员工ESD静电防护培训资料：掌握防静电工艺规程要求

电子设备防静电处理：穿防静电服，使用防静电手环，工作完毕要洗手 #生活技巧# #数码产品使用技巧# #电子维修基本技能#

一、术语定义

静电：物体表面过剩或不足的静止电荷。静电场：静电在其周围形成的电场。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转移的现象。当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，这就是静电放电。静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压。静电敏感器件：对静电放电敏感的器件。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。中和：利用异性电荷使静电消失。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。

二、静电的产生

静电可以通过多种方式产生，包括摩擦、感应和传导等。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。材料的绝缘性越好，越容易产生静电。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。

此外，人体在日常活动中也会产生静电。在没有进行防静电治理的生产环境里，电子工厂工作人员日常工作的产生的静电强度和湿度的关系如下表所示：

人身的活动情形

静电电压（V）

10-20%RH

65-90% RH

走过化纤地毯

35000

1500

拿TEFLON硅片架

30000

1200

走过塑胶地板

12000

250

坐椅子上工作的人

6000

100

翻塑面说明书文件

7000

600

拿起普通聚乙烯袋

20000

1000

从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起

18000

1500

从上表可以看出，增加环境湿度能降低静电电压。经试验，人体带静电5万伏时没有不适的感觉，带上8万伏高压静电时依然面带微笑，10万伏（最高试验过12万伏）时也没有生命危险！

三、静电的危害

集成电路元器件的线路缩小、耐压降低、线路面积减小，使得器件耐静电冲击能力减弱。同时，大量塑料制品等高绝缘材料的普遍应用，导致产生静电的机会大增。在日常生活中如走动、空气流动、搬运等都能产生静电。事实上，不仅仅是CMOS类的晶片才对静电敏感，集成度高的元器件电路都很敏感。

A．静电对电子元件的影响：

静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响产品的功能与寿命。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）。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。

B、静电损伤的特点：

隐蔽性：在静电放电造成的电子产品的损害中，活动的人体带电是一个重要因素。一般情况下，人体所带静电电位都在1-2KV范围，在此电压水平上的静电人体一般并无直观察觉，而电子元器件却在不知不觉中损坏。这些敏感组件中的极微小电路会遭到人们所无法侦测到的静电破坏。请记住，人体只能够感觉到超过3,000V的静电压，但部分敏感组件所能够承受的却仅有20V。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。随机性：电子元件在什么情况下会遭受到静电破坏呢？可以说，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，往往难以预测和防护。复杂性：由于电子产品的精细、微小的结构特点，使得对静电放电损伤的分析工作变得费时、费事、费钱。即使使用精密仪器进行检测，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。这导致常常误把静电损伤失效当作其他失效原因，从而掩盖了失效的真正原因。严重性：ESD问题不仅影响了制成品的用家，还对各层次的制造商造成了影响，如保用费、维修及公司的声誉等。同时，ESD问题也影响了电子产品的质量、寿命、可靠性和经济性。

C、静电损伤的类型：

1、突发性完全失效

这种类型指由于静电放电造成电子元器件自身短路、开路、功能丧失或参数不合格等。

据有关统计资料表明，在受静电损伤的半导体器件中，突发性完全失效约占失效总数的10%。

2、潜在性缓慢失效

这种类型指带电体所带静电位或存储的静电能量较低，或静电放电时电路中有限流电阻存在，那么，一次静电放电脉冲可能不足以引起电子元器件的完全失效，但它会在元器件内部造成轻度损伤，使器件的参数缓慢变坏，直至在某一不可欲测的时刻发生失效，丧失工作能力。这种失效事先难以检测，造成难以被人们发现的“软击穿”现象，给产品留下潜在的隐患，直接影响着电子产品的质量、寿命、可靠性和经济性。

据统计资料表明潜在性缓慢失效占电子静电放电失效总数的90%，因此其危害性甚大。

以下是经过测试的一些电子器件所能承受静电破坏的静电电压。
器件类型        静电破坏电压(V)
VMoS           30～1800
OP-AMP       190～2500
M0SFET       100～200
JEFT            140～1000
GaAsFET       100～300
SCL            680～1000
PROM             100
STTL           300～2500
CMoS       250～2000
DTL          380～7000
HMOS       50～500
肖特基二极管       300～3000
E／DMOS       200～1000
双极型晶体管       380～7000
ECL           300～2500
石英压电晶体                     ＜10000

四、ESD的三种类型

人体模型：当人体活动时，身体与衣物之间的摩擦会产生摩擦电荷。如果人们手持ESD敏感设备而不先将其电荷释放到地面，摩擦电荷可能会转移到ESD敏感设备上，导致设备损坏。电子器件带电型：这些ESD敏感设备，尤其是塑料件，在自动化生产过程中会产生摩擦电荷。这些电荷通过低电阻线路迅速泄放到高度导电的接地表面，可能导致设备损坏。感应也可能使ESD敏感设备的金属部分带电，进而造成损坏。场感应类型：如果有强电场存在，无论是塑性材料还是人的衣物都可能发生电子转化跨越氧化层。如果电位差超过氧化层的介电常数，则可能产生电弧破坏氧化层，导致短路。

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五、静电防护

接地：将静电通过导线连接释放到大地是防静电措施中最直接有效的方法。对于导体，通常采用接地方式，如人工带防静电手腕带和工作台面接地等。接地可以通过以下方法实施：
a. 人体通过手腕带接地。
b. 人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地。
c. 工作台面接地。
d. 测试仪器、工具夹、烙铁接地。
e. 防静电地板、地垫接地。
f. 防静电转运车、箱、架尽可能接地。
g. 防静电椅接地。静电屏蔽：静电敏感元件在储存或运输过程中暴露于有静电的区域中，使用静电屏蔽方法可以减少外界静电对电子元件的影响。最常用的方法是使用静电屏蔽袋和防静电周转箱作为保护措施。另外，防静电衣对人体的衣物具有一定的屏蔽作用。离子中和：绝缘体往往容易产生静电，对接地方法无效的绝缘体静电消除，通常采用离子中和（部分采用屏蔽）方法。在工作环境中使用离子风机等设备可以提供等电位的工作区域。

因此，在防静电材料和防静电设施中，衍生出了多种产品，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他防静电用品。

A、防静电仪表系列

手腕带/脚带/防静电鞋综合检测仪：这款设备主要用于检测手腕带、脚带和防静电鞋是否符合标准要求，确保员工的安全。静电场探测仪：主要用于测量静电场，反映静电的存在。通常以电压形式读数，用来测试环境的静电强度。然而，由于受环境因素和静电瞬态特性的影响，其结果可能无法真实反映实际情况。除静电离子风机检测仪：主要用于定期对离子风机的平衡度和衰减时间进行检测及校验，确保其工作在安全的指标范围内，保障生产安全。防静电屏蔽袋测试仪：专门用于检测防静电屏蔽袋的屏蔽效果，确保产品在运输和储存过程中的安全。表面电阻测量仪：主要用于测量各种材料的表面电阻和体积电阻，为接地和防静电措施提供必要的数据支持。

B、接地类防静电产品

防静电手腕带：广泛应用于各种操作工位，具有多种类型可供选择。为了确保效果，建议采用配有1兆欧姆电阻的手腕带，并预留一定的余量以适应不同人员的需求。防静电手表：虽然有一定的防静电效果，但由于其局限性，通常需要配合其他防静电措施使用才能达到最佳效果。因此，不建议单独大量使用防静电手表。防静电脚带/防静电鞋：当厂房采用防静电地面时，应配合使用防静电鞋带或穿防静电鞋。为了降低灰尘的引入，建议车间以穿防静电鞋为主。同时，结合防静电手腕带的使用将进一步增强防静电效果。防静电台垫：用于各工作台表面的铺设，确保台垫通过1兆欧电阻与防静电地可靠连接。防静电地板：包括PVC地板、聚胺脂地板和活动地板等类型，可根据实际需求选择。防静电蜡和防静电油漆：可用于各种地板表面增加防静电功能，使地板更加明亮干净。同时，也可用于涂刷各种货架、周转箱等容器，提高其防静电性能。

C、屏蔽类防静电包装运输及储存材料

防静电周转箱、元件盒：适用于车间内单板和部件的周转、运输及储存环节，有助于保护产品免受静电损害。防静电屏蔽袋：专门用于包装和运输过程中保护单板和部件免受静电干扰，具有一定的防潮功能。防静电胶带：可用于固定包装箱等物品，确保运输过程中不会因摩擦而产生静电。防静电IC料条及托盘：专为存储和搬运IC元器件设计，禁止在露天环境下存放或在拆开包装后进行运输。防静电货架、手推车及工作台：广泛应用于电子装配车间的物料搬运和存储环节，需确保与防静地可靠连接，手推车上的防静电垫应配有金属链。防静电工作服与工作鞋：在特定洁净度要求的加工车间内，员工应穿着符合要求的防静电工作服和工作鞋以确保产品安全。防静电手指套：对于经常手拿工件或接触静电敏感元器件的员工来说，佩戴手指套可以减少静电对产品的影响。

D、静电中和类设备系列

离子风机：根据安装和使用方式可分为台式、卧式、悬挂式等类型；根据出口数量可分为单头、双头、三头、四头和五头离子风机等类型。此外，还有适用于恶劣环境和需要大范围快速消除静电的离子风鼓和离子风幕机等设备可供选择。离子风机通常只需插入220V电源即可使用，其风量可根据需要进行调节。除离子风鼓外，其他离子风机在风量方面可能存在一定的限制，因此适用于对消除静电压要求较高的场所。相比之下，其除尘效果可能略逊于其他除静电设备。离子风枪：根据功能可分为普通离子风枪、高频离子风枪、带扇形风口离子风枪以及TOP GUN离子风枪（高精密离子风枪）等类型。这些设备通常采用手持式设计，需要外接压缩空气作为动力源，并要求气源不含水分和油污（通常通过空气压缩机进行过滤）。离子风咀：是一种固定在流水线上使用的设备，根据功能可分为普通离子风咀和感应式离子风咀两种类型。通过感应物体自动吹风来中和静电荷。离子风蛇：类似于离子风咀，区别在于有底座，离子风蛇自带万向龙，可以随意改变吹风方向；离子风棒：按材质分，有铜棒（离子铜棒、离子风铜棒）、铝合金棒（离子铝棒、离子风铝棒、离子风帘），安全型离子风棒（无电击，无火花），脉冲直流离子风棒（有源型和无源型，智能型，客户可自行调节离子量输出）。按离子产生方式分电离式、感应式，铜棒一般有电离子，铝合金棒一般为感应式，长度一般按需要定做，有带风的和不带风的之分、一般安装在设备上使用；除静电网：一般安装在车间顶部的进风口使用，净化房安装较好，可覆盖整个房间，尺寸按要求定做。

六、防静电的一般工艺规程要求

在操作前，务必确保手腕带通过1兆欧电阻连通并接地，同时佩戴防静电手腕带。涉及操作静电敏感器件的桌台面，必须使用防静电台垫。对于ESD敏感型器件，必须使用静电屏蔽和防静电器具进行转运。在开封或测试静电敏感器件时，必须在防静电工作台上进行。条件允许的情况下，可配合使用离子空气发生器以清除空气中的电荷。用于组装的焊接设备和成形工装设备都必须接地。焊接工具应使用内热式烙铁，确保良好的接地，且接地电阻要小。电源供电系统需改装为使用变压器进行隔离，地线需要可靠，避免悬浮地线，并确保接地电阻小于10欧姆。在产品测试时，电源接通的情况下，不应随意插拔器件。必须在关闭电源的情况下进行插拔操作。对于ESD敏感型器件，不应过早地从原封装中取出。应按照正确操作进行，尽量避免触摸ESD敏感型器件的管腿。在波峰焊接过程中，焊料和传递系统必须接地。工作台面在铺设防静电台垫后应接地。操作人员应穿着防静电工衣和工鞋。地面应铺设防静电地板或导电橡胶地垫。

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