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静电的利用与防范


防静电(ESD) 基础知识

制作:物理研究 性 学习小组

目录
1.学习要点:
? 培养静电意识 ? 明确静电产生方式 ? 理解并灵活运用防静电知识

2.学习目的:
?树立防静电意识,尽量减少静电的 危害﹐提高品质的质量

防静电的产生
1. 2. 何

谓静电放电即ESD?
Electro Static Discharge Electro Static Dissipative (静电放电) (静电释放)

ESD的产生:

不同的材料有不同的静电电位,当两个静电电位不同的 导电体 之间发生相互摩擦,发生直接接触的时候,或因静电 场的感应,使电子从一个原子转移到另一个原子,累积的静 电电荷从一个高电荷集中区流向另一个相反向电荷集中区 或低电荷集中区,因而破坏了原 有平衡状态,导致物体间电 荷的移动,产生电流称为静电放电.

防静电的来源及产生
3. 静电放电来源:
在一般工作场所到处都有静电源,这些静电源可归为
材 料、人员及环境三大类.
材料方面包括: 原材料.生产辅助料.包装材料或搬运材料. 例如:塑 料袋. 置物盒.封皮.纸张等 人员方面包括: 身体.衣服.动作, 例如:普通制工衣,工鞋等 环境方面包括: 地板,工作台,座椅,作业设备等.例如:地板,玻璃纤维 的工作台,电烙铁,烤箱,吹风枪.

4.静电产生:
摩擦生电﹑电场感应﹑电荷转移

静电对产品的损害形式
5.静电对电子产品损害有哪些形式
5.1 静电的基本物理特性为: 吸引或排斥,与大地有电位差,会产生放电电流,这三种特性能 对电子元件的四种影响: ● 静电吸附灰尘,降低元件绝缘电阻(缩短寿命)。 ● 静电放电破坏,使元件受损不能工作(完全破坏)。 ● 静电放电电场或电流产生的热,使元件受伤(潜在损伤)。 ● 静电放电产生的电磁场幅度很大(达几百伏/米)频谱极宽 (从几十兆到几千兆),对电子产品造成干扰甚至损坏(电磁干 扰) 如果元件全部破坏,必能在生产及品质中被察觉而排除,影响较小,如 果元件轻微受损,在正常测试下不易发现,在这种情形下,常会因经过多 层之加工,甚至已在使用时,才发现破坏,不但检查不易,而且其损失亦 难以预测。要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题,而且如果在使用时 才察觉故障,其损失将可能巨大。

静电对产品的损害特点
6.静电对电子产品损害有哪些特点?
1.隐蔽性 人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击 的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2-3KV,所以静电具有隐蔽性。 2.潜在性 有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给器件造 成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。 3.随机性 电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个元件产生以后,一直到 它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机动性。其 损坏也具有随机动性。 4.复杂性 静电放电损伤的失效分析工作,因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费 事、费钱,要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此,有些 静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别,使人误把静电损伤失效当作其 他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失 效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂 性。

防静电在人体的控制
7.如何控制人体静电(人体静电防护)
人体是最普遍存在的静电危害源。对于静电来说,人体是导体, 所以可以对人体采取接地的措施: 1. 使用防静电地面/ 防静电鞋/ 袜(静电从脚导到大地) 通过脚踩防静电性地面、地垫、地毯,人员穿上防静电鞋 袜,形成组合接地。 2.佩戴防静电腕带并接地(静电从手导到大地 通过手泄放 人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧 线.保 护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编 织,外层用普通纱线编织。上述两项措施都是实用而有效的,应 视不同的场合选择使用。

静电环的使用方法
1. 静电环的使用方法﹕ (1) 有线静电带之金属端带于使用者腕部。 (2) 调节其腕带的松紧度﹐不能过紧﹑也不难过松。 (3) 有线的一端夹在传输地线上﹐注意要夹紧 2. 静电带测试:将静电带按上述方法戴好﹐用静电之一端夹住线杆﹐ 入 静电带测试的插孔﹐用手按下静电带测试的另一端﹕ A LOW灯着﹐表示短路﹐此时红灯亮﹐静电环不可使用。 B GOOD灯着﹐表示工作正常﹐此时绿灯亮﹐静电环可以使用。 C HIGH灯着﹐表示开路﹐此时红灯亮﹐静电环不可使用。 3. 静电的清除方法: A.对于导体可采用直接接地 B.半导体和非导体电部份采用等离子浓度发生器近行中和电荷

防静电区域的划分及要求
9、防静电工作区域: 1.静电敏感元器件区、成品板之存储区、暂放区、发放区、加 工 区、检验区、试验区、维修区。 2.无胶壳或纸箱封装的半成品、成品存储区、暂放区、发放区、 加工区、 检验区、试验区、维修区。 ESD防护的要求和方法 1.ESD重点防护区域(包括静电敏感元器件储存区、发放区、加工区、 检验区)必须在显目处挂ESD防护牌(见附录1 ESD防护标示牌式样)

台面必须铺有ESD防护垫,ESD防护垫必须与防静电地线连接。ESD 防护垫的表面电阻应控制在106-1011Ω,静电电压应控制在50V以内。

防静电区域的划分及要求
2.所提及区域必须设有防静电地线,防静电总线与大地电阻应小于 50Ω, 各防静电地线与防静电总线间电阻应小于10Ω,且连接处有 接地标示 “ ”,防静电总线和地线由行政部电工组人员负责安装。 3.各ESD防护区域的工作台面必须铺有ESD防护垫,ESD防护垫必须 与防 静电地线连接。ESD防护垫的表面电阻应控制在10-10Ω,静电 电压应控制在50V以内。
4.各类设备的金属外壳必须与电源地线直接连接。 5.防静电区域人员作业前必须佩带经过检验合格的防静电环,且佩带时 防静电环的金属部分必须紧贴皮肤,另一端夹在防静电地线上。

6.静电敏感元器件散料必须采用防静电包装。

防静电环的点检
公司防静电环的点检
A 各ESD防护区域工作人员每天早上、中午、晚上上班时对防静电环各进 行一次ESD检测,并填写《防静电环检测记录表》。 B 如防静电环检测不合格必须更换新的防静电环,并重新检测合格 后才可使用。 C 检测方法: 戴紧防静电环(手环戴左手,脚环戴脚腕),防静电环另一端夹 住防静电地线,右手按上静电测试仪,绿灯亮表示防静电环正常, 红灯亮或红绿灯同时亮表示防静电环有故障,如下图所示:

防静电环检测方法

静电的利用和防范
静电的利用:
1、利用电场对带电微粒的吸引作用。比如静电 除尘和静电喷涂,静电植绒等。 2、利用静电产生的高压。比如警棍和电蚊拍等。 3、利用尖端放电。比如负离子发生器。

静电除尘
静电除尘装置示意图:它主要是由一只 金属圆筒A和一根悬挂在圆筒轴线上的 多角形的金属细棒B所组成。 其工作原理如下:圆筒A接高压电源的 正极,金属细棒B接高压电源的负极 (一般有几万伏),在它们之间形成很 强的径向对称电场。在细棒附近的电场 最强,它能使气体分子电离,产生自由 电子和带正电的离子。正离子被吸引到 带负电的细棒B上并被中和,而自由电 子在向圆筒A运动的过程中,与尘埃粒 子相碰,使尘埃带负电,被吸附到圆筒 上,最后在重力作用下落入下面的漏斗 中。这样经过静电除尘器的气体就变得 清洁了。

-

+

静电喷涂:

静 电 植 绒

静电复印:

电蚊拍:
电蚊拍是利用高压放电 现象杀死蚊子,先通过电子 线路产生高压,相邻的两根 金属丝一根电势高,一根电 势为0,之间的电压约数百 至2000V。当蚊子碰到金属 丝后,形成放电通路,发生 放电现象。

负离子发生器 悬浮在空气中的微细灰 尘都带正电。负离子能消除 静电,吸收聚集悬浮的微细 灰尘降落地面,净化空气, 促使正负离子趋向平衡。 现在市面上一般负离子发生器的原 理:模拟自然界“雷电”现象产生 负离子,将输入的低电压通过脉冲 电路升为直流负高压,由碳素纤维、 针尖形向空气放电,电离空气而产 生带负电荷的负离子。

二.静电的防范:
主要方法:消除静电荷的积累。 1)保持空气湿度:使产生的静电荷能被潮湿的空气导走。比如: 印染厂内空气要保持一定的湿度。 2)使用避雷针:提前减少累积在云层中的电荷,从而避免雷击的 可能。比如:建筑物上装避雷针,从而避免遭受雷击。

3)良好接地:是常用的最简单的办法. 比如:油罐车后面拖着一条铁链为了及时把摩擦中产生 的静电通过铁链导入大地.飞机机轮可以用导电橡胶制造,着 陆时将机身的静电导入大地. 又如:在地毯中夹杂0.05 mm~0.07 mm的不锈钢丝, 消除静电的效果很好.

参考资料:
石英和磷酸盐的混合物 振动筛

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+

静电分选:如图所示是一种分离 矿石的装置,它可以将粉碎后的 石英和磷酸盐的混合物分开来. 当混合物从料斗落人振动筛 后,混合物在振动筛中不断地来 回振动,石英与磷酸盐彼此不断 地发生摩擦,从而使石英颗粒带 负电,磷酸盐颗粒带正电,然后 使它们从如图所示的电场中下 落.由于它们所受的电场力方向 相反,致使它们彼此分隔开来, 达到分离的目的。

磷酸盐

石英

五、结束语
课程结束 感谢大家!


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