学习情境13 单元2-一SMT生产中的静电防护 技术 广东科学技术职业学院
单元2--SMT 生产中的静电防护 技术 广东科学技术职业学院 学习情境13
1 静电和静电的危害 静电(Electrostatic)一一是物体表面过剩或不足的 静止电荷。是一种电能，它存留于物体表面；是正负电荷 在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子或离子的转换 而形成的。静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电 现象的总称。如摩檫起电、人体起电等现象。 随着科技发展，静电现象己在静电喷涂、静电纺织、静 电分选、静电成像等领域得到广泛应用。但在另一方面， 静电在许多领域带来重大危害和损失。 例如第一个阿波罗载人宇宙飞船由于静电放电(ESD) 导致爆炸，使三名宇航员丧生；在火药制造过程中由于静电 放电，造成机毁人亡的事故时有发生；
1 静电和静电的危害 静电 (Electrostatic )—— 是物体表 面过剩或不足的 静止电荷。是一种电能，它存留于物体表面；是 正负 电荷 在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子或离子的转换 而形 成的。静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电 现象的总称。如摩檫起电、人体起电等现象。 随着科技发展，静电现象已在静电喷涂、静电纺织、静 电分选、静电成像等领域得到广泛应用。 但在另一方面， 静电在许多领域带来重大危害和损失。 例如第一个阿波罗载人宇宙飞船由于静电放电（ ESD ） 导致爆炸，使三名宇航员丧生；在火药制造过程中由于静电 放电，造成机毁人亡的事故时有发生；
在电子工业中，随着集成度越来越高集成电路的内绝 缘层越来越薄，互连导线宽度与间距越来越小。例如 CMOS器件绝缘层的典型厚度约为0.1pm,其相应耐击穿 电压在80~100V;VMOS器件的绝缘层更薄，击穿电压在 30V;而在电子产品制造中以及运输、存储等过程中所产 生的静电电压远远超过MOS器件的击穿电压，往往会使 器件产生硬击穿或软（器件局部损伤）击穿现象。使其 失效或严重影响产品的可靠性。 为了控制和消除ESD,美国、西欧和日本等发达国家 均制定了国家、军用或企业标准或规定。从静电敏感元器 件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、调 试、半成品与成品的包装、运输等均有相应规定，对静 电防护器材的制造使用和管理也有较严格的规章制度要 求。我国也参照国际标准制定了军用和企业标准。例如 有航天部、机电部、石油部等标准。 .J.w
在电子工业中，随着集成度越来越高集成电路的内绝 缘层越来越薄，互连导线宽度与间距越来越小。例如 CMOS器件绝缘层的典型厚度约为0.1μ m，其相应耐击穿 电压在80~100V；VMOS器件的绝缘层更薄，击穿电压在 30V； 而在电子产品制造中以及运输、存储等过程中所产 生的静电电压远远超过 MOS 器件的击穿电压，往往会使 器件产生硬击穿或软（器件局 部损 伤）击穿现象。使其 失效或严重影响产品的可靠性。 为了控制和消除 ESD ，美国、西欧和日本等发达国家 均制定了国家、军用或企业标准或规定。从静电敏感元器 件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、 调 试 、半成品与成品的包装、运输等均有相应规定，对静 电防护器 材的 制造使用和管理也有较严格的规章制度要 求。我国也参照国际 标准 制定了军用和企业标准。例如 有航天部、机电部、石油部等标准
2静电敏感元器件(SSD) 对静电反应敏感的元器件称为静电敏感元器件 (SSD)。 静电敏感元器件主要是指超大规模集成电路，特别是 金属化膜半导体(MOS电路)。 根据SSD能够承受而且不至于损坏的静电极限电压 值（也可称为静电敏感度）将静电敏感元器件分为三级。 针对不同级别的SSD器件，应采取不同的静电防护 措施
2 静电敏感元器件（ SSD ） 对静电反应敏感的元器件称为静电敏感元器件 （ SSD ）。 静电敏感元器件主要是指超大规模集成电路，特别是 金属化膜半导体（ MOS 电路）。 根据 SSD 能够承受而且 不至于损坏的静电极限电压 值（也可称为静电敏感度）将静电敏感元器件分为三级。 针对不同级别的 SSD 器件，应采取不同的静电防护 措施
静电敏感元器件的分级表 级别和静电敏感度范围 元器件类型】 微波器件（肖特基垫垒二极管、点接触上极管等）、离散 1级 型MOSFET器件、声表面波(SAW)器件、结型场效应晶体管 (JFETs)、电偶合器件(CCDS)、精密稳压二极管（加载 01999V 电压稳压度<0.5%)、运算放大器(OPAMPs)、薄膜电 阻器、MOS集成电路(IC)、使用1级元器件的混合电路 超高速集成电路(UHSIC)、可控硅整流器 由试验数据确定为2级的元器件和微电警、离散型 2级 MOSFET器件、结型场效应晶体管(JFETs)、运算放大器 (OPAMPs)、集成电路(IC)、超高速集成电路 2000^3900V (UHSIC)、使用2级的元器件的混合电路、精密电阻网络 (RZ)、低功率双极型晶体管 由试验数据确定为3级的元器件和微电路、离散型MOSFET 3级 器件、运算放大器(OPAMPs)、集成电路(IC)、超高速 集成电路(UHSIC)、小信号二极管、硅整流器、低功率 400015000V 双极型晶体管、光电器件、片式电阻器、使用3级的元器 件的混合电路、压电晶体 a.a-w.8
静电敏感元器件的分级表 级别和静电敏感度范围 元器件类型 1 级 0~1999V 微波器件（肖特基垫垒二极管、点接触二极管等）、离散 型MOSFET器件、声表面波（SAW）器件、结型场效应晶体管 （JFETs）、电偶合器件（CCDS）、精密稳压二极管（加载 电压稳压度＜0.5%） 、 运算放 大器（OPAMPs）、薄膜电 阻器、MOS集成电路（IC）、使用 1 级 元器件的混合电路、 超高速集成 电路（UHSIC）、可控硅整流 器 2 级 2000~3900V 由试验数据 确定为 2 级的元器件和微电路、离散型 MOSFET器件、结型场效应晶体管（JFETs）、运算放大器 （OPAMPs）、集成电 路（IC）、超高速集成电路 （UHSIC）、使用2级的元器件的混合 电路、精密电阻网络 （RZ）、低功率双极型晶体管 3 级 4000~15000V 由试验数据确定为3级的元器件和微电路、 离散型MOSFET 器件、运算放大器（OPAMPs）、集成电路（IC）、超高速 集成电路 （UHSIC ）、小信号二极管、硅整流器、低功率 双极型晶体管、光电器件 、片式电阻器 、使用3级的元器 件的混合电路、压电晶体
3电子产品制造中的静电源 (1)人体静电 一人体活动，人与衣服、鞋、袜等物 体之间的摩檫、接触和分离等产生的静电是电子产品制 造中主要静电源之一。 人体活动产生的静电电压约0.5、2KV 空气湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还 要上升1个数量级。 人体带电后触摸到地线，会产生放电现象： 人体对静电放电会产生不同程度的电击感反应，其 反应的程度称为电击感度
3 电子产品制造中的静电源 (1) 人体静电 —— 人体活动，人与衣服、鞋、袜等物 体之间的摩檫、接触和分离等产生的静电是电子产品制 造中主要静电源之一。 人体活动产生的静电电压约 0.5 ~ 2KV 。 空气湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还 要上升1个数量级。 人体带电后触摸到地线，会产生放电现象。 人体对静电放电会产生不同程度的电击感反应，其 反应的程度称为电击感度
相对湿度对与人体活动带电关索 静电电压(y) 运动方式 环境相对湿度 环境相对湿度 60~90% 1020% 在乙烯地板上行走 250 12,000 在合成地毯上行走 15,000 35,000 在铺有地毯的工作台上滑动塑料盒 1,500 ●8,000 坐在泡沫塑料椅垫上 1,500 18,000 坐在普通椅子上 100 6,000 拿起塑料代 600 7,000 用塑料薄膜包装印制电路板 3,000 16,000 用氟里昂溶液喷洗印制板 5,000 15,000 从印制板上撕下胶带 1,500 12,000 用橡皮擦印制电路板 1,000 12,000 9w
相对湿度对与人体活动带电关系 运动方式 静电电压（ V ） 环境相对湿度 60 ~ 90% 环境相对湿度 10 ~20% 在乙烯地板上行走 250 12,000 在合成地毯上行走 15,000 35,000 在铺有地毯的工作台上滑动塑料盒 1,500 18,000 坐在泡沫塑料椅垫上 1,500 18,000 坐在普通椅子上 100 6,000 拿起塑料代 600 7,000 用塑料薄膜包装印制电路板 3,000 16,000 用氟里昂溶液喷洗印制板 5,000 15,000 从印制板上撕下胶带 1,500 12,000 用橡皮檫印制电路板 1,000 12,000
人体带电电位与电击感度 人体电位 电击感度 备注 KV 1.0 没有感觉 2.0 手指外侧有感觉，但不疼痛 2.5 有针刺感、哆嗦感，但不疼痛 4.0 有较强针刺感、手微疼痛 光暗时，拿见到放电微光 5.0 从手掌到前腕感到疼痛 6.0 手指感到刷痛后腕部有强烈电击感 7.0 手指、手掌剧痛，有麻木感 a.a-0.48
人体带电电位与电击感度 人体电位 （ KV ） 电击感度 备注 1.0 没有感觉 2.0 手指外侧有感觉，但不疼痛 2.5 有针刺感、哆嗦感，但不疼痛 4.0 有较强针刺感、手微疼痛 光暗时，拿见到放电微光 5.0 从手掌到前腕感到疼痛 6.0 手指感到剧痛后腕部有强烈电击感 7.0 手指、手掌剧痛，有麻木感
(2)工作服 化纤或棉制工作服与工作台面、坐 椅摩檫时，可在服装表面产生6000V以上的静电电压， 并使人体带电，此时与器件接触时，会导致放电，容易 损坏器件。 (③)工作鞋一橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达 1013Ω，当与地面摩檫时产生静电，并使人体带电 (4)树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放入包装中运输 时，器件表面与包装材料摩檫能产生几百伏的静电电压， 对敏感器件放电。 (⑤)用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚丙 乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、树脂等高分 子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、PCB架等都 可能因摩檫、冲击产生1~3.5KV静电电压，对敏感器 件放电。 w3w为
(2)工作服 —— 化纤或棉制工作服与工作台面、坐 椅摩檫时，可在服装表面产生 6000V 以上的静电电压， 并使人体带电，此时与器件接触时，会导致放电，容易 损坏器件。 (3)工作鞋——橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达 1013Ω ，当与地面摩檫时产生静电，并使人体带电。 (4)树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放入包装中运输 时，器件表面与包装材料摩檫能产生几百伏的静电电压， 对敏感器件放电。 (5) 用PP（聚丙烯）、PE （聚乙烯）、 PS （聚丙 乙烯）、 PVR（聚胺脂）、 PVC 和聚脂、树脂等高分 子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、 PCB 架等都 可能因摩檫、冲击产生 1~3.5KV 静电电压，对敏感器 件放电
(6)普通工作台面，受到摩檫产生静电。 (⑦)混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面的绝 缘电阻高，人体上的静电荷不易泄漏。 (8)电子生产设备和工具方面： 例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试 和检测等设备内的高压变压器、交、直流电路都会在 设备上感应出静电。如果设备静电泄漏措施不好，都 会引起敏感器件在制造过程中失效。 烘箱内热空气循环流动与箱体摩檫、CO2低温箱 冷却箱内的CO2蒸汽均会可产生大量的静电荷
(6)普通工作台面，受到摩檫产生静电。 (7)混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面的绝 缘电阻高，人体上的静电荷不易泄漏。 (8)电子生产设备和工具方面： 例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试 和检测等设备内的高压变压器、交、直流电 路都 会在 设备上感应出静电。如果设备静电泄漏措施不好，都 会引起敏感器件在制造过程中失效。 烘箱内热空气循环流动与箱体摩檫、CO2低温箱 冷却箱内的CO2蒸汽均会可产生大量的静电荷