防静电知识
静电放电及防护基础知识
一. 术语及定义
1. 静电: 物体表面过剩或不足的静止的电荷
2. 静电场:静电在其周围形成的电场
3.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。
4.静电敏感度:元器件所能承受的静电放电电压
5.静电敏感器件:对静电放电敏感的器件
6.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.
7.中和: 利用异性电荷使静电消失
8.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:
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,而产生静电的最普通方法,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,正负电子就会转移。
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。
三、静电对电子工业的影响
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的减弱,静电电场(Static Electric Field)和静电电流(ESDcurrent)成为这些高密度元器件的致命杀手。同时大量的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。日常生活中如走动,空气流动,搬运等都能产生静电。人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感,实际上,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
A) 静电吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响产品的功能与寿命。
B) 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)。
C) 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。
四、静电防护
1. 接地
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。
2. 静电屏蔽
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。
3. 离子中和
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。工厂防静电基本要求:
一、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。
二、防静电工作区场地
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。
2、接地a、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GBJ 97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(钎焊是指用在接触处熔化诸如黄铜和钎焊料之类的非铁填充金属(其熔点低于基体金属的熔点)来焊接金属)。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。
3、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。
4、墙壁面料 墙壁面料应使用抗静电型墙纸,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。
5、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GB 2887中的有关规定,类似的机房也应符合此规定。
6、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GJB1649规定,工作区入口处应配置离子化空气风浴设备。
7、防静电工作区内禁止使用及接触易产生静电荷的电荷源(如下表)。
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,普通泡沫及一般移动工具,压缩机,喷射设备,蒸发设备等
三、电子产品防静电设施
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、腕带接头和接大地线等组成。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。 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。
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。
4、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。
5、防静电工作服a、进入防静电工作区或接触SSD的人员应穿防静电工作服,防静电工作服面料应符合GB 12014规定。b、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。
6、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,防静电工作鞋应符合GB 4385的有关规定。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。
7、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。