靜電與靜電防護(hù)措施探究

田 賽

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，陜西 寶雞721000）

1 靜電的概念

靜電，顧名思義，就是指的靜止的、不流動(dòng)的電荷。我們知道物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的。原子分為原子核和核外電子，電子環(huán)繞原子核做高速圓周運(yùn)動(dòng)。原子核帶正電，核外電子帶負(fù)電。在一般情況下，原子核的正電荷數(shù)量與核外電子的負(fù)電荷數(shù)量相等。所以對(duì)外不顯電性。但在受到外力作用時(shí)，這種平衡有可能被打破，此時(shí)電子脫離原子核束縛而顯負(fù)電性，而原子因?yàn)槭ル娮语@正電性。當(dāng)這種只帶一個(gè)極性的電荷積聚在某個(gè)物體上時(shí)就形成靜電。電荷有正、負(fù)兩種電荷。那么靜電現(xiàn)象也就分為正靜電和負(fù)靜電。隨著靜電的增加，靜電在其周圍形成靜電場(chǎng)，當(dāng)靜電電場(chǎng)的能量增加到一定范圍后，就能擊穿其介質(zhì)而對(duì)外放電。比如是我們?nèi)粘Ｒ?jiàn)到火花放電現(xiàn)象，人體容易帶上靜電，當(dāng)接觸他人或金屬導(dǎo)電體時(shí)就會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象。冬天空氣干燥的夜晚當(dāng)人脫下化纖一類衣服時(shí)，能看到火花和聽(tīng)到響聲，這是化纖衣物與人體摩擦人體帶上正靜電的原因。

2 靜電的產(chǎn)生

靜電主要是由以下幾種方式產(chǎn)生，1）摩擦，因不同材料的物體接觸后再分離，由于不同原子核對(duì)電子的束縛能力不同，當(dāng)兩種不同材料物質(zhì)接觸或者摩擦?xí)r，外圍電子將轉(zhuǎn)移到束縛能力大的一方，導(dǎo)致一材料帶正電，另一材料帶負(fù)電。2）傳導(dǎo)，因?yàn)樵趯?dǎo)體而言，電子能在他的表面自由移動(dòng)。當(dāng)與帶電體接觸時(shí)，電子會(huì)從發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致兩者電荷平衡，從而形成靜電現(xiàn)象。3）感應(yīng)，這里的感應(yīng)是指鄰近電場(chǎng)的感應(yīng)，對(duì)于導(dǎo)體，電子在導(dǎo)電材料表面自由移動(dòng)，若將該導(dǎo)體放置在另一個(gè)靜電場(chǎng)中，由于同性電荷相互排斥，異性電荷相互吸引，正、負(fù)離子就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移，該導(dǎo)體因靜電場(chǎng)感應(yīng)導(dǎo)致正、負(fù)電荷不平衡而形成帶電。

一般情況下，電導(dǎo)率越小的非導(dǎo)體越容易產(chǎn)生靜電，此時(shí)產(chǎn)生的靜電荷不容易排出。其泄露時(shí)間能達(dá)到秒、時(shí)、日數(shù)量級(jí)。而對(duì)于導(dǎo)體，即使產(chǎn)生靜電也能由導(dǎo)體對(duì)外排出電荷。若導(dǎo)體外殼與大地等絕緣，此時(shí)導(dǎo)體上也能靜電帶電。另外，濕度對(duì)靜電產(chǎn)生的作用也很大，濕度為10%～20%時(shí)產(chǎn)生的靜電比濕度為70%～90%時(shí)要強(qiáng)8-40倍。

3 靜電的利用和危害

利用靜電感應(yīng)、高壓靜電場(chǎng)的氣體放電等效應(yīng)和原理，實(shí)現(xiàn)多種加工工藝和加工設(shè)備。在電力、機(jī)械、輕工、紡織、航空航天以及高技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。人們利用靜電吸塵的原理制造出吸塵器。它是利用靜電場(chǎng)的作用,使氣體中懸浮的塵粒帶電而被吸附，并將塵粒從煙氣中分離出來(lái)而將其去除。這是靜電應(yīng)用的主要方面，可用于各種工廠的煙氣除塵。利用物體容易產(chǎn)生靜電的基本原理制造的復(fù)印機(jī)，它是利用光電導(dǎo)敏感材料在曝光時(shí)按影像發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移而存留靜電潛影，經(jīng)一定的干法顯影、影像轉(zhuǎn)印和定影而得到復(fù)制件。

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，靜電放電造成的危害被越來(lái)越多的關(guān)注和研究。靜電的危害很多，它的第一種危害來(lái)源于帶電體的互相作用。在印刷廠里，紙頁(yè)之間的靜電會(huì)使紙頁(yè)粘合在一起，難以分開(kāi)，給印刷帶來(lái)麻煩；在制藥廠里。由于靜電吸引塵埃，會(huì)使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的純度；在放電視時(shí)熒屏表面的靜電容易吸附灰塵和油污，形成一層塵埃的薄膜，使圖像的清晰程度和亮度降低。靜電的第二大危害，是有可能因靜電火花點(diǎn)燃某些易燃物體而發(fā)生爆炸。漆黑的夜晚，人們脫尼龍、毛料衣服時(shí)，會(huì)發(fā)出火花和“叭叭”的響聲，這對(duì)人體基本無(wú)害。在煤礦，則會(huì)引起瓦斯爆炸，會(huì)導(dǎo)致工人死傷，礦井報(bào)廢。靜電放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，過(guò)大的電壓和電流，對(duì)于靜電敏感級(jí)度低的產(chǎn)品，他能導(dǎo)致其自身內(nèi)部絕緣層的擊穿。而且，對(duì)電子設(shè)備、電子產(chǎn)品也會(huì)造成干擾而導(dǎo)致誤動(dòng)作，從而導(dǎo)致元器件的內(nèi)部燒傷或短路。

4 靜電敏感產(chǎn)品的分級(jí)

靜電敏感度是為定量描述不同元件的相對(duì)敏感程度進(jìn)行敏感度分類。敏感層次分為多層次是為制定先進(jìn)的ESD防護(hù)措施提供原始資料，這些措施用于對(duì)更敏感器件的廣泛的防護(hù)。大部分敏感度試驗(yàn)都是以人體模型為根據(jù)以便使得結(jié)果與其它模型相關(guān)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電子產(chǎn)品防靜電放電控制大綱》的分級(jí)方法：靜電敏感度介于0～1999V的元器件為1級(jí)；介于2000～3999V的元器件為2級(jí)；介于 4000～15999V的為3級(jí)；靜電敏感度為16000V或16000V以上的元器件、組件和設(shè)備被認(rèn)為是非靜電敏感產(chǎn)品。一般所指的電子產(chǎn)品的防靜電保護(hù)是針對(duì)1、2級(jí)敏感產(chǎn)品，在電子產(chǎn)品中所使用的薄膜電阻、半導(dǎo)體器件等一般都是靜電敏感元件，使用中要選擇最合適的靜電敏感產(chǎn)品，選用恰當(dāng)。為提供靜電防護(hù)提供依據(jù)。

5 靜電防護(hù)措施

在電子產(chǎn)品的操做中，要進(jìn)行靜電防護(hù)，首先要降低靜電產(chǎn)生的可能性。盡可能的減少物體之間的相互摩擦。盡量不要讓物體間頻繁的接觸或者分離。保持物體整潔，靜電也不容易產(chǎn)生。對(duì)于帶電的導(dǎo)體或者其絕緣的部分，可以采取金屬屏蔽措施。對(duì)于較大的機(jī)器、設(shè)備來(lái)說(shuō)，保護(hù)接地是防止靜電作用的最有效的辦法。然而，物體表面產(chǎn)生靜電是不可避免的事情，不管物體是由于接觸、傳導(dǎo)產(chǎn)生靜電，或者是感應(yīng)產(chǎn)生的靜電。消除靜電的方法一般包含：（1）在電子器件內(nèi)加入保護(hù)性線路，這種方法在高集成、高密度的集成電路中不易實(shí)現(xiàn)，且保護(hù)電路會(huì)對(duì)原電路造成干擾；（2）安裝靜電控制設(shè)備，此方法被廣泛采用。最常見(jiàn)的是保護(hù)接地，將人體上的靜電通過(guò)導(dǎo)體接地泄露給大地。手腕帶是最常用的接地裝置。手腕帶將安全且有效地排走人身體上的靜電荷，合理地發(fā)揮一個(gè)手腕帶的作用需要合理地接觸皮膚。一個(gè)臟的或松的手腕帶可能保留著漏走的靜電荷，使防靜電控制失效皮膚干燥的工人必須擦拭防靜電潤(rùn)手霜，使人體與手腕帶之間達(dá)到更好釋放靜電的路徑。導(dǎo)電的鞋類或腳接地可以被使用或補(bǔ)充手腕帶不足。接地還包括工作臺(tái)面接地，對(duì)接觸大規(guī)模集成電路和敏感器件的工作臺(tái)，一般鋪一層靜電橡膠，靜電橡膠與防靜電接地線相連以起到靜電防護(hù)的作用。實(shí)驗(yàn)室靜電保護(hù)還包括測(cè)量工具接地、防靜電板接地，在計(jì)算機(jī)房實(shí)驗(yàn)室中，安全區(qū)內(nèi)的地面應(yīng)鋪設(shè)防靜電橡膠，泄露人體靜電和防止摩擦等原因產(chǎn)生的靜電。每塊防靜電板要有兩個(gè)以上接地點(diǎn)以保證連接可靠。鋪設(shè)完畢后用電阻儀測(cè)量對(duì)地電阻是否正常。采用靜電屏蔽措施，靜電敏感元件工作在靜電場(chǎng)區(qū)域中時(shí)，用靜電屏蔽袋保護(hù)敏感元器件不受靜電場(chǎng)力的作用。

靜電受環(huán)境的影響很大。實(shí)驗(yàn)室中要有防靜電工作臺(tái)、防靜電電烙鐵、臺(tái)墊，再要求較高的實(shí)驗(yàn)室中，還必須地面鋪設(shè)防靜電地坪，對(duì)于操作人員應(yīng)穿戴防靜電工作服。防靜電服。整個(gè)實(shí)驗(yàn)室濕度控制要合適，一般應(yīng)大于65%，并適當(dāng)?shù)膶⑹覂?nèi)溫度提高。

6 靜電防護(hù)的管理

實(shí)驗(yàn)室操作過(guò)程而言，應(yīng)編寫具體操作規(guī)范來(lái)確保靜電保護(hù)有效實(shí)施。無(wú)關(guān)人員不得隨意進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，對(duì)所用的材料、工具等裝進(jìn)防靜電塑料袋保存。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，防靜電是個(gè)重要的工作，只有做好電子產(chǎn)品各個(gè)環(huán)節(jié)的靜電防護(hù)工作，才能將靜電的危害性降到最低。我們應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到靜電的危害，并重視靜電防護(hù)的研究、探索和實(shí)際應(yīng)用。

［1］孫可平.電子工業(yè)靜電放電防護(hù)與控制技術(shù)[M].大連海事大學(xué)出版社,2007.