防靜電與弱電的原理
閱讀：253發布時間：2009-4-28
談ESD防護
ESD英文為Electro Static Discharge即"靜電放電"的意思。我們都知道，不同物質的接觸、分離或相互摩擦，即可產生靜電。例如在生產過程中的擠壓、切割、搬運、攪拌和過濾以及生活中的行走、起立、脫衣服等,都會產生靜電。可見，靜電在我們的日常生活中可以說是無處不在，我們的身上和周圍就帶有很高的靜電電壓,幾千伏甚至幾萬伏。這些靜電也許對人體影響不大，但對于一些ESDS（靜電敏感元件），卻直接可以使其失去本身應有的正常性能，甚至*喪失正常功能。這樣ESD防護就非常必要了。
結合ESD的概念及工作中積累的一些經驗，我就從人、機、法、料、環五個方面來談談ESD的防護。
一談人。人體可以說是一個高靜電源，人體靜電的防護，借助的是屏蔽及釋放靜電。嚴格來說要求做到“全副武裝”，即:要戴防靜電工帽、防靜電口罩、防靜電手套、指套等, 要穿防靜電服、防靜電鞋，同時還要戴上手腕帶等來屏蔽及導走靜電。總之，盡量不要讓人的皮膚外露。
二談機器。機器也是一個高靜電源，因為機器機械部件，特別是馬達等，易產生EMI（電磁感應），所以對機器靜電的防護，也是非常必要的。對于機器靜電的防護，一般通過電磁場的消除、高靜電部位的屏蔽、機器接地等來實現。一般消磁借用的是消磁器，消除電荷用的是離子風機。
消磁器很簡單，就不作介紹，我們來看看離子風機。離子風機可產生豐富的正離子和負離子，將這些離子吹向高靜電物體，那么物體靜電將被中和。這些離子是由離子風機內部的離子發生元件，將空氣電離而產生。該離子發生元件由低電流、高電壓的變壓器來激勵空氣電離。而變壓器內又包含電流限制性電阻器，它能加強電離的穩定度及安全度。作用于不銹鋼離子發射點圓形電路上的高壓交流電使發射點頂部形成一個強烈的交變電場，就是這個電場將空氣電離，產生變極離子。當電磁場無法消除或較難消除時，我們就借助靜電屏蔽設備來屏蔽高靜電設備或設備的高靜電部位，比如，馬達，大家都知道，馬達易產生EMI，但機器要運轉又離不開馬達，所以，不防把它屏蔽起來。還有工作臺、電源線、電腦鍵盤等，都可以接用靜電屏蔽的方法來做ESD防護，這方面可用的屏蔽產品有防靜電臺墊、防靜電薄膜、防靜電簾、防靜電屏蔽袋、防靜電膠帶等。zui后，不管機器屏蔽或消磁效果如何，給機器接上ESD地線是很必要的。
三談料，即材料。用一句很的話來說，如果您的產品對靜電很敏感，那么，您的生產線上是不能有高靜電材料出現的，特別是離產品較近的區域，要盡可能用防靜電材料，比如元件盒、貨架、工作臺、運輸設備、清洗設備、化學試劑等，zui后就連您用的筆及筆記本都要用防靜電筆及筆記本，因為在您用筆時，它有可能會接觸產品。當然，如果，您的產品對靜電敏感程度不是很高，您可以酌情處理，但借助ESD實驗來證明一下，看看是否真的可以放心。
四談環，即工作區域的環境。一個良好的防靜電的工作環境對于生產來說是很重要的，這樣的環境一般這樣來建立：
首先, 建立ESD安全操作區域,即EPA（ESD Protection Area），是在相應的位置貼上ESD防護警示標志等。
其次，就是ESD安全操作區域的安置，我們從防靜電地板系統、除塵系統、接地系統及空氣的溫濕度三方面來談。防靜電地板系統，zui主要的是在普通地板上再鋪防靜電地板，一般這方面的地板有防靜電PVC地板、防靜電環氧樹脂地板等，對于防靜電地板，要求必須達到防靜電協會標準，當然，防靜電地板還必須和ESD地線連接起來。一個防ESD的工作環境，做到無塵是相當關鍵的，因為空氣中的塵埃在運動的過程中相互碰撞，也會產生ESD，如果，不除塵，到時候找起產生ESD問題的原因，就不好說了。一般我們借助除塵系統來解決這個問題。首先要求有空氣塵埃過濾系統，如:風淋室、風淋通道、貨淋室、沾塵墊、沾塵滾筒、空氣過濾器、無塵傳遞窗、無塵室風淋傳遞窗等。其次盡可能設立凈化燈具、無塵室凈化玻璃、無塵室彩鋼板天花、無塵室彩鋼板包墻角、無塵室彩鋼板包柱等。以上設備的選用，各企業要根據產品對ESD的敏感程度而定，能借鑒一下專業人士的意見。一個完善的ESD防護工作環境，建立獨立完善的ESD接地系統也是非常重要的。并且，工作場所中的各設備、工作臺面等均需接至ESD接地系統。另外，一個完善的ESD工作環境，對于溫濕度都有一定的要求，從ESD防護角度來說，濕度越高越好，但濕度太高，又會腐蝕設備，所以一般來說，40%-60%的濕度是的。當然，各企業也要根據自己公司產品的特性而定，畢竟這方面的工作做起來較繁瑣。另外，還要設立天花、墻體送風口，并且經常用除塵器對無塵室進行凈化處理等。
這樣，有了這樣的工作環境，大家想一下，人體的靜電是不是通過靜電服、靜電鞋或通過手腕帶、ESD接地系統耗散并導入大地。通過控制空氣的溫濕度環境中的靜電也通過地板系統耗散并導入大地。
當然，仔細想一下，前面將的人、機、料也應屬于環境的防護，只要把各環節的工作做好，那么，一個完善的ESD防護工作環境就建立起來了。再配合合理的操作規范，即正確的方法，就基本上過關了。
五談法。談起法，首先要明確以上四點，其實法就是建立合理的方法及規范以保證以上四點有效實現。另外，需要補充的是，當產生ESD原因不能明確時要根據生產工藝，設計相應的ESD實驗，來仔細查找產生ESD問題的原因。zui終要建立相應的ESD操作規程及紀律規范來規范生產。
當然，ESD防護系統建立起來以后，對于工作人員來說，所要做的是經常檢測這個系統，以不斷的發現有不完善的地方，并做相應的改善，以保證系統長期有效的維持其ESD的防作用。這樣，建立相應的ESD職能部門，并不斷的培養其專業技能，提高其ESD防護意識，也都是ESD防護中*的一部分。
近年來隨著科學技術的飛速發展，微電子技術的廣泛應用及電磁環境越來越復雜，ESD問題越來越嚴重，問題越來越突出，企業也越來越重視對ESD的防護。
靜電是如何產生的
物質都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負電的電子和帶正電荷的質子組成。在正常狀況下，一個原子的質子數與電子數量相同，正負平衡，所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環繞于原子核周圍，一經外力即脫離軌道，離開原來的原子兒而侵入其他的原子B，A原子因缺少電子數而帶有正電現象，稱為陽離子、B原子因增加電子數而呈帶負電現象，稱為陰離子。
造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量（如動能、位能、熱能、化學能……等）在日常生活中，任何兩個不同材質的物體接觸后再分離，即可產生靜電。
當兩個不同的物體相互接觸時就會使得一個物體失去一些電荷如電子轉移到另一個物體使其帶正電，而另一個體得到一些剩余電子的物體而帶負電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使物體帶上靜電。所以物體與其它物體接觸后分離就會帶上靜電。通常在從一個物體上剝離一張塑料薄膜時就是一種典型的“接觸分離”起電，在日常生活中脫衣服產生的靜電也是“接觸分離”起電。
固體、液體甚至氣體都會因接觸分離而帶上靜電。為什么氣體也會產生靜電呢？因為氣體也是由分子、原子組成，當空氣流動時分子、原子也會發生“接觸分離”而起電。所以在我們的周圍環境甚至我們的身上都會帶有不同程度的靜電，當靜電積累到一定程度時就會發生放電。
附：
1.什么是ESD?
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學科。近年來隨著科學技術的飛速發展、微電子技術的廣泛應用及電磁環境越來越復雜，對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。
2.靜電引燃的界限?
靜電非導體的引燃電位約30KV。國家標準《防止靜電事故通用導則》中5.2.3條指出,靜電非導體的電位低于15KV時不會引燃zui小引燃能量大于0.2mJ的可燃性氣體。但有些情況下，產生引燃的界限還要小，有的標準規定約5KV。防止人體遭受靜電非導體電擊的帶電電位約10KV以下。
3.靜電性能的參數?
物體帶電的多少常用靜電電荷量和靜電電壓表示，而測量材料如塑料、橡膠、防靜電地板（面）、地毯等的防靜電性能通常用電阻，電阻率、體積電阻率、表面電阻率、電荷（或電壓）半衰期、靜電電容、介電常數等 。但zui常用zui可靠的還是電阻及電阻率。
4.靜電對人體的影響?
若人體靜電超過2－3kV,當人接觸接地金屬時則會產生靜電電擊，若靜電電壓很高，則會對人體心理和生理造成一定的影響。
