靜電放電及防護基礎知識
一. 術語及定義
1. 靜電： 物體表面過剩或不足的靜止的電荷
2. 靜電場：靜電在其周圍形成的電場
3．靜電放電：兩個具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場感應引起兩物體間的靜電電荷的轉移。靜電電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質而進行放電的現象就是靜電放電。
4.靜電敏感度：元器件所能承受的靜電放電電壓
5.靜電敏感器件：對靜電放電敏感的器件
6.接地 ：電氣連接到能供給或接受大量電荷的物體，如大地，船等.
7.中和： 利用異性電荷使靜電消失
8.防靜電工作區：配備各種防靜電設備和器材，能限制靜電電位，具有明確的區域界限和專門標記的適于從事靜電防護操作的工作場地
二、靜電的產生：
1.摩擦: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，而產生靜電的最普通方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越好，越容易是使用摩擦生電。另外，任何兩種不同物質的物體接觸后再分離，也能產生靜電；。
2. 感應： 針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如將其置于一電場中，由于同性相斥，異性相吸，正負電子就會轉移。
; 3. 傳導：針對導電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如與帶電物體接觸，將發生電荷轉移。
三、靜電對電子工業的影響
集成電路元器件的線路縮小，耐壓降低，線路面積減小，使得器件耐靜電沖擊能力的減弱，靜電電場（Static Electric
Field）和靜電電流（ESDcurrent）成為這些高密度元器件的致命殺手。同時大量的塑料制品等高絕緣材料的普遍應用，導致產生靜電的機會大增。日常生活中如走動，空氣流動，搬運等都能產生靜電。人們一般認為只有CMOS類的晶片才對靜電敏感，實際上，集成度高的元器件電路都很敏感。
A．靜電對電子元件的影響
A） 靜電吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響產品的功能與壽命。
B） 因電場或電流破壞元件的絕緣或導體，使元件不能工作（完全破壞）。
C） 因瞬間的電場或電流產生的熱，元件受傷，仍能工作，壽命受損。
B、靜電損傷的特點：
1.隱蔽性人體不能直接感知靜電，除非發生靜電放電，但發生靜電放電，人體也不一定能有電擊的感覺。這是因為人體感知的靜電放電電壓為2-3KV。
2.潛伏性有些電子元器件受到靜電損傷后性能沒有明顯的下降，但多次累加放電會給器件造成內傷而形成隱患，而且增加了器件對靜電的敏感性。已產生的問題并無任何方法可治愈。
3.隨機性電子元件什么情況下會遭受到靜電破壞呢？可以這么說，從一個元件生產后一直到它損壞以前所
有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機性。由于靜電的產生和放電都是瞬間發生的，及難預測和防護。
4.復雜性靜電放電損傷分板工作，因電子產品的精細，微小的結構特點而費時、費事、費錢，要求較復雜的技術往往需要使用掃描電鏡等精密儀器，即使如此有些靜電損傷現象也難以與其他原因造成的損傷加以區別，使人誤把靜電損傷失效當作其它失效，這是對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸咎于早期失效或情況不明的失效 ，從而不自覺的掩蓋了失效的真正原因。
5.嚴重性ESD問題表面上看來只影響了制成品的用家，但實際上亦影響了各層次的制造商，如：保用費、維修及公司的聲譽等等。
四、ESD三種型式
1.
人體型式即指當人體活動時身體和衣服之間的摩擦產生摩擦電荷。當人們手持ESD敏感的裝置而不先拽放電荷到地，摩擦電荷將會移向ESD敏感的裝置而造成損壞。
2．微電子器件帶電型式既指這些ESD敏感的裝置，尤其對塑料件，當在自動化生產過程中，會產生摩擦電荷，而這些摩擦電荷通過低電阻的線路非常迅速地瀉放到高度導電的牢固接地表面，因此造成損壞；或者通過感應使ESD敏感的裝置的金屬部分帶電而造成損壞。
3．場感類型式即有強電場圍繞，這可能來之于塑性材料或人的衣服，會發生電子轉化跨過氧化層。若電位差超過氧化層的介電常數，側會產生電弧以破壞氧化層，其結果為短路。
五、靜電防護
1. 接地
接地就是直接將靜電過一條線的連接泄放到大地，這是防靜電措施中最直接最有效的，對于導體通常用接地的方法，如人工帶防靜電手腕帶及工作臺面接地等。
接地通過以下方法實施：
1） 人體通過手腕帶接地。
2） 人體通過防靜電鞋（或鞋帶）和防靜電地板接地。
3） 工作臺面接地。
4） 測試儀器，工具夾，烙鐵接地。
5） 防靜電地板，地墊接地。
6） 防靜電轉運車，箱，架盡可能接地。
7） 防靜電椅接地。
2. 靜電屏蔽
靜電敏感元件在儲存或運輸過程中會暴露于有靜電的區域中，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和防靜電周轉箱作為保護。另外防靜電衣對人體的衣服具有一定的屏蔽作用。
3. 離子中和
絕緣體往往是易產生靜電，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（部分采用屏蔽），即在工作環境中用離子風機等，提供一等電位的工作區域。
因此在防靜電材料和防靜電設施中，均是按這三種方式派生出來的產品，可分為防靜電儀表，接地系統類防靜電產品，屏蔽類防靜電包裝，運輸及儲存防靜電材料，中和類靜電消除設備，以及其它防靜電用品。
A.防靜電儀表
1.手腕帶/腳帶/防靜電鞋綜合檢測儀－用途：用于檢測手腕帶，腳帶，防靜電鞋是否符合要求。
2.測試腳帶及防靜電鞋時，需增加一塊金屬板及儀表連接的導線。
3.除靜電離子風機檢測儀－用途：定期對離子風機平衡度和衰減時間進行檢測及校驗以確保離子風機工作在安全的指標范圍。
4.靜電場探測儀－用途：測量靜電場以反映靜電的存在，以電壓形式讀數，用來測試環境的靜電強度。一般受環境影響和靜電瞬間特性，很難真實反映實際情況。
5.靜電屏蔽袋測試儀－用途：用于檢測靜電屏蔽袋的屏蔽效果。
6.表面電阻測量儀－用途：用于測量材料表面電阻，體積電阻。
B.接地類防靜電產品
1.防靜電手腕帶：廣泛用于各種操作工位，手腕帶種類很多，建議一般采用配有1兆歐姆電阻的手腕帶，線長應留有一定余量。
2.防靜電手表：需要其它防靜電措施的補救（如：增設離子風機，戴防靜電腳跟帶等）才能取得較好的防靜電效果。建議不要大量采用佩帶防靜電手表的方式。
3.防靜電腳帶/防靜電鞋：廠房使用防靜電地面后，應配戴防靜電鞋帶或穿防靜電鞋，建議車間以穿防靜電鞋為主，可降低灰塵的引入。操作人員工再結合配帶防靜電手腕帶效果將會更佳。
4.防靜電臺墊：用于各工作臺表面的鋪設，各臺墊串上1兆歐電阻后與防靜電地可靠連接。
5. 防靜電地板：
防靜電地板分為：PVC地板、聚胺脂地板、活動地板。
防靜電蠟和防靜電油漆：防靜電蠟可用于各種地板表面增加防靜電功能及使地板更加明亮干凈
防靜電油漆可用于各種地板表面，也可涂于各種貨架，周轉箱等容器上。
C.屏蔽類防靜電包裝運輸及儲存材料
1.防靜電周轉箱、防靜電元件盒：用于車間單板和部件的周轉，運輸及儲存。
2.防靜電屏蔽袋：用于單板和部件的包裝、運輸和儲存，具有一定的防潮效果。
3.防靜電膠帶：用于各種包裝箱等
4.防靜電IC料條及IC托盤：用于生產車間IC元器件的儲存、搬運。禁止在使用前，露天存放IC；或拆開包裝運輸。
5.防靜電貨架、手推車及工作臺：防靜電貨架、手推車廣泛用于電子裝配車間的單板、部件的周轉，搬運等。防靜電貨架及工作臺要有防靜地連接，手推車上的防靜電墊應有金屬鏈與防靜電地接觸
6.防靜電工作服工作鞋：在具有靜電敏感元器件，具有一定潔凈度要求的加工車間，一般應嚴格要求員工穿戴防靜電工作服工作鞋
7.防靜電手指套：如操作工位員工需經常手拿工件或靜電敏感元器件時，有必要戴防靜電手指套。
D.中和類設備
離子風機、風槍
六、 防靜電的一般工藝規程要求
A、防靜電的常規工藝規程要求：
1、 操作者必須戴有線防靜電手腕
2、 涉及到操作靜電敏感器件的桌臺面須采用防靜電臺墊
3、 ESD敏感型器件必須用靜電屏蔽與防靜電器具轉運。
4、 準備開封、測試靜電敏感器件時必須在防靜電工作臺上進行，有條件的可配用離子空氣發生器清除空氣中的電荷5、
組裝所用的焊接設備及成形工裝設備都必須接地，焊接工具使用內熱式烙鐵，接地要良好，接地電阻要小
6、 電源供電系統要改裝用變壓器進行隔離，地線要可靠，防止懸浮地線，接地電阻小于10歐姆
7、 產品測試時，在電源接通的情況下，不能隨意插拔器件，必須在關掉電源的情況下插拔。
8、 凡ESD敏感型器件不應過早地拿出原封裝，要正確按操作，盡量不能摸ESD敏感型器件管腿。 9、 用波峰焊接時，焊料和傳遞系統必須接地。
B、在防靜電要求嚴格的場合，下列防靜電工藝要求也是常常需要的。
1、凡ESD敏感型整機進行高低溫試驗或老化試驗時，必須先對工作場地及高低溫箱進行靜電位測試，其電位不能超過安全值，否則，要進行靜電消除處理。
2、焊接好的印制電路板要作三防處理時，也要采用防靜電措施。不要用一般的刷光，超聲波清洗或
噴洗。
3、調試、測量、檢驗時所用的低阻儀器、設備（如訊號、電橋等）應在ESD敏感型器件接上電源后，
方可接到ESD敏感型器件的輸入端。
4、在ESD敏感型 測試儀器生產線上，應嚴格使用靜電電位測試監視靜電電位的變化情況，以便及
時采取靜電消除措施。
如何選用防靜電器材（-）
防靜電器材種類繁多，要合理選用才能既節省費用又能起到好的防靜電效果？
; 一、人體靜電的控制
1.什么是最常見的靜電源？
; 2.要控制人體靜電，最有效的措施是什么？
3.人穿防靜電鞋并有防靜電地墊、防靜電復合膠板或防靜電活動地板時就一定能起到好的防靜電效果？
4.人穿防靜電鞋外為什么還要穿防靜電工作服？
; 5.人穿防上靜電工作服就能起到防靜電作用嗎？
; 6. 為了更好控制人體靜電，應采取什么措施？
7.人戴上無線手環（也叫無線腕帶）能起到防靜電作用嗎？
1。什么是最常見的靜電源？
人在活動如行走，站起等活動中都會產生靜電，人體是最為常見的靜電源，因此人體的靜電防護是最為重要的。
2。要控制人體靜電，最有效的措施是什么？
要控制人體靜電，最有效的措施是讓人體與大地相“連接”即“接地”。因此，人要穿上防靜電鞋。要保持人體與大地相連，這就要求地面也是防靜電的才可以將人體的靜電導入大地，所以地面可以用防靜電地墊，防靜電復合膠板，并用防靜電接地線接好地，如經費充足，可選用防靜電活動地板，特別是在規劃設計機房廠房時可以考慮選用防靜電活動地板，如果機房廠房已定且設備也已安裝好，又不想因裝防靜電器材時對這些設備造成停產等到影響時還時選用既價格低廉施工簡單的防靜電地墊，防靜電復合膠板等。
3。人穿防靜電鞋并有防靜電地墊、防靜電復合膠板或防靜電活動地板時就一定能起到好的防靜電效果？
人穿防靜電鞋并有防靜電地墊、防靜電復合膠板或防靜電活動地板時還不一定能起到好的防靜電效果。通常人們還要穿襪子和墊鞋墊，年青人腳易出汗，這些襪子和墊鞋墊也能導靜電，但在中老年人在干燥的季節時因鞋內干燥，這襪子和墊鞋墊就不能導靜電，而且很多廠家只要求工作人員穿防靜電服和防靜電鞋，忽視了襪子和鞋墊的不利影響，使得這此防靜電鞋和防靜電地面不能發揮防靜電作用。因此在機房或廠房的入口處放置“人體綜合電阻檢測儀”，它能迅速準確檢測那些穿用不合格的防靜電鞋、襪子和墊鞋墊的人。
4。人穿防靜電鞋外為什么還要穿防靜電工作服？
人除穿防靜電鞋外還要穿防靜電工作服才能較好地控制人體靜電。因為服裝也能帶上很高的靜電，特別是現在的大部分服裝都是化纖，能產生幾千上萬伏的靜電。
5。人穿防上靜電工作服就能起到防靜電作用嗎？
不能。有實驗表明，人僅穿上防靜電工作服如不穿防靜電鞋和沒有很好的防靜電地面，防靜電效果極差。
6。為了更好控制人體靜電，應采取什么措施？
要有完善的人體防靜電設施和檢測這些設施是否有效的靜電測量儀器。
; 7.人戴上無線腕帶能起到防靜電作用嗎？
不能。無繩腕帶理論是利用電暈放電的原理來耗散一部分靜電，電暈放電也叫尖端放電，是指導體自身帶電后，通常需要電壓超過1500V，它的尖端部分會對空氣放電，以此來耗散靜電，但無繩腕帶的耗散靜
電時所需靜電電壓太高，并不適合電子行業，因為有多少電子元器件可以承受1500V以上的高壓呢。所以我們不推薦、不銷售、不生產、不使用無線腕帶。
工廠防靜電基本要求
一、靜電防護的基本原則
a、抑制靜電荷的積聚；b、迅速、安全、有效地消除已經產生的靜電荷。 二、防靜電工作區場地
１、地面材料a、禁止直接使用木質地板或鋪設毛、麻、化纖地毯及普通地板革。b、應該選用由靜電導體材料構成的地面，如防靜電活動地板或在普通地面上鋪設防靜電地墊，并有效接地。c、允許使用經特殊處理過的水磨石地面，如事先敷設地線網、滲碳或在地面噴涂抗靜電劑等。
２、接地a、防靜電系統必須有獨立可靠的接地裝置，接地電阻一般應小于10Ω，埋設與檢測方法應符合GBJ
97的要求。b、防靜電地線不得接在電源零線上，不得與防雷地線共用。c、使用三相五線制供電，其大地線可以作為防靜電地線（但零線、地線不得混接）。d、接地主干線截面積應不小于100mm2；支干線截面積應不小于6mm2；設備和工作臺的接地線應采用截面積不小于1.25mm2的多股敷塑導線，接地線顏色以黃綠色線為宜。e、接地主干線的連接方式應采用釬焊。f、防靜電設備連接端子應確保接觸可靠，易裝拆，允許使用各種夾式連接器，如鍔魚夾、插頭座等。
３、天花板材料天花板材料應選用抗靜電型材料制品，一般情況下允許使用石膏板制品，禁止使用普通塑
料制品。
４、墻壁面料 墻壁面料應使用抗靜電型墻紙，一般情況下允許使用石膏涂料或石灰涂料墻面，禁止使用普通
墻紙及塑料墻紙。
５、濕度控制a、防靜電工作區的環境相對濕度以不低于50%為宜。b、在不對產品造成有害影響前提下，允許使用增濕設備噴灑制劑或水，以增加環境濕度。c、計算機房的濕度應符合GB
2887中的有關規定，類似的機房也應符合此規定。
６、區域界限 防靜電工作區應標明區域界限，并在明顯處懸掛警示標志，警示標志應符合GJB1649規定，工作區入口處應配置離子化空氣風浴設備。
７、防靜電工作區內禁止使用及接觸易產生靜電荷的電荷源（如下表）。
油漆或浸漆表面，普通塑料貼面，普通乙烯及樹脂表面地板
塑料及普通地板革，拋光打蠟木地板。普通乙烯樹脂工作服，帽，鞋
普通滌綸，合成纖維及尼龍面料，塑料及普通膠底鞋操作工具及設備
; 普通塑料盒，架，瓶，盤用品及紙制品，普通泡沫及一般移動工具，壓縮機，噴射設備，蒸發設備等
三、電子產品防靜電設施
１、靜電安全工作臺a、靜電安全工作臺是防靜電工作區的基本組成部分，它由工作臺、防靜電桌墊、腕帶接頭和接大地線等組成。b、防靜電桌墊上應不少于兩個腕帶接頭，一個供操作人員使用，另一個供技術人員，檢驗人員或其它人員使用。c、必要時，靜電安全工作臺上應配備離子風靜電消除器。d、靜電安全工作臺上不允許堆放塑料盒（片）、橡皮、紙板、玻璃等易產生靜電的雜物，圖紙資料等應裝入防靜電文件袋內。
２、防靜電腕帶直接接觸靜電敏感器件的人員均應戴防靜電腕帶，腕帶應與人體皮膚有良好接觸，腕帶必須對人體無刺激、無過敏影響，腕帶系統對地電阻值應在106～108Ω范圍內。
３、防靜電容器在電子設備研制生產過程中，一切貯存、周轉SSD的容器（元器件袋、轉運箱、印制板架、元器件存放盒等）應具備靜電防護性能。不允許使用金屬和普通塑料容器。必要時，存放部件用的周轉箱應接地。
４、離子風靜電消除器消除絕緣材料表面的靜電荷應使用離子風靜電消除器。
５、防靜電工作服a、進入防靜電工作區或接觸SSD的人員應穿防靜電工作服，防靜電工作服面料應符合GB
12014規定。b、在相對濕度大于50%的環境中，防靜電工作服允許選用純棉制品。
６、防靜電工作鞋進入防靜電工作區或接觸SSD的人員應穿防靜電工作鞋，防靜電工作鞋應符合GB
4385的有關規定。一般情況下允許穿普通鞋，但應同時使用導電鞋束或腳跟帶。
７、防靜電運輸車轉運SSD或含有SSD的整、部件時，應采用有防靜電性能的運輸車。