防静电与弱电的原理
时间：2009-04-28 阅读：182
ESD英文为Electro Static Discharge即"静电放电"的意思。我们都知道，不同物质的接触、分离或相互摩擦，即可产生静电。例如在生产过程中的挤压、切割、搬运、搅拌和过滤以及生活中的行走、起立、脱衣服等,都会产生静电。可见，静电在我们的日常生活中可以说是无处不在，我们的身上和周围就带有很高的静电电压,几千伏甚至几万伏。这些静电也许对人体影响不大，但对于一些ESDS（静电敏感元件），却直接可以使其失去本身应有的正常性能，甚至*丧失正常功能。这样ESD防护就非常必要了。
结合ESD的概念及工作中积累的一些经验，我就从人、机、法、料、环五个方面来谈谈ESD的防护。
一谈人。人体可以说是一个高静电源，人体静电的防护，借助的是屏蔽及释放静电。严格来说要求做到“全副武装”，即:要戴防静电工帽、防静电口罩、防静电手套、指套等, 要穿防静电服、防静电鞋，同时还要戴上手腕带等来屏蔽及导走静电。总之，尽量不要让人的皮肤外露。
二谈机器。机器也是一个高静电源，因为机器机械部件，特别是马达等，易产生EMI（电磁感应），所以对机器静电的防护，也是非常必要的。对于机器静电的防护，一般通过电磁场的消除、高静电部位的屏蔽、机器接地等来实现。一般消磁借用的是消磁器，消除电荷用的是离子风机。
消磁器很简单，就不作介绍，我们来看看离子风机。离子风机可产生丰富的正离子和负离子，将这些离子吹向高静电物体，那么物体静电将被中和。这些离子是由离子风机内部的离子发生元件，将空气电离而产生。该离子发生元件由低电流、高电压的变压器来激励空气电离。而变压器内又包含电流限制性电阻器，它能加强电离的稳定度及安全度。作用于不锈钢离子发射点圆形电路上的高压交流电使发射点顶部形成一个强烈的交变电场，就是这个电场将空气电离，产生变极离子。当电磁场无法消除或较难消除时，我们就借助静电屏蔽设备来屏蔽高静电设备或设备的高静电部位，比如，马达，大家都知道，马达易产生EMI，但机器要运转又离不开马达，所以，不防把它屏蔽起来。还有工作台、电源线、电脑键盘等，都可以接用静电屏蔽的方法来做ESD防护，这方面可用的屏蔽产品有防静电台垫、防静电薄膜、防静电帘、防静电屏蔽袋、防静电胶带等。zui后，不管机器屏蔽或消磁效果如何，给机器接上ESD地线是很必要的。
三谈料，即材料。用一句很的话来说，如果您的产品对静电很敏感，那么，您的生产线上是不能有高静电材料出现的，特别是离产品较近的区域，要尽可能用防静电材料，比如元件盒、货架、工作台、运输设备、清洗设备、化学试剂等，zui后就连您用的笔及笔记本都要用防静电笔及笔记本，因为在您用笔时，它有可能会接触产品。当然，如果，您的产品对静电敏感程度不是很高，您可以酌情处理，但借助ESD实验来证明一下，看看是否真的可以放心。
四谈环，即工作区域的环境。一个良好的防静电的工作环境对于生产来说是很重要的，这样的环境一般这样来建立：
首先, 建立ESD安全操作区域,即EPA（ESD Protection Area），是在相应的位置贴上ESD防护警示标志等。
其次，就是ESD安全操作区域的安置，我们从防静电地板系统、除尘系统、接地系统及空气的温湿度三方面来谈。防静电地板系统，zui主要的是在普通地板上再铺防静电地板，一般这方面的地板有防静电PVC地板、防静电环氧树脂地板等，对于防静电地板，要求必须达到防静电协会标准，当然，防静电地板还必须和ESD地线连接起来。一个防ESD的工作环境，做到无尘是相当关键的，因为空气中的尘埃在运动的过程中相互碰撞，也会产生ESD，如果，不除尘，到时候找起产生ESD问题的原因，就不好说了。一般我们借助除尘系统来解决这个问题。首先要求有空气尘埃过滤系统，如:风淋室、风淋通道、货淋室、沾尘垫、沾尘滚筒、空气过滤器、无尘传递窗、无尘室风淋传递窗等。其次尽可能设立净化灯具、无尘室净化玻璃、无尘室彩钢板天花、无尘室彩钢板包墙角、无尘室彩钢板包柱等。以上设备的选用，各企业要根据产品对ESD的敏感程度而定，能借鉴一下专业人士的意见。一个完善的ESD防护工作环境，建立独立完善的ESD接地系统也是非常重要的。并且，工作场所中的各设备、工作台面等均需接至ESD接地系统。另外，一个完善的ESD工作环境，对于温湿度都有一定的要求，从ESD防护角度来说，湿度越高越好，但湿度太高，又会腐蚀设备，所以一般来说，40%-60%的湿度是的。当然，各企业也要根据自己公司产品的特性而定，毕竟这方面的工作做起来较繁琐。另外，还要设立天花、墙体送风口，并且经常用除尘器对无尘室进行净化处理等。
这样，有了这样的工作环境，大家想一下，人体的静电是不是通过静电服、静电鞋或通过手腕带、ESD接地系统耗散并导入大地。通过控制空气的温湿度环境中的静电也通过地板系统耗散并导入大地。
当然，仔细想一下，前面将的人、机、料也应属于环境的防护，只要把各环节的工作做好，那么，一个完善的ESD防护工作环境就建立起来了。再配合合理的操作规范，即正确的方法，就基本上过关了。
五谈法。谈起法，首先要明确以上四点，其实法就是建立合理的方法及规范以保证以上四点有效实现。另外，需要补充的是，当产生ESD原因不能明确时要根据生产工艺，设计相应的ESD实验，来仔细查找产生ESD问题的原因。zui终要建立相应的ESD操作规程及纪律规范来规范生产。
当然，ESD防护系统建立起来以后，对于工作人员来说，所要做的是经常检测这个系统，以不断的发现有不完善的地方，并做相应的改善，以保证系统长期有效的维持其ESD的防作用。这样，建立相应的ESD职能部门，并不断的培养其专业技能，提高其ESD防护意识，也都是ESD防护中*的一部分。
近年来随着科学技术的飞速发展，微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，ESD问题越来越严重，问题越来越突出，企业也越来越重视对ESD的防护。
静电是如何产生的
物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子儿而侵入其他的原子B，A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。
造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量（如动能、位能、热能、化学能……等）在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。
当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。
固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。为什么气体也会产生静电呢？因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。所以在我们的周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。
附：
1.什么是ESD?
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"静电放电"的意思。ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减、静电放电模型、静电放电效应如电流热（火花）效应（如静电引起的着火与爆炸）及和电磁效应（如电磁干扰）等的学科。近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题越来越重视。
2.静电引燃的界限?
静电非导体的引燃电位约30KV。国家标准《防止静电事故通用导则》中5.2.3条指出,静电非导体的电位低于15KV时不会引燃zui小引燃能量大于0.2mJ的可燃性气体。但有些情况下，产生引燃的界限还要小，有的标准规定约5KV。防止人体遭受静电非导体电击的带电电位约10KV以下。
3.静电性能的参数?
物体带电的多少常用静电电荷量和静电电压表示，而测量材料如塑料、橡胶、防静电地板（面）、地毯等的防静电性能通常用电阻，电阻率、体积电阻率、表面电阻率、电荷（或电压）半衰期、静电电容、介电常数等 。但zui常用zui可靠的还是电阻及电阻率。
4.静电对人体的影响?
若人体静电超过2－3kV,当人接触接地金属时则会产生静电电击，若静电电压很高，则会对人体心理和生理造成一定的影响。