談ESD防護(hù)

ESD英文為Electro Static Discharge即"靜電放電"的意思。我們都知道，不同物質(zhì)的接觸、分離或相互摩擦，即可產(chǎn)生靜電。例如在生產(chǎn)過程中的擠壓、切割、搬運(yùn)、攪拌和過濾以及生活中的行走、起立、脫衣服等,都會產(chǎn)生靜電?？梢?，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。這些靜電也許對人體影響不大，但對于一些ESDS（靜電敏感元件），卻直接可以使其失去本身應(yīng)有的正常性能，甚至*喪失正常功能。這樣ESD防護(hù)就非常必要了。

結(jié)合ESD的概念及工作中積累的一些經(jīng)驗(yàn)，我就從人、機(jī)、法、料、環(huán)五個方面來談?wù)凟SD的防護(hù)。

一談人。人體可以說是一個高靜電源，人體靜電的防護(hù)，借助的是屏蔽及釋放靜電。嚴(yán)格來說要求做到“全副武裝”，即:要戴防靜電工帽、防靜電口罩、防靜電手套、指套等, 要穿防靜電服、防靜電鞋，同時還要戴上手腕帶等來屏蔽及導(dǎo)走靜電?？傊?，盡量不要讓人的皮膚外露。

二談機(jī)器。機(jī)器也是一個高靜電源，因?yàn)闄C(jī)器機(jī)械部件，特別是馬達(dá)等，易產(chǎn)生EMI（電磁感應(yīng)），所以對機(jī)器靜電的防護(hù)，也是非常必要的。對于機(jī)器靜電的防護(hù)，一般通過電磁場的消除、高靜電部位的屏蔽、機(jī)器接地等來實(shí)現(xiàn)。一般消磁借用的是消磁器，消除電荷用的是離子風(fēng)機(jī)。

消磁器很簡單，就不作介紹，我們來看看離子風(fēng)機(jī)。離子風(fēng)機(jī)可產(chǎn)生豐富的正離子和負(fù)離子，將這些離子吹向高靜電物體，那么物體靜電將被中和。這些離子是由離子風(fēng)機(jī)內(nèi)部的離子發(fā)生元件，將空氣電離而產(chǎn)生。該離子發(fā)生元件由低電流、高電壓的變壓器來激勵空氣電離。而變壓器內(nèi)又包含電流限制性電阻器，它能加強(qiáng)電離的穩(wěn)定度及安全度。作用于不銹鋼離子發(fā)射點(diǎn)圓形電路上的高壓交流電使發(fā)射點(diǎn)頂部形成一個強(qiáng)烈的交變電場，就是這個電場將空氣電離，產(chǎn)生變極離子。當(dāng)電磁場無法消除或較難消除時，我們就借助靜電屏蔽設(shè)備來屏蔽高靜電設(shè)備或設(shè)備的高靜電部位，比如，馬達(dá)，大家都知道，馬達(dá)易產(chǎn)生EMI，但機(jī)器要運(yùn)轉(zhuǎn)又離不開馬達(dá)，所以，不防把它屏蔽起來。還有工作臺、電源線、電腦鍵盤等，都可以接用靜電屏蔽的方法來做ESD防護(hù)，這方面可用的屏蔽產(chǎn)品有防靜電臺墊、防靜電薄膜、防靜電簾、防靜電屏蔽袋、防靜電膠帶等。zui后，不管機(jī)器屏蔽或消磁效果如何，給機(jī)器接上ESD地線是很必要的。

三談料，即材料。用一句很的話來說，如果您的產(chǎn)品對靜電很敏感，那么，您的生產(chǎn)線上是不能有高靜電材料出現(xiàn)的，特別是離產(chǎn)品較近的區(qū)域，要盡可能用防靜電材料，比如元件盒、貨架、工作臺、運(yùn)輸設(shè)備、清洗設(shè)備、化學(xué)試劑等，zui后就連您用的筆及筆記本都要用防靜電筆及筆記本，因?yàn)樵谀霉P時，它有可能會接觸產(chǎn)品。當(dāng)然，如果，您的產(chǎn)品對靜電敏感程度不是很高，您可以酌情處理，但借助ESD實(shí)驗(yàn)來證明一下，看看是否真的可以放心。

四談環(huán)，即工作區(qū)域的環(huán)境。一個良好的防靜電的工作環(huán)境對于生產(chǎn)來說是很重要的，這樣的環(huán)境一般這樣來建立：

首先, 建立ESD安全操作區(qū)域,即EPA（ESD Protection Area），是在相應(yīng)的位置貼上ESD防護(hù)警示標(biāo)志等。

其次，就是ESD安全操作區(qū)域的安置，我們從防靜電地板系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、接地系統(tǒng)及空氣的溫濕度三方面來談。防靜電地板系統(tǒng)，zui主要的是在普通地板上再鋪防靜電地板，一般這方面的地板有防靜電PVC地板、防靜電環(huán)氧樹脂地板等，對于防靜電地板，要求必須達(dá)到防靜電協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然，防靜電地板還必須和ESD地線連接起來。一個防ESD的工作環(huán)境，做到無塵是相當(dāng)關(guān)鍵的，因?yàn)榭諝庵械膲m埃在運(yùn)動的過程中相互碰撞，也會產(chǎn)生ESD，如果，不除塵，到時候找起產(chǎn)生ESD問題的原因，就不好說了。一般我們借助除塵系統(tǒng)來解決這個問題。首先要求有空氣塵埃過濾系統(tǒng)，如:風(fēng)淋室、風(fēng)淋通道、貨淋室、沾塵墊、沾塵滾筒、空氣過濾器、無塵傳遞窗、無塵室風(fēng)淋傳遞窗等。其次盡可能設(shè)立凈化燈具、無塵室凈化玻璃、無塵室彩鋼板天花、無塵室彩鋼板包墻角、無塵室彩鋼板包柱等。以上設(shè)備的選用，各企業(yè)要根據(jù)產(chǎn)品對ESD的敏感程度而定，能借鑒一下專業(yè)人士的意見。一個完善的ESD防護(hù)工作環(huán)境，建立獨(dú)立完善的ESD接地系統(tǒng)也是非常重要的。并且，工作場所中的各設(shè)備、工作臺面等均需接至ESD接地系統(tǒng)。另外，一個完善的ESD工作環(huán)境，對于溫濕度都有一定的要求，從ESD防護(hù)角度來說，濕度越高越好，但濕度太高，又會腐蝕設(shè)備，所以一般來說，40%-60%的濕度是的。當(dāng)然，各企業(yè)也要根據(jù)自己公司產(chǎn)品的特性而定，畢竟這方面的工作做起來較繁瑣。另外，還要設(shè)立天花、墻體送風(fēng)口，并且經(jīng)常用除塵器對無塵室進(jìn)行凈化處理等。

這樣，有了這樣的工作環(huán)境，大家想一下，人體的靜電是不是通過靜電服、靜電鞋或通過手腕帶、ESD接地系統(tǒng)耗散并導(dǎo)入大地。通過控制空氣的溫濕度環(huán)境中的靜電也通過地板系統(tǒng)耗散并導(dǎo)入大地。

當(dāng)然，仔細(xì)想一下，前面將的人、機(jī)、料也應(yīng)屬于環(huán)境的防護(hù)，只要把各環(huán)節(jié)的工作做好，那么，一個完善的ESD防護(hù)工作環(huán)境就建立起來了。再配合合理的操作規(guī)范，即正確的方法，就基本上過關(guān)了。

五談法。談起法，首先要明確以上四點(diǎn)，其實(shí)法就是建立合理的方法及規(guī)范以保證以上四點(diǎn)有效實(shí)現(xiàn)。另外，需要補(bǔ)充的是，當(dāng)產(chǎn)生ESD原因不能明確時要根據(jù)生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)相應(yīng)的ESD實(shí)驗(yàn)，來仔細(xì)查找產(chǎn)生ESD問題的原因。zui終要建立相應(yīng)的ESD操作規(guī)程及紀(jì)律規(guī)范來規(guī)范生產(chǎn)。

當(dāng)然，ESD防護(hù)系統(tǒng)建立起來以后，對于工作人員來說，所要做的是經(jīng)常檢測這個系統(tǒng)，以不斷的發(fā)現(xiàn)有不完善的地方，并做相應(yīng)的改善，以保證系統(tǒng)長期有效的維持其ESD的防作用。這樣，建立相應(yīng)的ESD職能部門，并不斷的培養(yǎng)其專業(yè)技能，提高其ESD防護(hù)意識，也都是ESD防護(hù)中*的一部分。

近年來隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，ESD問題越來越嚴(yán)重，問題越來越突出，企業(yè)也越來越重視對ESD的防護(hù)。


靜電是如何產(chǎn)生的
物質(zhì)都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負(fù)電的電子和帶正電荷的質(zhì)子組成。在正常狀況下，一個原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原子核周圍，一經(jīng)外力即脫離軌道，離開原來的原子兒而侵入其他的原子B，A原子因缺少電子數(shù)而帶有正電現(xiàn)象，稱為陽離子、B原子因增加電子數(shù)而呈帶負(fù)電現(xiàn)象，稱為陰離子。

造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道，這個外力包含各種能量（如動能、位能、熱能、化學(xué)能……等）在日常生活中，任何兩個不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電。
當(dāng)兩個不同的物體相互接觸時就會使得一個物體失去一些電荷如電子轉(zhuǎn)移到另一個物體使其帶正電，而另一個體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電。若在分離的過程中電荷難以中和，電荷就會積累使物體帶上靜電。所以物體與其它物體接觸后分離就會帶上靜電。通常在從一個物體上剝離一張塑料薄膜時就是一種典型的“接觸分離”起電，在日常生活中脫衣服產(chǎn)生的靜電也是“接觸分離”起電。
固體、液體甚至氣體都會因接觸分離而帶上靜電。為什么氣體也會產(chǎn)生靜電呢？因?yàn)闅怏w也是由分子、原子組成，當(dāng)空氣流動時分子、原子也會發(fā)生“接觸分離”而起電。所以在我們的周圍環(huán)境甚至我們的身上都會帶有不同程度的靜電，當(dāng)靜電積累到一定程度時就會發(fā)生放電。

附：

1.什么是ESD?

ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應(yīng)如電流熱（火花）效應(yīng)（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應(yīng)（如電磁干擾）等的學(xué)科。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，對靜電放電的電磁場效應(yīng)如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。

2.靜電引燃的界限?

靜電非導(dǎo)體的引燃電位約30KV。國家標(biāo)準(zhǔn)《防止靜電事故通用導(dǎo)則》中5.2.3條指出,靜電非導(dǎo)體的電位低于15KV時不會引燃zui小引燃能量大于0.2mJ的可燃性氣體。但有些情況下，產(chǎn)生引燃的界限還要小，有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定約5KV。防止人體遭受靜電非導(dǎo)體電擊的帶電電位約10KV以下。

3.靜電性能的參數(shù)?

物體帶電的多少常用靜電電荷量和靜電電壓表示，而測量材料如塑料、橡膠、防靜電地板（面）、地毯等的防靜電性能通常用電阻，電阻率、體積電阻率、表面電阻率、電荷（或電壓）半衰期、靜電電容、介電常數(shù)等 。但zui常用zui可靠的還是電阻及電阻率。

4.靜電對人體的影響?
若人體靜電超過2－3kV,當(dāng)人接觸接地金屬時則會產(chǎn)生靜電電擊，若靜電電壓很高，則會對人體心理和生理造成一定的影響。