一定的深度区域内形成带电区。移，并在一定的深度区域内形成带电区。金属金属 高分子固体高分子固体 入入 +-27 F:两种均匀固体介质的接触带电两种均匀固体介质的接触带电 a.载流子为电子载流子为电子 b.移动的载流子为离子移动的载流子为离子 两个绝缘体相接触，由于界面上水的吸附。两个绝缘体相接触，由于界面上水的吸附。水的一部分分解为水的一部分分解为H+和和0

14、H-,物体表面的杂物体表面的杂 质，污染物因吸水而分解，也会产生大量质，污染物因吸水而分解，也会产生大量 离子，并在接触界面垂直的方向上形成离离子，并在接触界面垂直的方向上形成离 子浓度差。子浓度差。接触后离子从浓度高的一方向浓度低的一方扩散接触后离子从浓度高的一方向浓度低的一方扩散 在界面侧形成偶电层。在界面侧形成偶电层。入1 入2I+-II282.固体分离带电固体分离带电 相接触的两个物体，在其间的电荷迁移相接触的两个物体，在其间的电荷迁移将因接触偶电层的将因接触偶电层的出现出现逐渐达到动态平衡时，逐渐达到动态平衡时，从外部看是不带电的。如果使两个接触的从外部看是不带电的。如果使两个接触的

15、固体突然分离，它们将分别带上电量相等固体突然分离，它们将分别带上电量相等而符号相反的电荷。而符号相反的电荷。a.物体摩擦带电物体摩擦带电 A B是接触与分离两种带电方法的合成是接触与分离两种带电方法的合成 +-+-29 在分离的瞬间偶电层将发生畸变，使分在分离的瞬间偶电层将发生畸变，使分离处局部电场强度剧烈增加，促使极板间离处局部电场强度剧烈增加，促使极板间电荷倒流，电量发生传导中和。电荷倒流，电量发生传导中和。对于导体材料，电荷可以自由移动，由对于导体材料，电荷可以自由移动，由于传导中和的原理，分离后电量很少，对于传导中和的原理，分离后电量很少，对于非导体材料，分离后偶电层大部分电荷于非导体

16、材料，分离后偶电层大部分电荷仍积存表面，如果电量很大，局部形成高仍积存表面，如果电量很大，局部形成高电压，当电场强度超过气隙中的气体击穿电压，当电场强度超过气隙中的气体击穿电压强度时，将形成气体放电，引起放电电压强度时，将形成气体放电，引起放电中和受限于空隙间空气的绝缘强度。中和受限于空隙间空气的绝缘强度。30b.静电序列静电序列 IEEE Std C62.47+石棉聚氯醋聚丙烯树脂酯酸脂棉花聚苯乙烯塑料玻璃木材聚氨酯塑料人头发钢聚酯尼龙封腊萨冉树脂羊皮硬橡胶聚乙烯毛皮聚醋薄膜聚丙烯铅环氧玻璃聚氯乙烯丝绸镍铜银聚四氟乙烯铝不锈钢、黄钢-硅橡胶纸合成橡胶31c.静电序列反应下述特性：静电序列反应

17、下述特性：A.任意两种物质相互摩擦后，位居前面的任意两种物质相互摩擦后，位居前面的带正电，位居后面的带负电。带正电，位居后面的带负电。B.种物质在静电序列表上的位置越远，摩种物质在静电序列表上的位置越远，摩擦后产生的电位差越大擦后产生的电位差越大d.固态导体的感应带电：静电感应现象，固态导体的感应带电：静电感应现象，一端带感应者异性的电荷，一端带与感应一端带感应者异性的电荷，一端带与感应者相同的电荷。者相同的电荷。e.固体其它带电方式：断裂带电、剥离带固体其它带电方式：断裂带电、剥离带电、压电带电、热电带电、电解带电、驻电、压电带电、热电带电、电解带电、驻极体。极体。323.3.粉体物质带电粉

18、体物质带电机理：快速流动或抖动，振动等运动状态下的机理：快速流动或抖动，振动等运动状态下的粉体与管路器壁粉体与管路器壁,传送带之间的磨擦、碰撞、分传送带之间的磨擦、碰撞、分离以及粉体自身颗粒之间的相互磨擦、碰撞分离、离以及粉体自身颗粒之间的相互磨擦、碰撞分离、固体断裂、破碎分离等因素所致。固体断裂、破碎分离等因素所致。粉体的静电带电往往是一些工业部门燃烧、粉体的静电带电往往是一些工业部门燃烧、爆炸事故的重要成因。爆炸事故的重要成因。4.4.液体物质带电液体物质带电：机理：液体中有离子存在，在边界层上形机理：液体中有离子存在，在边界层上形成偶电层，这种偶电层电子力学作用而分成偶电层，这种偶电层电

19、子力学作用而分离时，将会导致液体物质带电。离时，将会导致液体物质带电。金属管金属管 偶电层偶电层 金属管金属管-+-33带电方式：带电方式：1.1.冲流起电冲流起电2.2.沉隆起电沉隆起电3.3.喷雾起电喷雾起电4.4.溅泼起电溅泼起电5.5.气体物质带电气体物质带电 纯净的气体在通常条件下不会引起带电，当纯净的气体在通常条件下不会引起带电，当气体中混有悬浮体微粒时，在高压气力喷出后成气体中混有悬浮体微粒时，在高压气力喷出后成气液混合物引起带电，属于液体喷射中的喷雾带气液混合物引起带电，属于液体喷射中的喷雾带电。电。金属类导体物质由于具有高的电导率，一旦金属类导体物质由于具有高的电导率，一旦发

20、生静电放电，会将所积累的静电能量几乎一下发生静电放电，会将所积累的静电能量几乎一下子放出子放出，从而引起燃烧和爆炸事故。对于塑料，从而引起燃烧和爆炸事故。对于塑料，橡胶，化纤等绝缘体，由于本身导电性能差，橡胶，化纤等绝缘体，由于本身导电性能差，34发生静电效电时，仅能泄放一小部分能量，通常发生静电效电时，仅能泄放一小部分能量，通常认为认为5 5KVKV之下静电位时，成为点火源的可能性不之下静电位时，成为点火源的可能性不大。大。6.6.人体带电人体带电 A.A.人是一个特殊的导体，表现为人的活动性人是一个特殊的导体，表现为人的活动性从事有关操作或身体活动，具有很大的行为不定从事有关操作或身体活动

21、，具有很大的行为不定性。性。人的导体性质表现为人体对通过的电流具有人的导体性质表现为人体对通过的电流具有一定的阻值范围，人既可以发生接触带电，又可一定的阻值范围，人既可以发生接触带电，又可发生感应带电。发生感应带电。因与地面接触情况的差异，表现为不同的人体因与地面接触情况的差异，表现为不同的人体对地电容值。对地电容值。35 人体带电方式：人体带电方式：A:A:摩擦带电：摩擦带电：.衣服、鞋子衣服、鞋子与其他物体，地面摩擦，使衣服、鞋子带电再与其他物体，地面摩擦，使衣服、鞋子带电再通过传导和感应，最终使人体各部分呈带电状态。通过传导和感应，最终使人体各部分呈带电状态。.衣服、鞋子、手套等相互之间

22、摩擦而产生静衣服、鞋子、手套等相互之间摩擦而产生静电，通过传导或感应，最终使人体各部分呈带电电，通过传导或感应，最终使人体各部分呈带电状态。状态。.人在脱衣服、鞋、帽、手套时，由于剥离而人在脱衣服、鞋、帽、手套时，由于剥离而起电，通过传导或感应，引起人体呈带电状态。起电，通过传导或感应，引起人体呈带电状态。人体活动起电结果人体活动起电结果 36B.B.感应带电：感应带电：当人靠近带电体时，由于静电感应原理当人靠近带电体时，由于静电感应原理而使人体感应带电而使人体感应带电C.C.传导起电：传导起电：a.a.人直接接触带电物体时，或接近带电人直接接触带电物体时，或接近带电体发生静电放电时，使带电体

23、的电荷转移体发生静电放电时，使带电体的电荷转移到人体。到人体。b.b.人在带有静电微粒粉体和雾状液粒空间人在带有静电微粒粉体和雾状液粒空间和工作时，带电的粉尘，雾、灰尘或离子等吸附和工作时，带电的粉尘，雾、灰尘或离子等吸附人体之上，使人体及衣服带电。人体之上，使人体及衣服带电。37人体带电容量的计算：人体带电容量的计算：人体带电量人体带电量：q=IoRC(1-eq=IoRC(1-e-t/RC-t/RC)人体电位人体电位：U=q/c=IoRC(1-eU=q/c=IoRC(1-e-t/RC-t/RC)当当t t Umax=IoRUmax=IoR人体的放电电流人体的放电电流:i=Io(1-ei=Io

24、(1-e-t/RC-t/RC)人体存储的静电能量人体存储的静电能量:W=1/2cuW=1/2cu2 238 人体静电的危害：人体静电的危害：.人体电击。人体电击。.引起火灾和爆引起火灾和爆炸。炸。.对静电敏感电子产品的工作造成障害。对静电敏感电子产品的工作造成障害。A.A.人体静电能量泄放时间极短，仅为零点几微秒级，瞬人体静电能量泄放时间极短，仅为零点几微秒级，瞬时脉冲高，平均功率达千瓦之上，足以烧毁敏感元器件。时脉冲高，平均功率达千瓦之上，足以烧毁敏感元器件。B.B.人体静电位位高达数百，数千甚至上万伏特，使电子人体静电位位高达数百，数千甚至上万伏特，使电子元器件发生电击穿，包括硬击穿和软击

25、穿。元器件发生电击穿，包括硬击穿和软击穿。影响人体带电的因素：影响人体带电的因素：.人体电阻和人体电容。人体电阻和人体电容。.人体对地电阻主要由鞋、袜和地面状况决定。人体对地电阻主要由鞋、袜和地面状况决定。.人体带电电位受人体对地电容影响大。人体带电电位受人体对地电容影响大。U=q/c U=q/c 受鞋底的厚度影响大。受鞋底的厚度影响大。.人体带电受所穿服装的影响，与服装原料的带电序列，人体带电受所穿服装的影响，与服装原料的带电序列，吸附带电质点，吸湿性多种因素有关。吸附带电质点，吸湿性多种因素有关。.环境湿度对人体电位有重要影响。环境湿度对人体电位有重要影响。39五.静电荷的衰减和累积 衰减

26、的途径：衰减的途径：A.A.中和，中和的作用一般通过空中和，中和的作用一般通过空气发生的，异性相吸的原理。气发生的，异性相吸的原理。B.B.泄漏，泄漏作用通过带电体本身及与之相连的泄漏，泄漏作用通过带电体本身及与之相连的其他物体将电荷泄漏至大地。泄漏是电荷衰减的其他物体将电荷泄漏至大地。泄漏是电荷衰减的主要途径。主要途径。衰减过程总是伴随着静电荷的产生过程而同时衰减过程总是伴随着静电荷的产生过程而同时发生。是相互的动态平衡。发生。是相互的动态平衡。40六.环境湿度对静电的影响机理：介质物体在潮湿空气中发生水分吸附现象，机理：介质物体在潮湿空气中发生水分吸附现象，导致介质物体表面电导率提高。从而

27、使静电荷泄导致介质物体表面电导率提高。从而使静电荷泄放能力增强。放能力增强。静电防护有关标志如下：静电防护有关标志如下：41七.静电防护主要内容 表表3-1 3-1 各项防护措施综合表各项防护措施综合表防护防护途径途径主要主要内容内容具体措施具体措施1.防防止静止静电的电的产生产生（1）.控制控制静电静电的生的生成环成环境境1.湿度控制。在不致导致器材或产品腐蚀生锈或其湿度控制。在不致导致器材或产品腐蚀生锈或其他危害前提下，尽量加大湿度。他危害前提下，尽量加大湿度。2.温度控制。在可能条件下尽量降低，包括环境温温度控制。在可能条件下尽量降低，包括环境温度和物体接触温度。度和物体接触温度。3.尘

28、埃控制。此为防止附着（吸附）带电的重要措尘埃控制。此为防止附着（吸附）带电的重要措施施4.地板，桌椅面料和工作台垫应由防静电材料制成，地板，桌椅面料和工作台垫应由防静电材料制成，并正确接地。并正确接地。5.静电敏感产品的运送传递和存储及包装和与拆包静电敏感产品的运送传递和存储及包装和与拆包装应采取静电防护措施。装应采取静电防护措施。6.喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应予以控制，喷射、流动、运送、缠绕和分离速度应予以控制，在液体，粉体等材料的输送管道中使用缓和器。在液体，粉体等材料的输送管道中使用缓和器。42防护防护途径途径主要主要内容内容具体措施具体措施1.防止静电的产生（2）.防止人体带电

29、1.佩戴防静电腕带佩戴防静电腕带2.穿戴防静电服装、衣、帽穿戴防静电服装、衣、帽3.穿戴防静电鞋袜、脚链穿戴防静电鞋袜、脚链4.佩戴防静电手套、指套。佩戴防静电手套、指套。5.严格禁止与工作无关的人体活动（例如做操、打严格禁止与工作无关的人体活动（例如做操、打闹、梳头发、吃东西等）闹、梳头发、吃东西等）6.进行离子风俗。进行离子风俗。（3）。材料选用要求1.凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其凡必须或有可能发生接触分离的材料应考虑使其在带电序列表上的位次尽量靠近在带电序列表上的位次尽量靠近2.应使材料的表面光滑、平整、洁净无污应使材料的表面光滑、平整、洁净无污3.使用静电导体材料和静电耗

30、散材料使用静电导体材料和静电耗散材料431.防止静电的产生（4）.工艺控制措施1.制定并实施防静电操作程序制定并实施防静电操作程序2.使用防静电周转、运输盘、盒、箱及其他容器、使用防静电周转、运输盘、盒、箱及其他容器、小车小车3.使用防静电工具（烙铁，吸锡器等）使用防静电工具（烙铁，吸锡器等）4.采用防静电包装采用防静电包装5.对有静电燃烧、爆炸可能性的液体材料设置必要对有静电燃烧、爆炸可能性的液体材料设置必要的静置时间的静置时间6.尽量减少物体间的接触压力，时间，面积（例如尽量减少物体间的接触压力，时间，面积（例如布匹、纸张、线材、薄膜材料、胶带等的运送、传布匹、纸张、线材、薄膜材料、胶带等

31、的运送、传送辊筒、卷筒、线轴和产品之间）并限制运行速度送辊筒、卷筒、线轴和产品之间）并限制运行速度不可过快不可过快2.减少和消除静电荷（1）接地1.地板和工作桌、椅、台面、台垫正确接地地板和工作桌、椅、台面、台垫正确接地2.人体接地人体接地3.工具（烙铁、吸锡器、台架、运输小车等）接地工具（烙铁、吸锡器、台架、运输小车等）接地4.设备、仪器接地设备、仪器接地5.管路、运输传送设施、装罐设备、存储设施（设管路、运输传送设施、装罐设备、存储设施（设备）接地备）接地442.减少和消除静电荷（2）.增湿1.使用各种适宜的加湿器、喷雾装置。使用各种适宜的加湿器、喷雾装置。2.采用湿拖布拖擦地面或通过洒水

32、等方法以提高带采用湿拖布拖擦地面或通过洒水等方法以提高带电体附近或环境的湿度电体附近或环境的湿度3.在允许的情况下尽量选用吸湿性材料在允许的情况下尽量选用吸湿性材料（3）.中和针对场所和带电物体的形状、特点、选用适宜类型针对场所和带电物体的形状、特点、选用适宜类型静电消除器，以消除器具，器材，产品，场所，设静电消除器，以消除器具，器材，产品，场所，设备和人体上的静电荷备和人体上的静电荷（4）.掺杂1.在非导体材料，器具的表面通过喷，涂，镀，敷在非导体材料，器具的表面通过喷，涂，镀，敷印，贴等方式附加上一层物质以增加表面电导率，印，贴等方式附加上一层物质以增加表面电导率，加速电荷的泄漏与释放加速

33、电荷的泄漏与释放2.在塑料，橡胶，防腐材料等非导电材料中掺加金在塑料，橡胶，防腐材料等非导电材料中掺加金属粉末，导电纤维，炭黑粉等物质，以增加其体电属粉末，导电纤维，炭黑粉等物质，以增加其体电导导3.在布匹，地毯等织物中，混入导电性合成纤维或在布匹，地毯等织物中，混入导电性合成纤维或金属丝，以改善织物的抗静电性能金属丝，以改善织物的抗静电性能4.在易于产生静电的液体（如汽油，航空煤油等）在易于产生静电的液体（如汽油，航空煤油等）中加入化学药品作为抗静电添加剂，以改善液体材中加入化学药品作为抗静电添加剂，以改善液体材料的电导率料的电导率453.减少静电危害（1）.提高产品自身抗静电能力1.对对C

34、MOS等静电敏感集成电路采用输入，输出保等静电敏感集成电路采用输入，输出保护电路设计护电路设计2.对于静电敏感电子组件和电子设备，采用抗静电对于静电敏感电子组件和电子设备，采用抗静电防护设计（设置输出，输入保护电路和网络，使用防护设计（设置输出，输入保护电路和网络，使用隔离电阻器，设置边界保护环，尽量选用非敏感元隔离电阻器，设置边界保护环，尽量选用非敏感元器件等）器件等）3.对敏感元器件进行静电防护设计（设置串联限流对敏感元器件进行静电防护设计（设置串联限流电阻器，设置钳位放电间隙，降低瞬态能量密度，电阻器，设置钳位放电间隙，降低瞬态能量密度，避免引线交迭和寄生避免引线交迭和寄生MOS电容的形

35、成等）电容的形成等）（2）.采用静电 屏蔽和接地设计1.对敏感部件和敏感元器件采用加防护盖，罩，片对敏感部件和敏感元器件采用加防护盖，罩，片等静电屏蔽措施，以减少静电的力学，感应和放电等静电屏蔽措施，以减少静电的力学，感应和放电危害危害2.应尽量避免孤立导体的存在应尽量避免孤立导体的存在463.减少静电危害（3）.采用静电屏蔽和接地设计1.在液体储油罐等设施中设立具有屏蔽作用的检测井，在液体储油罐等设施中设立具有屏蔽作用的检测井，以保证采样和检测的安全以保证采样和检测的安全（4）.确保设备，设施和作业场所的静电安全1.控制易燃、易爆的液体或粉体使爆炸性化合物浓度控制易燃、易爆的液体或粉体使爆炸

36、性化合物浓度在燃烧、爆炸的极限浓度之下在燃烧、爆炸的极限浓度之下2.保持作业场所各种接地设施和系统（雷电保护、故保持作业场所各种接地设施和系统（雷电保护、故障保护、信号参考、大地电极、防静电操作等）正确障保护、信号参考、大地电极、防静电操作等）正确和有效的接地。和有效的接地。3.控制作业区内各点静电电位在标准允许的范围之内控制作业区内各点静电电位在标准允许的范围之内4.安装局部放电器、放电刷等，以通过电晕放电不断安装局部放电器、放电刷等，以通过电晕放电不断释放静电能量使其积聚的能量在安全范围之内释放静电能量使其积聚的能量在安全范围之内5.严格静电安全作业操作规程严格静电安全作业操作规程474.

37、严格防静电管理（1）.建立健全责任制和规章制度1.建立健全各类人员（领导者，技术和管理人员，操建立健全各类人员（领导者，技术和管理人员，操作人员）的静电安全防护管理职责，并备有检查制度作人员）的静电安全防护管理职责，并备有检查制度2.建立静电安全事故分析制度建立静电安全事故分析制度3.编制具体详细的防静电操作规程编制具体详细的防静电操作规程4.对设备，装置，器材，器具，工具等的防静电性能对设备，装置，器材，器具，工具等的防静电性能要求建立定期检测制度要求建立定期检测制度5.建立产品静电损害机理分析制度建立产品静电损害机理分析制度（2）.培训教育1.针对领导者，管理和技术人员，操作人员等不同层针

38、对领导者，管理和技术人员，操作人员等不同层次和不同岗位的人员，实施有关防静电意识，知识，次和不同岗位的人员，实施有关防静电意识，知识，技术和安全要求教育技术和安全要求教育2.针对不同岗位操作人员进行操作技能培训及考核针对不同岗位操作人员进行操作技能培训及考核484.严格防静电管理（3）警示装置，标记，及符号的使用1.应在静电敏感产品上和内外包装件上做出警示标记应在静电敏感产品上和内外包装件上做出警示标记和符号和符号2.应当对装置，设备中的静电敏感部件，部位，按照应当对装置，设备中的静电敏感部件，部位，按照标准的要求做出标记或警示符号标准的要求做出标记或警示符号3.应对防静电作业场所（工作区）做

39、出规定的特别标应对防静电作业场所（工作区）做出规定的特别标记记4.对关键控制部位应装设报警装置，以提醒人们及时对关键控制部位应装设报警装置，以提醒人们及时处置处置（4）.按标准规定进行检测试验1.对有防静电性能要求的工具，器具，服装，鞋袜，对有防静电性能要求的工具，器具，服装，鞋袜，地面，桌椅和工作台垫等应定期检测，使之保持合地面，桌椅和工作台垫等应定期检测，使之保持合格状态格状态2.对有明确指标要求的环境参数（例如湿度，温度，对有明确指标要求的环境参数（例如湿度，温度，浓度，静电位等）应按规定测量监查浓度，静电位等）应按规定测量监查3.对人体和设备，装置，系统的接地状况应按规定检对人体和设备

40、，装置，系统的接地状况应按规定检测测4.对产品的静电敏感度（抗扰度）应按标准的规定进对产品的静电敏感度（抗扰度）应按标准的规定进行试验，并建立质量分析和反馈制度行试验，并建立质量分析和反馈制度49 静电防护静电防护的两个方面：安全防护和产品防护。静电防护的三个目的：a.保证人员和生产b.场所的安全，防止火灾与爆炸提高工艺成品率c.确保产成品的工作可靠性50八.静电的危害模式1.1.静电库仑力作用危害静电库仑力作用危害对于电子产品而言，而吸附尘埃对于电子产品而言，而吸附尘埃2.2.静电放电危害静电放电危害a.引发大灾引发大灾 b.人体电击人体电击 c.产品损害产品损害d.干扰电子产品正常工作干扰

41、电子产品正常工作3.3.静电感应危害静电感应危害-感应高压化感应高压化4.4.静电放电对电子产品的危害静电放电对电子产品的危害A.特点：特点：1.隐蔽性。隐蔽性。人体人体1-2KV静电电位，人无直观观觉静电电位，人无直观观觉电子无器件在不知不觉中受到损伤。电子无器件在不知不觉中受到损伤。512.失效分析的复杂性失效分析的复杂性3.损伤的潜在性损伤的潜在性4.损伤的随机性：可能在任一环节发生损伤的随机性：可能在任一环节发生5.对静电危害在认识上的对静电危害在认识上的5个阶段个阶段第一阶段第一阶段：二次世界大战时，雷达上硅检波管被：二次世界大战时，雷达上硅检波管被烧毁烧毁第二阶段第二阶段：20世纪

42、世纪60年代，年代，MOS电路应用，二氧电路应用，二氧um)被损坏被损坏第三阶段第三阶段：20世纪世纪70年代，汽车收音机投入使用，年代，汽车收音机投入使用，汽车在行驶中产生的静电荷在车体上积累，并产生静汽车在行驶中产生的静电荷在车体上积累，并产生静电放电电放电，其所产生的电磁波进入收音机，将晶体管，其所产生的电磁波进入收音机，将晶体管e.b 极极损坏，于是对于静电放电的杂波频谱干扰损害的严重性损坏，于是对于静电放电的杂波频谱干扰损害的严重性的认识。的认识。第四阶段第四阶段：20世纪70年代后期，集成电路广泛应用，引年代后期，集成电路广泛应用，引发出各类输入保护回路的设计。发出各类输入保护回路

43、的设计。第五阶段第五阶段：集成电路规模不断扩大，膜片越来越薄，为：集成电路规模不断扩大，膜片越来越薄，为静电防护工作提出了新的课题。静电防护工作提出了新的课题。52表表3-5 3-5 一些器件类型的静电敏感电压值一些器件类型的静电敏感电压值器件类型耐静电放电电压值（v)器件类型耐静电放电电压值（v)VMOS30-1800运算放电器190-2500MOSFET100-200JEFT140-1000GaAsFET100-300SCL680-1000PROM100STTL300-2500CMOS250-2000DTL380-7000HMOS50-500肖特基二极管300-3000E/DMOS200-

44、1000双极型晶体管380-7000ECL300-2500石英压电晶体器件10000536.电子产品静电防护领域的扩展电子产品静电防护领域的扩展 几乎包括电子产品的全部7.7.电子元器件静电损伤的失效类型电子元器件静电损伤的失效类型A.突发性完成失效B.潜在性缓慢失效8.电子元器件静电损伤失效机理A.热二次击穿 又叫雪崩衰减，由于半导体材料的热时间常数比静电放电脉冲的瞬变时间长，热量不易扩散，在器体内形成大的温度梯度B.金属导电层熔化，键合引线烧熔54C.介质击穿：电压超过介质的击穿电压 不可恢复的 可恢复的，源电流增大，有潜在的缺陷D.气体电弧放电，使金属汽化 开路，形成金属球E.表面击穿。

45、在结的周围有源电流通路F.体击穿。使结的参数发生很大改变，局部高温使掺杂扩散。见下表：55表表3.6 3.6 静电放电损伤与元器件结构特征的关联性静电放电损伤与元器件结构特征的关联性结构特点元器件类型失效特征失效机理MOS结构1.MOS场效应晶体管（分立式）2.MOS集成电路3.有金属跨接的半导体器件 a.数字集成电路（双极型和MOS)b.线性集成电路（双极型和MOS)4.MOS电容器a.混合电路 b.线性集成电路短路（大的漏电流）过电压引起介质击穿56结构特点元器件类型失效特征失效机理半导体结构1.二极管（PN,PIN 肖德基）2.双极型晶体管3.结型场效应晶体管4.硅晶体闸流管5.双极型集

46、成电路（数字的和线性的）6.MOS场效应晶体管和MOS集成电路的输入保护电路短路（失去二极管或晶体作用）由于能量过大或过热引起的微等离子区二次击穿造成微扩散。因Si和AL的扩散引起电流束的增大（电迁移）膜电阻器1.混合集成电路a.厚膜电阻器b.薄膜电阻器2.单片集成电路；薄膜电阻器3.密封的膜电阻器电阻漂移介质击穿，与电压相关的新电流通路（仅对厚膜电阻器），与焦耳热能量相关的微电流通路的破坏（其他电阻器）57结构特点元器件类型失效特征失效机理金属化条1.混合集成电路2.单片集成电路3.梳状覆盖式晶体管开路与焦耳热相关的金属化层烧毁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大规模集成

47、电路和存储集成电路，尤其是紫外线可编程只读存储器工作性能降低由于静电放（电荷注入介质材料）使表面产生离子淀积，引起表面反型或栅阈电压漂移压电晶体1.晶体振荡器2.声表面波器件工作性能降低当所加电压过大时由于机械力作用使晶体破裂间距很近的电极未钝化的薄金属，无保护的半导体，微电路和声表面波器件工作性能降低电弧放电使电极金属烧熔和熔融588.失效分析：失效分析：MOS管：静电放电能损管：静电放电能损MOS结构的氧化物层，结构的氧化物层，是一种是一种 永久性损伤永久性损伤结型半导体：在反偏情况下，比较容的耗尽层有结型半导体：在反偏情况下，比较容的耗尽层有较大的电压降，由于几何效应，电流分布不是完较大

48、的电压降，由于几何效应，电流分布不是完全均匀。耗尽区上升快，非本征半导体才成为本全均匀。耗尽区上升快，非本征半导体才成为本征半导体材料。征半导体材料。膜电阻器：金属熔层，阻值漂移膜电阻器：金属熔层，阻值漂移金属化条：焦耳热而烧毁金属化条：焦耳热而烧毁钝化场效应管结构：逻辑乱。钝化场效应管结构：逻辑乱。压电晶体：机械应力超过限度。压电晶体：机械应力超过限度。小距离电极结构：电弧放电，性能降低，开路。小距离电极结构：电弧放电，性能降低，开路。9.静电荷源：静电荷源：见下表：见下表：59表表3-7 3-7 电子产品生产场所中的静电荷源电子产品生产场所中的静电荷源物体或工艺加工材料或活动工作表面1.封腊，涂漆或浸漆表面2.普通乙烯树脂或塑料地板1.密封用混凝土2.打蜡抛光木板3.普通乙烯树脂基砖或薄板工作服1.普通洁净室工作服2.普通合成料服装3.非导电工作鞋4.纯棉工作服（当RH10106 6 b.b.四电极法四电极法 1 1高阻高阻10106 6 静电耗散材料电阻测量静电耗散材料电阻测量静电耗散材料：电阻率介于静电导体和绝静电耗散材料：电阻率介于静电导体和绝缘体之间的材料。缘体之间的材料。体电阻率在体电阻率在10104 410101111/cmcm之间之间面电阻率在面电阻率在10105 5-10-101212 /cmcm之间之间106