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1、静电防护培训,电工安全知识静电基本概念静电防护原理电子工业中的静电问题防静电工艺要求及质量管理,电工安全知识,电工安全知识,电气安全包括人身安全与设备安全两方面。人身安全：是指电工及其他参加工作人员的人身安全。设备安全：是指电气设备及其附属设备、设施的安全。,安全电压和电流,安全电压：是人体长期保持接触而不致发生电击的电压系列。一般是36V，潮湿环境12V。安全电流：是指流过人体不会产生心室纤颤而导致死亡的电流。安全电流应为30mA及以下，在有高度危险的场所为10mA，在空中或水面作业时则为5mA，防静电系统的安全电流规定为5mA。流过人体的电流和人体对地的绝缘电阻和所接触的电源电压大小有关。
2、,安全保护接地,安全保护接地的概念：接地作为零电位，用来连接设备金属外壳，保护人员不受伤害。安全保护接地：1）安全保护接地的电阻值一般要求不大于4。2）安全保护接地的接地电阻很小，接地短路电流流过时所产生的压降很小，故外壳对大地的电压不高。,静电基本概念,静电基础知识,1、静电的产生 1）接触起电 当两个不同的物体相互接触时就会使得其中一个物体失去一些电荷带正电，而另一得到一些剩余电子的物体带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。例1、脱衣服产生的静电是“接触分离”起电。例2、摩擦起电是一种接触又分离造成正负电荷不平衡的过程。实质上是接触分离起电的一种。,2）感应起电
3、 感应起电通常是对导体来说的。处于静电场中的物体，由于静电感应，使得导体上的电荷重新分布，从而使物体的电位发生变化。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。,2、静电感应 静电感应是导体在静电场中特有的现象。所谓静电感应就是导体在静电场中，其表面不同部位感应出不同电荷或导体上原有电荷重新分布的现象。由于静电感应，不带电的导体可以变成带电的导体，即不带电的导体可以感应起电。,静电学物理量纲,1、电场强度：电场中某点的电场强度即单位正电荷在该点所受的力。电场单位：伏/米（V/m）2、静电电压：电压是电场力对单位正电荷所做的功。静电电压单位：伏、千伏（V、KV）1V=1
4、10-3KV3、静电电量：表示电荷多少的物理量称为电量。电量单位：库仑（C）1mC=110-3C 1uC=110-6C 1nC=110-9C 1pC=110-12C,不同英文字母代表的数字量级关系,P（皮、微微，110-12）n（纳，110-9）U（微，110-6）m（毫，110-3）,K（千，1103）M（兆，1106）G（亿、千兆，1109）,静电防护原理,静电防护的措施很多，主要有以下几个方面：静电耗散及泄露静电中和静电屏蔽与接地环境增湿电子产品静电放电的防护设计,接地的概念,地：能接受或供给大量电荷的物体（如大地、舰船或运载装备外壳等）。接地极：埋入大地以便与大地良好接触的导体。接地电
5、阻：被接地体与大地（零电位）之间接地引线、接地极、接地极与土壤之间和土壤溢流电阻的总合。,防静电接地,电子工业环境的防静电接地有软接地和硬接地之分。软接地的目的在于，当人体触电时将通过人体的电流限制在人身安全范围（通常为5mA）之下。软接地所需的电阻值大小，取决于靠近接点的人员可能接触到的交、直流电压值。很多标准将软接地电阻值定为1M，1/4W或1/2W。硬接地是指直接与大地做导电性连接的一种接地方式。一般情况，硬接地用于静电屏蔽或仪器、生产设备、金属体的接地。,静电耗散及泄露,静电耗散原理：将电子生产用的各类用品（装备）用静电放电防护材料来制备。当因各种原因在其上产生静电时，通过静电消散使其
6、静电不能在用品（装备）某点或区域积累，降低单位面积的静电电量，从而起到降低静电电位作用，防止静电放电的发生。防静电包装就是静电耗散原理的典型应用。静电泄露的定义：带电体上的电荷通过内部和其表面等途径，而使之部分或全部消失的现象。静电耗散及泄露的一般要求是将各类静电放电防护用品或装备、仪器设备、生产存储环境的导体等与大地之间进行电气连接，将上述物体积累或感应的静电泄放到大地。,耗散与接地的特殊情况,耗散和接地的特殊情况是指防静电系统的悬浮接地与等电位。悬浮接地的概念：无法设置与大地相连的接地系统，像航空器、移动式电子方舱、不直接接地的机房等，通常是将其中的仪器、设备的金属外壳接地线连接到一表面积
7、较大的物体表面，即认为设定的地（航空器外壳、电子方舱外壳、防静电地坪等）。连通后该接地对整个系统提供基准地电位。静电等电位的概念：静电放电的发生，通常是指某个点静电体对大地静电电位高于周围物体对大地静电电位，当其电位差达到某一阈值，高电位体就可向周围低电位物体放电。电子生产环境中的静电放电基本上都属于这一类。如果使环境中的人和物品都处于同一电位，就可解决静电放电问题，通常是将其结构金属部分和仪器设备外壳等所有金属部件连接，使其处于同等对地电位，也可避免相互之间静电放电。,静电中和：带电体上的电荷与其内部和外部相反符号的电荷的复合而使所带静电荷部分或全部消失的现象。静电中和是消除静电的重要措施之
8、一，产生正负空气离子的离子静电消除器就是利用这个原理消除静电的。静电屏蔽与接地：通常用于对高压电源产生的静电场屏蔽，某些对静电极敏感电路的屏蔽，从而避免静电场对静电放电敏感器件及组件的感应和静电放电的产生。静电屏蔽与接地是很多种仪表电路上防静电干扰的重要措施之一。电子产品静电放电保护电路设置：对静电放电敏感器件设置静电放电保护电路，是防止器件损害的有效手段之一。需要指出，保护电路可以降低器件对静电放电的敏感性，但不能彻底消除。,环境增湿,环境相对湿度增加，则非导体材料（衣服、工作台等）表面的电阻减小，使物体积蓄的静电荷可以更快地泄露。防静电的场所，在工艺条件许可时，可以安装空调设备、喷雾器以提
9、高空气的相对湿度消除静电。一般情况，用增湿法消除静电的效果是很明显的。,电子工业中的静电问题,静电对电子生产制造业的危害1）吸附尘埃2）静电放电及感应干扰3）静电场感应及放电,静电场感应及放电,当元器件置于静电场中感应带电时，在元器件或芯片氧化膜两端及结构金属突出部位因尖端效应可感应出较强的电场，因各点对地电位不同，当电场强度超过某结构点绝缘强度阈值时，就可导致介质之间或结构点之间静电击穿（或软击穿），使元器件失效或品质降低。,吸附尘埃,静电之所以有吸附效应是因为静电荷产生的电场力。一般绝缘材料产生静电后，每平方厘米静电力很小，对重物毫无作用，但对质量仅为几毫克以下的毛发、尘埃、纤维的吸附作用
10、则非常明显。静电吸附尘埃对微电子生产制造业影响很大，如果在生产过程中的芯片产生静电，吸附一颗直径几微米的尘埃，即可造成几十至上百根芯线之间的绝缘强度降低，造成短路使芯片损伤。,静电放电及感应干扰,静电放电可以使集成电路芯片绝缘层击穿，芯线熔断，漏电流增大加速老化、电性能参数改变等等。另外，静电放电可产生从低频到几兆赫兹的宽频带干扰。静电放电对芯片损坏具有潜在和缓慢失效性，这种情况危害性更大。,人体与IC的不同电位产生的静电放电,静电放电敏感器件,SSD：静电放电敏感器件 ESD：静电放电 ESDS：静电放电敏感对于易受静电放电损坏的微电子器件（组件）称为静电放电敏感器件。半导体器件的静电损伤，
11、大体上可分为两类失效模式：突发性完全失效和潜在性缓慢失效。器件的突发性失效约占10%，潜在性缓慢失效占90%左右。,静电损伤,突发性完全失效 突发性完全失效是器件的一个或多个电参数突然劣化，完全失去规定功能的一种失效。通常表现为开路、短路以及电参数严重漂移。潜在性缓慢失效 对某些集成电路，虽然PN结已受到静电放电损伤，但电路的电参数退化并不明显，只给电路留下了隐患，使该电路在以后的加电工作中，参数退化逐渐加重，因此，这种静电放电损伤具有潜在性和积累性的特点。,SSD分级,目前国内的电子行业大都是用HBM（人体模型）分级，根据标准GJB1649-93电子产品防静电放电控制大纲级：敏感电压范围01
12、999V级：敏感电压范围20003999V级：敏感电压范围400015999V 一般光电器件（发光二极管、光敏器件、光耦合器）属于级EMCORE的激光器数据手册要求ESD电压范围是500V，属于级。,典型的静电源,人体静电,摩擦带电 如人体活动和工作时使工作服、手套等相互摩擦产生静电并传导。穿脱工作服、手套等剥离动作也可使人体带电。影响摩擦带电的因素主要有：摩擦介质种类、摩擦压力、摩擦速度、摩擦面积和环境湿度等。感应带电 人体属于静电导体，国外研究结果表明人体电阻大致在13K。美国海军DOD-1686标准提出人体电阻为1.5K，被各国广泛采用。当人体处于静电场中时可使人体感应带电。,人体的静电
13、电压与人体的电容和带电量有关，人体对地电容随人体生理、体形、姿势、鞋袜和地面状况而不同。通常在数十至数百皮法之间（大都分布在100350pF之间）。IEC和MIL标准将人体电容定为100pF。人体带电量的大小，在一般情况下，人体对地泄露电阻大小起主要作用。另外在其他条件恒定情况下，物体或人对地电容越小，其带静电产生电压越高。总结人体静电产生和下列因素有关：与人体对大地泄露电阻、环境湿度、服装种类、人体活动的剧烈程度等因素有关。,导静电与静电耗散材料的区别,在静电安全和防护领域里，静电防护材料划分通常是以材料电阻率的大小划分的。导静电材料导静电定义：带电体上的电荷能迅速耗散和泄露，使之消失的现象
14、。GB12158 防止静电事故通用导则规定：表面和体积电阻率分别小于1107、1106m的材料为导静电材料。导静电材料通常使用在不涉及人身安全的环境中，如火攻、石化、防爆等无电源使用的场合。静电耗散材料静电耗散定义：带电体上的电荷由于静电中和、泄露、放电而使之部分或全部消失的现象。GB12158防止静电事故通用导则规定：表面电阻率1107以上，但小于11011；体积电阻率1106m以上，但小于11010m的材料为静电耗散材料。静电耗散材料适用于220V、380V交、直流电、强电的场合，对人体提供保护。为确保人 员安全，凡涉及人身安全所用的防静电装备（用品）最低电阻值通常定为1M，均应使用 静电
15、耗散材料。注意：工作台面应采用静电耗散材料，不宜使用金属材料。台面通过一只 1M，1/4W安全电阻与防静电地线相连。,防静电工作区,防静电工作区定义：配备各种防静电装备（用品）和设置接地系统（等电位连接）、能限制静电的积累和电位、具有确定边界和专门标记的生产、维护、存储、使用、装配静电放电敏感器件的场所。凡是直接接触或间接接触静电放电敏感器件的区域都应视为防静电工作区。防静电工作区的范围包括：生产车间和库房；电子维修站（包括移动式）；电子机房（计算机、程控、测试机房等）；临时维修点；电子方舱（扩展式和移动式）；发射平台（移动式）；电子测控、通信、指挥中心（包括移动式车辆）；航空器等。GJB30
16、07环境要求：温度在16-28，想对湿度在45-75%RH。,防静电工作区硬件主要组成,1、人体静电防护用品：防静电工作服、防静电鞋（鞋套）、手腕带、手套、帽子、袜子等。操作人员在进入防静电工作区前必须穿着防静电服，在防静电工作区内不得穿、脱服装。纯棉制服装在相对湿度低于40%环境中，不适于做防静电工作服，不能防止静电在其上积累。2、防静电物流传递用品：防静电包装（盒、盘、托盘等）、充填材料（泡沫塑料、发泡材料）、运转车、存放柜（架）。运转车、存放柜（架）、椅为金属或其他结构。柜面（椅面）为防静电耗散材料制成并与金属结构有良好的电气连接。车（椅）轮用导电橡胶（或金属）制作，并与防静电地坪有良好
17、的接触。3、防静电地坪：鉴于安全方面的要求，电子工业用的防静电地坪材料通常为静电耗散类，用于泄放人体和防静电装备积累的静电。4、防静电操作系统：工作台、工作椅、工具类（电烙铁、吸锡器、维修工具、刷子、夹具、气动或电动工具）等。在防静电工作区内不允许存在对地绝缘的金属导体（像隔断、容器、架子等），对各类生产装联设备和对地绝缘金属体都要采取硬接地或静电屏蔽措施以消除可能产生的静电。5、防静电接地系统：为达到防静电工作区整个区域接地系统的零电位，防静电接地宜与防雷、供电系统、屏蔽接地、保护接地等共用一个接地桩（点）。6、环境控制系统：温度和湿度控制设备、环境洁净度控制系统、防尘抹布、粘尘垫等，电磁防
18、护设施（根据实际要求确定）。在防静电工作区使用的窗帘（窗帘材质与防静电服一样）、抹布应具有防静电功能并能满足相关洁净要求。粘尘垫应在防静电工作区入口处使用，用来清除鞋底尘埃。7、特殊防静电用具：各类静电消除器、防静电剂等。通常这类用品的配置或使用，根据实际需要来确定。8、静电测量系统：非接触或接触式静电电压表、高阻测试仪、接地电阻测试仪等。,防静电相关标准分级,根据标准的适应领域和有效范围，防静电相关标准可分为四级：国家标准、专业（部）标准、地方标准、企业标准。目前我国在电子行业，推行的防静电标准体系主要有以下几个体系：1）国际电工委员会（IEC）的标准体系2）美国国家标准体系（ANSI）3）
19、我国国家标准体系（GB）、军标（GJB）和电子行业标准体系（SJ）,防静电工艺要求及质量管理,防静电工程设计,防静电工程设计是指一条作业生产线或一个防静电生产环境的全方位系统设计，绝不仅仅是“地板”或“桌垫”的设计。它应包括环境设计（洁净度、温、湿度控制、电磁）；墙壁、地面；人体静电防护要求；物流传递系统；操作系统；仪器、装联等生产设备；电源系统；离子消除系统；防雷系统；接地系统设计。,静电分析,静电分析是制订企业静电防护计划和进行静电防护工程设计的重要依据，静电分析包括对产品进行的分析和对企业环境静电场（源）的分析。产品分析包括：1）对SSD及由其构成的产品进行分类，分级。2）对产品电路进行
20、分析，凡器件信号输入端/输出端设计均应采取防护措施。3）对产品的测量或实验设备在使用中本身的静电放电或静电防护要求做出分析和处理等。环境静电场（源）分析包括：1）对含有SSD的生产、库存、流经场（点），可能存在静电源（包括感应静电场）的范围、大小、性质、存在时间等主要数据列入档案。2）对含有SSD的生产作业环境和存放库房的温度、湿度及七年变化状况进行统计分析，找出规律等。,SSD的进厂检验及测试,识别防静电标签、标志：SSD的制造商在SSD包装上贴有专用警示标签，标签通常印成橘黄色作为警示。识别防静电包装：SSD进厂时应用防静电包装（透明导电硬塑料管、导电塑料盒等）封装，或将SSD引出脚插在导
21、电塑料海绵上，或用镀银短路棒把管脚绕起来，使各管脚处于等电位，否则应予以拒收。SSD的测试、老化、筛选均应在静电防护工作区内进行，如果SSD的测试机房不具备防静电要求时，必须在操作系统等电位（即人体接地、工作台面接地、仪器设备工具接地共接）条件下进行。在测试SSD时，人体应先放电，并且手持SSD的两端，严禁人手触及空悬的输入端。SSD做老化处理时，应在具有防静电措施的设备中进行。测试SSD时，应从包装盒中取一块，测一块，放一块，不要堆在桌面上，经测试后不合格器件应退库。在加电测试时，不能插入或拔出SSD。加电测试时必须遵守加电和去电顺序。电源加电顺序为：低电压高电压信号电压顺序进行，去电顺序与
22、此相反，同时注意电源极性不可颠倒，电源电压不得超过额定值。另外，当信号源和SSD不用同一组电源时，应先打开SSD电源，然后打开信号源电源。禁止使用绝缘胶带将SSD的引脚黏结在物体上。,SSD的运输、存储、保管,1）SSD在运输过程中，不得掉落地下，不得脱离防静电包装。2）SSD在搬运时，全部引出脚必须处于等电位的防静电包装袋中。3）存储SSD的库房，其室内的相对湿度不得低于30%，若湿度低于30%在这种环境下，非常容易积聚静电。库房的相对湿度保持在60%左右时为最合适。4）SSD在储存过程中应保持原包装，若需要更换包装时，要使用具有防静电性能的专用包装，不得任意使用普通塑料袋等容器。5）SSD的存储库，应具有静电防护基本措施。在存放期间容器的可视位置上，应贴有防静电专用标签。6）SSD保管库房的库房工作人员应经过防静电教育，应穿防静电工作服。,END 谢谢！,
