電子產(chǎn)品的靜電防護技術(shù)

郭以恒

摘 要本文通過考察人類對靜電的研究歷史，闡明靜電產(chǎn)生的理論依據(jù)，通過對身邊發(fā)生的靜電現(xiàn)象進行測量，積累數(shù)據(jù)，掌握靜電對電子產(chǎn)品的影響，從而找到控制干預(yù)措施，最終得出有價值的結(jié)論：可以通過采用靜電接地、離子中和、靜電屏蔽、光照射及避免尖端放電等方法消除電子產(chǎn)品的靜電，采取可靠的靜電防護措施，為電子產(chǎn)品提供安全有效保障。

【關(guān)鍵詞】靜電 測量 靜電防護靜電接地 離子中和 靜電屏蔽 避免尖端放電

1 靜電的認(rèn)知

靜電研究源遠流長，人類很早以前就開始了對靜電的研究，大體經(jīng)歷了：觀察記載、定性研究、定量研究的階段。

1.1 人類發(fā)現(xiàn)靜電

公元前585年，古希臘哲學(xué)家塔勒斯發(fā)現(xiàn)用絲綢、法蘭絨摩擦琥珀能吸引輕小物體，成為有歷史記載的第一個靜電實驗者。

公元前20年左右，西漢末期的《春秋緯·考異郵》中記載“碡（玳）瑁吸楮”（玳瑁吸引細小物體）的現(xiàn)象。

公元三世紀(jì)，西晉張華在《博物志》中記載了摩擦起電引起放電的現(xiàn)象“今人梳頭、解著衣時，有隨梳、解結(jié)有光者，也有咤聲”（指梳頭或脫衣時因摩擦起電而發(fā)出閃光和噼啪之聲）。

1.2 靜電的定性研究階段

電學(xué)之父、英國著名的醫(yī)生、物理學(xué)家吉爾伯特（1544～1603）發(fā)現(xiàn)物質(zhì)普遍具有經(jīng)摩擦后吸引輕小物體的性質(zhì)，稱其為“帶電體”，還發(fā)明了世界上第一個可供試驗用的驗電器。

英國發(fā)明家斯蒂芬·格雷（1666—1736）通過實驗區(qū)分了導(dǎo)電和非導(dǎo)電物，并證明了人體是導(dǎo)電體。

1.3 靜電的定量研究階段

1785年，法國工程師、科學(xué)家?guī)靵瞿軌蛑苯訙y量出不同距離下電荷間微小的靜電力，確立了平方反比定律—庫侖定律，為靜電學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

隨著靜電理論的進一步完善，靜電的產(chǎn)生過程完全清晰：組成物質(zhì)的基本粒子是原子，原子由原子核和核外電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電，電子帶負(fù)電，整個原子對外不顯電性。不同物質(zhì)摩擦?xí)r，電子在物體間發(fā)生轉(zhuǎn)移，得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物質(zhì)帶正電，這就是摩擦產(chǎn)生靜電的實質(zhì)。

后經(jīng)研究表明物體在摩擦、剝離、碰撞或撞擊、電子射出、光線照射、感應(yīng)、傳遞等情況下都可以產(chǎn)生靜電。

2 靜電的測量

在弄清靜電的存在之后，人類發(fā)明了各種儀器來測量靜電，目前市面上有各種各樣用來測量靜電的儀器，我們可以使用靜電測量儀表來測量靜電電壓、靜電極性等等。

靜電測量的主要參數(shù)有以下幾項：

2.1 電荷量

靜電的實質(zhì)是存在剩余電荷，電荷是所有的有關(guān)靜電現(xiàn)象本質(zhì)方面的物理量。在測量防靜電服的性能時測量其帶電電荷量，測量物體的帶電電量可用法拉第簡和靜電計及靜電電容測量。

2.2 靜電電壓

測量靜電電壓的儀表通常分為接觸式和非接觸式。

2.3 電阻和電阻率

檢測材料的電阻和電阻率是判定其防靜電性能的重要方法。

通過測量我們得到了下面的數(shù)據(jù)：

對于一般元器件的損壞電壓：射頻器件為1-5V，MR-HEADS為5V，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100V，可編程只讀存儲器100V，OP AMP 為190V，一般發(fā)光二極管200V。

3 靜電的危害

靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用增多， 固態(tài)電子器件受靜電的危害越來越突出，據(jù)粗略統(tǒng)計，每年因靜電危害造成的損失，美國約100億美元，英國約20億英鎊，日本電子元器件的不合格品中不少于45%的危害是因為靜電放電（ESD）造成的，這還不包括潛在的損失，于是引起了世界科學(xué)家對靜電防護的廣泛關(guān)注。

靜電對電子產(chǎn)品生產(chǎn)造成的危害：

（1）靜電吸附灰塵，降低元器件絕緣電阻（縮短壽命）。

（2）靜電釋放（ESD）破壞，造成電子元件不能工作。

（3）靜電放電產(chǎn)生的電磁場幅度很大（達幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對電子產(chǎn)品造成干擾甚至損壞（電磁干擾）。

4 靜電防護的途徑和方法

靜電是種自然現(xiàn)象，不能完全避免，但是我們可以通過采取措施降低靜電危害，以達到靜電防護的目的。我們主要考慮以下幾個方法：

4.1 靜電接地法

把靜電引導(dǎo)入大地，使放電體安全對地泄放。物體可分為靜電導(dǎo)體、靜電亞導(dǎo)體和絕緣材料三種，對于前二種只要用一根導(dǎo)線把它接地就能把它上面的電荷引導(dǎo)入大地，泄放導(dǎo)體上集聚的電荷，這是防靜電措施中最直接最有效的。導(dǎo)體常用的接地方法有：帶防靜電手腕及工作表面接地等。

4.2 離子中和法

利用靜電消除器，通過電離空氣中的分子產(chǎn)生異性電荷的離子與帶電體上的電荷中和。對絕緣體靜電的消除，用接地方法是無效的，通常采用的方法是離子中和，即在工作環(huán)境中使用離子風(fēng)機、離子氣槍。

4.3 靜電屏蔽法

靜電敏感元件曝露于有靜電的區(qū)域，用靜電屏蔽的方法可削弱外界靜電對電子元件的影響。最通常的方法是用靜電屏蔽袋作為保護。

5 電子產(chǎn)品靜電防護技術(shù)

5.1 防止靜電的環(huán)境控制

5.1.1 濕度控制

在不導(dǎo)致腐蝕生銹或其他危害的前提下，盡量加大濕度。當(dāng)室內(nèi)空氣相對濕度在30%以下時，有利于產(chǎn)生靜電，在45%以上時，不易產(chǎn)生靜電；

5.1.2 溫度控制

在可能條件下盡量降低溫度，包括環(huán)境溫度和物體接觸溫度；

5.1.3 塵?？刂?/p>

需配備專門清潔工實時進行地面墻面等清潔，對于一些設(shè)備工具等需要按計劃定期進行清潔除灰。

5.2 嚴(yán)格的防靜電管理

（1）在有產(chǎn)生靜電導(dǎo)致電擊危險或其他事故的場所采取靜電防護措施，對各種靜電裝置應(yīng)定期維修保養(yǎng)和檢測。

（2）在入口處配備靜電的門簾、扶手及靜電檢測儀，工房地面、工作臺面、椅子、腳踏等鋪設(shè)防靜電材料。

（3）生產(chǎn)工房內(nèi)作業(yè)的人員，穿戴防靜電工作服、防靜電鞋襪、戴防靜電手套等，并經(jīng)靜電檢測合格后方可進入，人體對地電阻值為1.0×104--1.0×108Ω。

（4）生產(chǎn)工房內(nèi)的空氣相對濕度不應(yīng)低于60%。

6 結(jié)論

在靜電安全區(qū)域使用或安裝靜電敏感元件，用靜電屏蔽器運送及存放靜電敏感元件或電路板，定期檢測所安裝的靜電防護系統(tǒng)是否操作正常，確保操作人員明白及遵從防靜電管理，可以有效消除電子產(chǎn)品的靜電，為電子產(chǎn)品的安全提供有效保障。

參考文獻

[1]劉尚合，武占成.靜電放電及危害防護[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004.

身份證號：130104200005021238