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1、靜電知識及其防護技術講義,工務處：Kevin huang,前 言,靜電防護技術即ESD培訓內容,ESD是什么意思? ESD是代表英文Electro Static Discharge即“静电放电“的意思。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（）及电磁兼容性（）问题越来越重视。,ESD培训是顺利实施静电防护的前提和基础, 它对于静电的防护起着相当重要的作用,是防静电防护的软件。对
2、人员进行周期性的ESD培训是静电防护的重要组成部分。国内外大多数防静电控制大纲标准都对培训有一定的要求。 周期性的ESD培训包括两个方面的内容，即初始的基础培训和为强化大纲要求所需要的继续培训，并且适用于各职能部门和要素。培训要求的调整依赖于所学习的课程，新发展的概念和新的标准，以及新的防护措施和测量仪器设备等。培训内容的要求是不断发展.,静 电 培 训 的 重 要 性,培训的對象 管理部门,相關職能單位,流水线管理人員,工人,技术员等都应该受到培训。最新的美国国家标准和国际静电放电协会标准（ANSI/ESD S20.20-1999）把静电培训计划和培训要求及认证专门列出一节。静电培训的重点在
3、领导管理人员、流水线管理人员和工程技术三种人，但内容和要求各不相同。对于领导和管理人员，除要求懂得静电安全管理要求外，对静电基本知识、防静电工作区的要求、静电敏感标记等也应有所了解。而对设计师、现场工程师、维修技术人员等对静电就要有全面的了解。目前，我国各类院校除少数专业有静电专业研究生课程外，中专、大专及本科均没有开设静电专业课程，仅是物理的电学中介绍了有关静电基本原理一些知识。但是只要有了这个基础，您就能学好静电防护基本知识!,ESD 防护工作的意义 近半年世纪以来ESD在工业部门所造成了着火、爆炸等事故。仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美圆，因此，防护对于减少损失、提高产品质量
4、与生产效率具有非常重要意义。,70前代以前，很多静电问题都是由于人们没有ESD意识而造成的，即使现在也有很多人怀疑ESD会对电子产品造成损坏。这是因为大多数损害发生在人的感觉以下,因为人体对静电放电的感知电压约为3，而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被损坏后没有明显的界限，把元件安装在PCB上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑ESD，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性明显下降。,为什么要提高ESD防护意识,a静电学基础知识 b静电控制的基本
5、原理与途径 c静电安全管理与技术要求 d静电防护操作技能 e静电防护设施器材、设备仪器的基本性能与使用知识 f静电测量的基本原理 g. 静电防护标准的内容要求 对不同行业的，如电子行业、石油化工及火炸药行业应增加相关专业的内容 如对于电子行业应增加 电子元器件静电防护设计技术 静电敏感电子产品的分类与静电放电敏感度测量方法 静电防护包装知识 静电损伤失效分析技术 防静电工作区的设置与要求 静电敏感标记与符号的识别等,培 训 内 容,你知道吗，你身上和你周围就带有很高的静电电压，几百伏、几千伏甚至几万伏。特别是在干燥的季节当你脱衣服或用手去触摸金属体时会产生电击感，此时你带静电达几千伏至几万伏以
6、上。 静电学是十八世纪以前以库仑定律为基础建立起的以研究静止电荷及场作用规律的学科，是物理学中电磁学的一个重要组成部分。 静电工程学系指从十九世纪初到现在形成的以静电学为基础而研究静电危害及其防护和静电应用技术的专门科学。其主要研究内容有静电应用技术如静电除尘、静电复印、静电生物效应等以及静电防护技术如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及航天与军事领域等防静电危害问题。 静电放电（- Electro Static Discharge）问题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）效应和电磁效应等的学科。近年来随着科学技术的飞速发展、
7、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（）及电磁兼容性（）问题越来越重视。,静 电 简 介,(繼上頁) 在二十世纪中期，随着工业生产的高速发展以及高分子材料的迅速推广应用, 一方面，一些电阻率很高的高分子材料如塑料,橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化, 使得静电能积累到很高的程度,另一方面，静电敏感材料的生产和使用, 如轻质油品, 火药, 固态电子器件等,工矿企业部门受静电的危害也越来越突出, 静电危害造成了相当严重的后果和损失。它曾使得它造成电子工业年损失达上百亿美元，这还不包括潜在的损失。在航天工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰航天飞
8、行器的运行。在石化工业，美国从1960年到1975年由于静电引起的火灾爆炸事故达116起。1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸以后引起了世界科学家对静电防护的关注。我国近年来在石化企业曾发生30多起较大的静电事故,其中损失达百万元以上的有数起。例如上海某石化公司的2000米3 甲苯罐, 山东某石化 公司的胶渣罐, 抚顺某石化公司的航煤罐等都因静电造成了严重火灾爆炸事故。二次世界大战后许多工业发达国家都建立了静电研究机构。,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
9、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，离开原来的原子核而侵入其他的原子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。(如图所示),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。(轉下頁),静 电 的 产 生,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，
10、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。,(接上頁),影響靜電產生的因素,(1).物體的特性 指相互摩擦或互相接觸和分離的兩物體的特性.通常兩物體在靜電序列(指相互接觸和分離的兩物體產生靜電電荷的極性排列序
11、列)中排位越近,其相互摩擦或接觸,分離后產生的靜電量越小,反之越大.此外,當物體含有雜質時,有增加靜電產生量的傾向. (2).物體的表面狀態 表面光滑的物體產生的靜電量較小,而被油,水污染或氧化形成粗糙表面的物體,有增加靜電量的傾向. (3).物體曾帶電的履歷 物體在最初接觸和分離時產生的靜電量較大,反復接觸和分離則靜電量有減小的趨向. (4).接觸面積和接觸壓力 接觸面積和接觸壓力越大,產生的靜電量一般也越大. (5)分離速度 分離速度直接影響分離過程中電荷的中和程度,因而也影響靜電的產生.分離速度快,給予電荷分離的能量就大,因而靜電的產生量也大.,靜電的特點,1.靜電電量小而電壓高. 2.
12、高壓靜電可能放電. 3.絕緣體上的靜電消失很慢. 4.靜電感應. 5.靜電屏蔽.,答： 能！ 除物体除接触后分离能起电外，当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电，如下图1所示。当物体与发生放电时会造成与之间放电，如下图2所示。若与之间不发生放电，则会带上剩余的电荷，如下图3所示。,物体不接触也能起电吗？,图1,图2,图3,人體為什么會帶電?,在幹燥的冬季,人們用手開關水龍頭時,常有電擊的感覺;見面互相握手,有時感到手上有電流流過;在黑夜間用手摸未接電源的日光燈,燈管會短時發亮.這些現象表明,有時人體會帶電.人體為什么會帶電呢? 1.兩種緊密靠近的物體快速分離,兩種
13、絕緣物質互相摩擦都會帶電. 2.人在強電場中活動,如在電視機或靜電復印機旁活動,人體會因靜電感應起電而帶電.如果人們工作的場所空氣中存在帶電離子微塵,人體可以經過吸附巒得帶電. 由於人體對靜電來說是導體,導體是等電位體.因此,人體一部分帶電即可造成全身帶電,人體帶的電荷可通過腳接觸地面而泄入大地,但是,如果穿的是高絕緣強度的塑料底鞋等,即人體成為帶電的孤立導體,人與大地之間構成一個電容器.,影響人體帶電電壓的因素,人體帶電的電壓和人體聚集電荷的多少成正比,和人體電容成反比. 人體產生電荷的多少與穿著衣服的材料有關,人產穿著的外衣和內衣如果是兩種材料制成的,這兩種材料在靜電序列中的位置相距越遠,
14、產生的靜電荷就越多,人體的靜電電壓就越高. 人們活動量越大,操作速度越快,產生的靜電荷就多,人體帶靜電電壓就越高. 地面電阻,鞋底電阻和衣服電阻對人體靜電影響也很大,上述電阻越大,人體聚集的電荷不易泄漏,易保持比較高的電壓. 人體的電容與站立的姿勢,活動的狀態,人體的體重有關,雙腳對地電容占有主要地位,人體站立時,如果一腳離地,電容將明顯巒小,由於在電荷不巒的情況下,電壓和電容成反比,所以電容巒小,人體電壓將明顯提高.,人体身上的静电有多高? 在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动，人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏。 下表是在两种不同湿度条件下人体活动产生的静电电位。在干燥
15、的季节，人体静电可达几千伏甚至几万伏。,人 體 活 動 靜 電 電 位 (KV) 相對濕度 RH(10-20)% RH(65-90)% 人在地毯上走動 35 15 人在乙烯樹脂地板上行走 12 0.25 人在工作台上操作 6 0.1 包工作說明書的乙烯樹脂封皮 7 0.6 從工作台上拿起普通乙烯袋 20 1.2 從墊有聚氨基甲酸泡沫工作椅上站起 18 1.5,静电是时时刻刻到处存在的，但是在二十世纪4050年代很少有静电问题，因为那时是晶体三极管和二极管，而所产生静电也不如现在普遍存在。在60年代，随着对静电非常敏感的器件的出现，静电问题也出现了，到70年代静电问题越来越来严重。8090年代，随着集成电路的密度越来越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越来越薄（微米纳米），其承受的静电电压越来越低，另一方面，产生和积累静电的材料如塑料，橡胶等大量使用，使得静电越来越普遍存在，仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美圆，因此静电防护已成为电子工业的隐形杀手。是电子工业普遍存在的硬病毒，在某个时刻内外因条件具备时就要发作。,电子工业的静电问题是如何的产生的?,靜電的危害,1.爆炸和火災:
