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1、静电知识及其防护技术讲义,前 言,静电防护技术即ESD培训内容,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。对人员进行周期性的ESD培训是静电防
2、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,培训的对象 管理部门,相关职能单位,流水线管理人员,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。静电培训的重点在领导管理人员、流水线管理人员和工程
3、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、提高产品质量与生产效率具有非常重要意义。,70前
4、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，而许多电子组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，把组件安装在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静电控制的基本原理与途径 c静电安全管理与技术要求
5、 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上。 静电学是十八世纪以前以库仑定律为
6、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 StaticDischarge）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、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，
7、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,(继上页) 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，干扰航天飞行器的运行。在石化工业，美国从1960年到1975年由
8、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任务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
9、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。(转下页),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，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
10、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。,(接上页),影响静电产生的因素,(1).物体的特性 指相互摩擦或互相接触和分离的两物体的特性.通常两物体在静电序列(指相互接触和分离的两物体产生静电电荷的极性排列序列)中排位越近,其相互摩擦或接触,分离后产生的静电量越小,
11、反之越大.此外,当物体含有杂质时,有增加静电产生量的倾向. (2).物体的表面狀態 表面光滑的物体产生的静电量较小,而被油,水污染或氧化形成粗糙表面的物体,有增加静电量的倾向. (3).物体曾带电的履歷 物体在最初接触和分离时产生的静电量较大,反复接触和分离则静电量有减小的趋向. (4).接触面积和接触壓力 接触面积和接触压力越大,产生的静电量一般也越大. (5)分离速度 分离速度直接影响分离过程中电荷的中和程度,因而也影响静电的产生.分离速度快,给予电荷分离的能量就大,因而静电的产生量也大.,静电的特点,1.静电电量小而电压高. 2.高压静电可能放电. 3.绝缘体上的静电消失很慢. 4.静电
12、感应. 5.静电屏蔽.,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,人体为什么会带电?,在干燥的冬季,人们用手开关水龙头时,常有电击的感觉;见面互相握手,有时感到手上有电流流过;在黑夜间用手摸未接电源的日光灯,灯管会短时发亮.这些现象表明,有时人体会带电.人体为什么会带电呢? 1.两种紧密靠近的物体快速分离,两种绝缘物质互相摩擦都会带电. 2.人在强电场中活动,如在电视
13、机或静电复印机旁活动,人体会因静电感应起电而带电.如果人们工作的场所空气中存在带电离子微尘,人体可以经过吸附峦得带电. 由于人体对静电来说是导体,导体是等电位体.因此,人体一部分带电即可造成全身带电,人体带的电荷可通过脚接触地面而泄入大地,但是,如果穿的是高绝缘强度的塑料底鞋等,即人体成为带电的孤立导体,人与大地之间构成一个电容器.,影响人体带电电压的因素,人体带电的电压和人体聚集电荷的多少成正比,和人体电容成反比. 人体产生电荷的多少与穿着衣服的材料有关,人产穿着的外衣和内衣如果是两种材料制成的,这两种材料在静电序列中的位置相距越远,产生的静电荷就越多,人体的静电电压就越高. 人们活动量越大
14、,操作速度越快,产生的静电荷就多,人体带静电电压就越高. 地面电阻,鞋底电阻和衣服电阻对人体静电影响也很大,上述电阻越大,人体聚集的电荷不易泄漏,易保持比较高的电压. 人体的电容与站立的姿势,活动的状态,人体的体重有关,双脚对地电容占有主要地位,人体站立时,如果一脚离地,电容将明显峦小,由于在电荷不峦的情况下,电压和电容成反比,所以电容峦小,人体电压将明显提高.,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。在干燥的季节，人体静电可达几千伏甚至几万伏。,人 体 活 动 静
15、 电 电 位(KV) 相对湿度RH(10-20)% RH(65-90)% 人在地毯上走动35 15 人在乙烯树脂地板上行走12 0.25 人在工作台上操作6 0.1 包工作说明书的乙烯树脂封皮7 0.6 从工作台上拿起普通乙烯袋20 1.2 从垫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），
16、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?,静电的危害,1.爆炸和火灾:爆炸和火灾是静电最大的危害.在可燃液体,气体的输送和贮存面粉,锯末,煤粉,纺织等作业的场所都有静电产生,而这些场所空气中常有气体,蒸气爆炸混合物或有粉尘,纤维爆炸混合物,静电火花有可能导致火灾甚至爆炸. 2.电击:生产工艺过程中产生的静电能量很小,电击不致使人致命.但人体可能因电击引
