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技術文章

防靜電過程
一、ESD知識介紹：
 ESD的意思“靜電釋放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge的縮寫。從原子學的角度來說，塑料、紙張和其它材料通常都是中性的。每一原子中帶正電的原子核與其周圍帶負電的電子云中和。當兩種材料，不論是通過壓力還是通過摩擦接觸分開后，電子就會游離材料的表面，從而產生靜電區。電子減少的材料表面呈正電性，而帶多余電子的材料表面呈負電性，這兩種帶電材料會吸引周圍帶相反電荷的材料以使電性中和，如果帶電材料是導電性的，則靜電荷很快會通過材料轉移到地面上，如果材料在印刷中帶電，則靜電荷會轉移到機器表面。如果材料是絕緣體，則靜電荷會在幾個小時、幾周甚至幾個月以后逐漸漏掉
 
二、靜電的產生：
 靜電是一種客觀的自然現象，產生的方式多種，如接觸、摩擦等。靜電的特點是高電壓、低電量、小電流和作用時間短的特點。靜電就是一個靜止不動的帶電電荷，靜電大多數通常是由于摩擦和分離造成的，摩擦引起熱，促使材料內部中的分子活躍起來，然后兩種物質被分離，電子從一種物質轉移到其它物質就可能發生了。
 
當電子轉移，缺乏或過多電子能創造一個電場，這個電場就是我們所知靜電。這個靜電場數量產生依賴于摩擦或分離的物質，依賴于摩擦或分離的數量，以及周圍環境的相對濕度。
 在原子之間很容易轉移電子（或電荷）的物質稱之為導體。那些不能轉移電子（或電荷）的物質稱之為絕緣體。不論導體還是絕緣體在靜電作用下都可能帶電荷。
 人體自身的動作或與其他物體的接觸，分離，摩擦或感應等因素，可以產生幾千伏甚至上萬伏的靜電。
 靜電在多個領域造成嚴重危害。摩擦起電和人體靜電是電子工業中的兩大危害。
 生產過程中靜電防護的主要措施為靜電泄露、耗散、中和、增濕，屏蔽與接地。
 人體靜電防護系統主要有防靜電手腕帶，腳腕帶，工作服、鞋襪、帽、手套或指套等組成，具有靜電泄露，中和與屏蔽等功能。 
 靜電防護工作是一項長期的系統工程，任何環節的失誤或疏漏，都將導致靜電防護工作的失敗。
 三、靜電的危害：
 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。平時可能體會不到，人走過化纖的地毯靜電大約是35000伏，翻閱塑料說明書大約7000伏，對于一些敏感儀器來講，這個電壓可能會是致命的危害。
 
靜電學主要研究靜電應用技術，如靜電除塵、靜電復印、靜電生物效應等。更主要的是靜電防護技術，如電子工業、石油工業、兵器工業、紡織工業、橡膠工業以及興航與軍、事領域的靜電危害，尋求減少靜電造成的損失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，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，已經成為一個迫切需要解決的問題。一方面，一些電阻率很高的高分子材料如塑料,橡膠等的制品的廣泛應用以及現代生產過程的高速化,使得靜電能積累到很高的程度,另一方面，靜電敏感材料的生產和使用, 如輕質油品, 火藥, 固態電子器件等,工礦企業部門受靜電的危害也越來越突出,靜電危害造成了相當嚴重的后果和損失。它可以在不經意間將昂貴的電子器件擊穿，造成電子工業年損失達上百億美元。在興航工業，靜電放電造成火箭和衛星發射失敗，干擾興航飛行器的運行。1967年7月29日，美國Forrestal航空母艦上發生嚴重事故，一家A4飛機上的導彈突然點火，造成了7200萬美元的損失，并損傷了134人，調查結果是導彈屏蔽接頭不合格，靜電引起了點火。1969年底在不到一個月的時間內荷蘭、挪威、英國三艘20萬噸超級油輪洗艙時產生的靜電引起相繼發生爆炸。
 我國近年來在石化企業曾發生30多起因靜電造成了嚴重火災爆炸事故。許多工業發達國家都建立了靜電研究機構，我國從60年代末開始開展了一些靜電研究工作，80年代開始以來,我國的靜電研究發展極為迅速。1981年成立了中國物理學會靜電專業委員會并召開了弟、一次全、國靜電學術會議,全、國性的和各地方的靜電學術會議不斷召開，靜電研究和應用的范圍也越來越廣,科研隊伍不斷壯大。
 四、靜電例子：
 靜電在某些形式下是很容易看得見，電荷能夠對你每天工作中接觸的電子元氣件起作用。不幸的是，這些作用是非常危險并且不是那么顯而易見。
 典型的靜電電壓
 你每日所做的很多常規活動可能在你身體上產生電荷，它是對你的元氣件有潛在的危害。 
 靜電釋放作用的損失
 你可以感覺到3000伏靜電放電并且僅感覺到靜電在閃電，但是很小的電荷就可以損害你的半導體元氣件。在你的設備上使用的很多元氣件只用小于1000伏電壓就可被損壞掉，一些還低于10伏電壓就可被損壞掉。
 靜電釋放破壞的類型
 靜電對于元氣件的損壞有潛在失敗形式或災難性的失敗形式。
 1．潛在失敗形式-------結果導致門限泄漏。
 2．災難性失敗形式-------發生有兩種形式（直接的和潛在的）。
 當直接災難性失敗模式發生時，一個元氣件在某點上是被擊穿，它將再也不能起到作用。這種靜電放電損毀類型既簡單易發現，因在測試中它通常能被測到。
 當潛在失敗發生時，靜電放電使元氣件對于某點上削弱或受傷，在測試中，它將仍然可以通過。但是，長時間受傷的元氣件會引起不、良的表現，導致系統失敗。因為潛在失敗發生是在后面的檢查或是在公司的控制范圍內，這個修理成本是非常高的，不僅這種類型損傷很難發現，它將幾次影響貴司產品的聲譽，當混亂失敗模式發生時，一個靜電釋放引起一個電流漂移，它不是引起整個意義上的失敗。但是，在使用時可能斷斷續續地導致門限泄漏，以致引起軟件損失或儲存不正確信息?；靵y或潛在失敗模式可能通過貴司質量控制的測試項目，因為它不可能通過正常測試程序被察覺到、感覺到或看到。就好象你將不會在一個被污染的手術室里進行外科手術那樣，在沒有充足的防靜電保護措施下，你應該永不接觸、組裝或修理電子裝配。
 五、防靜電控制方法：
 1.接地
 接地對于減少在導體上產生的靜電荷是非常重要的，人體是導體，并且是主要靜電產生的發源地。因此，我們必須減少在接觸敏感防靜電元件或組件的人身上產生的靜電荷。預防在人體上產生靜電是通過人體接地。
 幾種個人接地裝置
 在工業中，手腕帶是常用的接地裝置。手腕帶將可靠且有效地排走你身體上的靜電荷，合理地發揮一個手腕帶的作用需要合理地接觸皮膚。一個臟的或松的手腕帶可能保留著漏走的靜電荷，使防靜電控制失效。導電的鞋類或腳接地可以被使用或補充手腕帶不足。 
 工作站接地裝置
 
導電或靜電耗散工作表面是一個靜電可靠工作站必不可少的一部份，特別是那些用手組裝發生的地方，當使用手腕帶，對于干凈工作表面并且合適地接到一個公共點上接地是必要的，導電或靜電耗散材料能夠產生靜電荷，但是當合適地把他們接地后，他們可以有效地漏走靜電荷。
 2.隔離
 下一個概念是在儲存或運輸過程中隔離元氣件和組件。從帶電物體或帶電靜電場中隔離出來。在儲存或運輸過程中，絕緣體是較好的方式來阻止靜電釋放損傷發生。既然接地不能排走靜電荷或絕緣體，它是有必要從他們中隔離敏感元氣件和組件。在靜止工作、出貨、搬運區域減少常規塑膠和其它類型的絕緣體是好方法從絕緣體中隔離產品。隔離也可通過限止進入整個工作區域或工作站來完成。
總結，我們利用這個事實，靜電荷不能進入由導體材料或導體層做成的容器。這個效應被稱作法拉弟杯效應。在儲存和運輸電子元氣件或裝載線路板時，確保有近似法拉弟杯特性的容器被使用，這些容器將會從靜電釋放擊傷當中隔離出來。
 法拉弟杯
 這種類型法拉弟杯通常用在控制靜電釋放，它是金屬袋、導電袋、有蓋的周轉盒，這些法拉弟杯可以攜帶這些在表面上的靜電荷并且在打開之前將它移走。
 3.中和
 由于接地和隔離將不能從絕緣體諸如人工合成的布或常規塑膠當中釋放電荷，所以中和就顯得重要了。從絕緣體中中和或移走在制程工作中自然產生的電荷，稱之為電離。離子是存在于空氣中簡單帶電物質，離子是由于自然能源物質產生的，它包括太陽光、照明、露天為焰和輻射。 
 我們可以通過離子發生器人造成萬上億的離子，離子發生器使用高電壓產生一個平衡的混合帶電離子，并且用風扇幫助離子漂移到物體上或區域里中和。離子化可以在八秒鐘內中和在絕緣體上的靜電荷，因此可以減少他們潛在的引起的傷害。通過離子化中合不是接地或隔離的替代品，離子化僅減少靜電釋放事故發生的可能性或風險。 
 4.預防

預防是你另外一個重要措施或重要裝置。這是在靜電釋放控制中關鍵的因素。其它人或你在與電子元氣件接觸的工作中必須意識到靜電釋放的危險，理解它們，適應它們將比任何靜電釋放控制材料都值得注意重要的事情。


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