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靜電放電及防護基礎知識
日期：2024-06-26 11:16
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摘要：一、術(shù)語(yǔ)及定義
1、靜電：物體表面過(guò)?；虿蛔愕撵o止的電荷．
2、靜電場(chǎng)：靜電在其周?chē)纬傻碾妶?chǎng)．
3、靜電放電：兩個(gè)具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場(chǎng)感應引起兩物體間的靜電電荷的轉移．靜電電場(chǎng)的能量達到一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現象就是靜電放電．
4、靜電敏感度：元器件所能承受的靜電放電電壓．
5、靜電敏感器件：對靜電放電敏感的器件．
6、接地：電氣連接到能供給或接受大量電荷的物體，如大地、船等．
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一、術(shù)語(yǔ)及定義
二、靜電的產(chǎn)生
1、靜電：物體表面過(guò)?；虿蛔愕撵o止的電荷．
2、靜電場(chǎng)：靜電在其周?chē)纬傻碾妶?chǎng)．
3、靜電放電：兩個(gè)具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場(chǎng)感應引起兩物體間的靜電電荷的轉移．靜電電場(chǎng)的能量達到一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進(jìn)行放電的現象就是靜電放電．
4、靜電敏感度：元器件所能承受的靜電放電電壓．
5、靜電敏感器件：對靜電放電敏感的器件．
6、接地：電氣連接到能供給或接受大量電荷的物體，如大地、船等．
7、中和：利用異性電荷使靜電消失．
8、防靜電工作區：配備各種防靜電設備和器材，能限制靜電電位，具有明確的區域界限和專(zhuān)門(mén)標記的適于從事靜電防護操作的工作場(chǎng)地．
二、靜電的產(chǎn)生
1、摩擦：在日常生活中，任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電，而產(chǎn)生靜電的*普通方法，就是摩擦生電．材料的絕緣性越好，越容易摩擦生電．另外，任何兩種不同物質(zhì)的物體接觸后再分離，也能產(chǎn)生靜電．
2、感應：針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動(dòng)，如將其置于一電場(chǎng)中，由于同性相斥，異性相吸，正負離子就會(huì )轉移．
3、傳導：針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動(dòng)，如與帶電物體接觸，將發(fā)生電荷轉移．
三、靜電對電子工業(yè)的影響
集成電路元器件的線(xiàn)路縮小，線(xiàn)路面積減小，耐壓降低，使得器件耐靜電沖擊能力的減弱，靜電電場(chǎng)（Static Electric Field）和靜電電流（ESDcurrent）成為這些高密度元器件的致命殺手．同時(shí)大量的塑料制品等高絕緣材料的普遍應用，導致產(chǎn)生靜電的機會(huì )大增．日常生活中如走動(dòng)、空氣流動(dòng)、搬運等都能產(chǎn)生靜電．人們一般認為只有CMOS類(lèi)的晶片才對靜電敏感，實(shí)際上，集成度高的元器件電路都很敏感．
A、靜電對電子元件的影響：
1） 靜電吸附灰塵，改變線(xiàn)路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命．
2） 因電場(chǎng)或電流破壞元件的絕緣或導體，使元件不能工作（完全破壞).
3）因瞬間的電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱，使元件受傷，雖能工作，但壽命受損．
B、靜電損傷的特點(diǎn)：
1、隱蔽性——人體不能直接感知靜電，除非發(fā)生靜電放電；但發(fā)生靜電放電，人體也不一定能有電擊的感覺(jué)，這是因為人體感知的靜電放電電壓為2-3KV．
2、潛伏性——有些電子元器件受到靜電損傷后性能沒(méi)有明顯的下降，但多次累加放電會(huì )給器件造成內傷而形成隱患，而且增加了器件對靜電的敏感性，已產(chǎn)生的問(wèn)題并無(wú)任何方法可**．
3、隨機性——電子元件什么情況下會(huì )遭受到靜電破壞呢？可以這么說(shuō)，從一個(gè)元件生產(chǎn)后一直到它損壞以前所有的過(guò)程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機性．由于靜電的產(chǎn)生和放電都是瞬間發(fā)生的，極難預測和防護．
4、復雜性——靜電放電損傷元件工作，因電子產(chǎn)品的精細，微小的結構特點(diǎn)而費時(shí)、費事、費錢(qián)，要求較復雜的技術(shù)往往需要使用掃描電鏡等精密儀器，即使如此有些靜電損傷現象也難以與其他原因造成的損傷加以區別，使人誤把靜電損傷失效當作其它失效，這是對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸咎于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺(jué)的掩蓋了失效的真正原因．
5、嚴重性——ESD問(wèn)題表面上看來(lái)只影響了制成品的用家，但實(shí)際上亦影響了各層次的制造商，如：保用費、維修及公司的聲譽(yù)等等．
6、靜電在工業(yè)生產(chǎn)中造成的危害 靜電的產(chǎn)生在工業(yè)生產(chǎn)中是不可避免的，其造成的危害主要可歸結為以下兩種機理：
其一：靜電放電（ESD）造成的危害：
（1）引起電子設備的故障或誤動(dòng)作，造成電磁干擾．
（2）擊穿集成電路和精密的電子元件，或者促使元件老化，降低生產(chǎn)成品率．
（3）高壓靜電放電造成電擊，危及人身**．
（4）在多易燃易爆品或粉塵、油霧的生產(chǎn)場(chǎng)所極易引起爆炸和火災．
其二：靜電引力（ESA）造成的危害：
（1）電子工業(yè)：吸附灰塵，造成集成電路和半導體元件的污染，大大降低成品率．
（2）膠片和塑料工業(yè)：使膠片或薄膜收卷不齊；膠片、CD塑盤(pán)沾染灰塵，影響品質(zhì)．
（3）造紙印刷工業(yè)：紙張收卷不齊，套印不準，吸污嚴重，甚至紙張黏結，影響生產(chǎn)．
（4）紡織工業(yè)：造成根絲飄動(dòng)、纏花斷頭、紗線(xiàn)糾結等危害．靜電的危害有目共睹，現在越來(lái)越多的廠(chǎng)家已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施各種程度的防靜電措施和工程．但是，要認識到，完善有效的防靜電工程要依照不同企業(yè)和不同作業(yè)對象的實(shí)際情況，制定相應的對策．防靜電措施應是系統的、**的，否則，可能會(huì )事倍功半，甚至造成破壞性的反作用．
四、ESD的含義及三種型式ESD的含義
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思．ESD是本世紀中期以來(lái)形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著(zhù)火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學(xué)科．近年來(lái)隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應用及電磁環(huán)境越來(lái)越復雜，對靜電放電的電磁場(chǎng)效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問(wèn)題越來(lái)越重視．
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思．ESD是本世紀中期以來(lái)形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著(zhù)火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學(xué)科．近年來(lái)隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應用及電磁環(huán)境越來(lái)越復雜，對靜電放電的電磁場(chǎng)效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問(wèn)題越來(lái)越重視．
1、人體型式——即指當人體活動(dòng)時(shí)身體和衣服之間的摩擦產(chǎn)生摩擦電荷．當人們手持ESD敏感的裝置而不先泄放電荷到地，摩擦電荷將會(huì )移向ESD敏感的裝置而造成損壞．
2、微電子器件帶電型式——即指這些ESD敏感的裝置，尤其是塑料件，當在自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生摩擦電荷，而這些摩擦電荷通過(guò)低電阻的線(xiàn)路非常迅速地泄放到高度導電的牢固接地表面，因此造成損壞；或者通過(guò)感應使ESD敏感的裝置的金屬部分帶電而造成損壞．
3、場(chǎng)感類(lèi)型式——即有強電場(chǎng)圍繞，這可能來(lái)之于塑性材料或人的衣服，會(huì )發(fā)生電子轉化跨過(guò)氧化層．若電位差超過(guò)氧化層的介電常數，則會(huì )產(chǎn)生電弧以破壞氧化層，其結果為短路．
4、其它還有：機器型式、場(chǎng)增強型式、人體金屬型式、電容耦合型式、懸浮器件型式．
五、靜電防護
1、接地——接地就是直接將靜電過(guò)一條線(xiàn)的連接泄放到大地，這是防靜電措施中*直接*有效的，對于導體通常用接地的方法，如人工帶防靜電手腕帶及工作臺面接地等．接地通過(guò)以下方法實(shí)施：
1）人體通過(guò)手腕帶接地．
2）人體通過(guò)防靜電鞋（或鞋帶）和防靜電地板接地．
3）工作臺面接地．
4）測試儀器、工具夾、烙鐵接地．
5）防靜電地板、地墊接地．
6）防靜電轉運車(chē)、箱、架盡可能接地．
7）防靜電椅接地．
2、靜電屏蔽——靜電敏感元件在儲存或運輸過(guò)程中會(huì )暴露于有靜電的區域中，用靜電屏蔽的方法可削弱外界靜電對電子元件的影響，*通常的方法是用靜電屏蔽袋和防靜電周轉箱作為保護．另外防靜電衣對人體的衣服具有一定的屏蔽作用．
3、離子中和——絕緣體往往易產(chǎn)生靜電，對絕緣體靜電的消除，用接地方法是無(wú)效的，通常采用的方法是離子中和（部分采用屏蔽），即在工作環(huán)境中用離子風(fēng)機等，提供一等電位的工作區域．因此在防靜電材料和防靜電設施中，均是按這三種方式派生出來(lái)的產(chǎn)品，可分為防靜電儀表，接地系統類(lèi)防靜電產(chǎn)品，屏蔽類(lèi)防靜電包裝，運輸及儲存防靜電材料，中和類(lèi)靜電消除設備，以及其它防靜電用品．
A、防靜電儀表
1、手腕帶/腳帶/防靜電鞋綜合檢測儀——用途：用于檢測手腕帶、腳帶、防靜電鞋是否符合要求．測試腳帶及防靜電鞋時(shí)，需增加一塊金屬板及儀表連接的導線(xiàn)．
2、除靜電離子風(fēng)機檢測儀——用途：定期對離子風(fēng)機平衡度和衰減時(shí)間進(jìn)行檢測及校驗以確保離子風(fēng)機工作在**的指標范圍．
3、靜電場(chǎng)探測儀——用途：測量靜電場(chǎng)以反映靜電的存在，以電壓形式讀數，用來(lái)測試環(huán)境的靜電強度．一般受環(huán)境影響和靜電瞬間特性，很難真實(shí)反映實(shí)際情況．
4、靜電屏蔽袋測試儀——用途：用于檢測靜電屏蔽袋的屏蔽效果．
5、表面電阻測量?jì)x——用途：用于測量材料表面電阻、體積電阻．
B、接地類(lèi)防靜電產(chǎn)品
1、防靜電手腕帶：廣泛用于各種操作工位，手腕帶種類(lèi)很多，建議一般采用配有1兆歐姆電阻的手腕帶，線(xiàn)長(cháng)應留有一定余量．
2、防靜電手表：需要其它防靜電措施的補救（如：增設離子風(fēng)機、戴防靜電腳跟帶等）才能取得較好的防靜電效果．建議不要大量采用佩帶防靜電手表的方式．
3、防靜電腳帶/防靜電鞋：廠(chǎng)房使用防靜電地面后，應配戴防靜電鞋帶或穿防靜電鞋，建議車(chē)間以穿防靜電鞋為主，可降低灰塵的引入．操作人員工再結合配帶防靜電手腕帶效果將會(huì )更佳．
4、防靜電臺墊：用于各工作臺表面的鋪設，各臺墊串上1兆歐電阻后與防靜電地可靠連接．
5、防靜電地板：防靜電地板分為PVC地板、聚胺脂地板、活動(dòng)地板．
6、防靜電蠟和防靜電油漆：防靜電蠟可用于各種地板表面增加防靜電功能及使地板更加明亮干凈；防靜電油漆可用于各種地板表面，也可涂于各種貨架，周轉箱等容器上．
C、屏蔽類(lèi)防靜電包裝運輸及儲存材料
1、防靜電周轉箱、防靜電元件盒：用于車(chē)間單板和部件的周轉，運輸及儲存．
2、防靜電屏蔽袋：用于單板和部件的包裝、運輸和儲存，具有一定的防潮效果．
3、防靜電膠帶：用于各種包裝箱等．
4、防靜電IC料條及IC托盤(pán)：用于生產(chǎn)車(chē)間IC元器件的儲存、搬運．禁止在使用前，露天存放IC；或拆開(kāi)包裝運輸．
5、防靜電貨架、手推車(chē)及工作臺：防靜電貨架、手推車(chē)廣泛用于電子裝配車(chē)間的單板、部件的周轉，搬運等．防靜電貨架及工作臺要有防靜地連接，手推車(chē)上的防靜電墊應有金屬鏈與防靜電地接觸．
6、防靜電工作服工作鞋：在具有靜電敏感元器件，具有一定潔凈度要求的加工車(chē)間，一般應嚴格要求員工穿戴防靜電工作服工作鞋．
7、防靜電手指套：如操作工位員工需經(jīng)常手拿工件或靜電敏感元器件時(shí)，有必要戴防靜電手指套．
D、中和類(lèi)設備：離子風(fēng)機、風(fēng)槍.
