静电消除方法

静电消除方法

显然，设计不是完整的答案。逃避ESDS元件和产品是不现实的，但是在生产和储运过程中尽可能地减少产生静电的工序和材料，可以在很大程度上消除静电的产生与积累。

电子产品的生产，视静电如虎。由于静电破坏于无形，故消除ESD危害要以预防为主，防患于未然。作业区中必须设置静电保护区域(EPA, electrostatic protected area)，IEC1340-5-1（1995）《电子器件防护规范一般要求》中，对EPA给出了一个形象的配置实例图（见图3），该模型一直被众多的电子产品制造厂家所采用。它的核心是等电位搭接，即将图中标注的所有人员、材料、工作面连接在一起并电气连接到公共地，防止不同物体之间产生电位差，因为ESD不会发生在保持相同电势或零电势的材料之间，所以EPA环境中的ESDS器件或电路板，都可以免受ESD损害。

为抑制静电的产生和积累，EPA区域内应尽量避免使用表面电阻率高的普通塑料、聚乙烯、苯乙烯制品，如化纤地毯、尼龙服、布质仪器罩等，这些物品一经磨擦就会产生静电且不易释放；要尽可能地减少尘埃，尘埃粒子通常附着电荷；操作者应杜绝用手、服装触及电路板和各种IC引脚；清洗印刷电路板(PCB)时，只使用ESD认可的自然毛刷和溶剂；在所有操作和检查中尽可能地减少印刷电路装置(PCA, printed circuit assembly)的移动，可能的话减少操作次数；器件应存储在完全闭合的屏蔽容器内，或者引脚朝下放在耗散性接地垫子上；PCB或器件上跟踪工作过程(WIP, work in process)的标签也应使用静电耗散性标签。

敏感器件的物流也是一个不容疏忽的环节。在这个过程中，元器件不可避免地要与外包装相摩擦产生静电，而且暴露在外界电场中(如经过高压设备附近)的敏感器件也极易受到破坏，很可能在我们还没有意识到的状况下，敏感器件已经受损，因此储运时应采用耗散性或防静电屏蔽包装，不能用易产生静电的尼龙及普通塑料制品，且只在准备使用时才将ESD器件从包装中取出来。静电耗散材料( dissipative materials )提供了静电的缓慢泄放通道，可以防止快速放电，常用于运输双列直插式封装的器件；防静电包装由导电的特殊塑料制成，当器件在内部移动时，不会产生静电，可以防止元件引脚间出现较高的电势差，适合运输带引脚的器件；而屏蔽，是指用金属物将敏感器件紧密包围起来，形成"法拉第笼"(faraday cage)，这样既能抑制静电的产生，又可防止外界电场对敏感器件放电，典型应用如金属化装运袋,它的内层是聚酯薄膜(Mylar)，然后喷涂连续的铝层,这种包装适用于任何距离的装运，但封口处必须完全闭合。

安全地泄放或中和静电

同样，无论措施多么严密，完全消除静电几乎是不可能的，所以我们的第三条原则是，安全地泄放或中和静电，其中接地是最基本最有效的方法。接地为静电冲击提供良好的泄放通道，使带电体上积聚

的静电荷得以顺利泄出，迅速导入大地，避免了对敏感元件的放电。接地效果的好坏直接影响到整个静电防护的效果，如果接地效果差，将导致整个防静电体系失效，产品将处于在一个充满静电的险境，只有从测试放电点到最终接地汇接点中的任何一个环节都保持通畅，才能确保静电安全泄放。IEC1340-5-1对接地电阻作了规定，国内航天工业标准QJ1950-90也有类似规定，综合考虑，电子工业中生产和使用场所的接地电阻应在10 以下，接地导线必须连接牢固，并有足够的机械强度，否则在松断部位可能会产生火花，固定设备接地导线应是1.25mm2以上的多股可挠的编织电线，地线提供给防静电腕带、地板和工作台表面。

作为ESD过程中最活跃的因素，进入EPA环境的操作者必须身穿防静电服，佩带腕带,工作台上必须铺有防静电台垫。防静电腕带也许称为"放"静电腕带更为贴切，腕带和工作台垫提供了静电到达大地的清晰路径，使其佩带者接近零伏电荷。对于活动频繁的人员，应通过防静电鞋、袜，脚跟和脚趾带箍与静电耗散性地板相通，释放静电荷。如果仅从"放"静电的角度考虑，人体的对地电阻越小越好，但考虑到安全因素，人体必须具有一定的对地电阻，万一金属设备或装置与工频电源短接，该电阻能够限制流过操作者身体的电流，因此通常腕带、脚趾带箍与接地导线的连接处均要串入一只不低于1M 的电阻。

普通塑料等绝缘体上的静电荷，不能用接地的方法来静电消除，但可以利用极性相反的电荷来中和。目前常采用的感应式离子发生器(ionizer)，当其尖端接近带电体时，在尖端上能感应出与带电体上静电极性相反的电荷，并在尖端附近形成很强的电场，当场强超过25～30KV/cm时，空气电晕放电,产生正、负离子，异性离子在电场作用下向带电体运动，因此可以连续地中和可能发生在绝缘体表面的任何电荷积累。

适度控制环境温湿度，也可以有效遏制静电的杀伤力。湿度与温度对ESD都有影响,在同一个大气环境中，温度较低的区域会比温度较高的区域相对湿度更大，而湿度增加则使非导体材料的表面电导率增加，空气导电性能增强，物体上积蓄的静电荷可以更快地泄漏,可见环境温度越低，湿度越大，对静电的防护就越有利。因此在工艺条件许可时，可以使用空调加湿、风扇喷雾器喷射水雾、地面洒水等方法提高空气的相对湿度，降低静电的危害。当然，湿度过大将导致产品发生极间短路、漏电等故障，通常应将温度控制在18～28℃范围，湿度控制于40～65％RH范围内。

实时检测生产进程与环境

最后，不要猜测何时何地会产生ESD危害，检测一下就知道。检测可以帮助我们分析ESD可能发生的区域和危害程度；研究相应的防患措施；评估静电安全措施实施的效果。通过不断的检测，可以确认和量化那些真正需要ESD保护的区域(EPA)，将人力和物力集中到那里,同时确认哪些是静电安全区

域，节省不必要的开支；确保所有进入EPA环境中的人和物品的静电安全性；保障ESD设备正常、有效的运作。

生产过程中关注的静电参数有电场强度、静电电位、电荷量和电阻率。电荷量是静电最本质的物理量，但现场测量不方便，通常代以测量物体表面的静电电位，测量时常采用非接触式静电电压表，不与被测物体接触，因而对被测物体的静电影响很小。物体的防静电性能可通过检测其表面电阻率或体电阻率来鉴定，而电场强度表征了工作环境中静电积聚的能量，对EPA的确定至关重要。常用的检测仪器有场强计、手/脚腕带检测仪、表面阻抗测试仪、静电电压表、电荷量表等，最新的综合监测设备可对区域中的静电状况全面监测，任一参数超标即自动报警。

检测是ESD控制的必要手段，应在生产的各个环节中实时进行。操作员每次进入EPA之前需测试手/脚腕带、防静电鞋、防静电工作服的性能；必须有专人负责EPA的检测与维护，定期检查各种ESD 设备、用具、接地装置是否满足防静电的要求；管理人员应定期检查各个工位的防静电情况，发现不符合要求时，要实时整改；检测结果要整理归档并作为质量管理体系认证的一部分加以核查。

以上四条原则是建立ESD控制程序的基础，一个有效的ESD控制体系，光有防静电硬件系统是远远不够的，还得有一套行之有效并得到贯彻实施的培训、管理制度和操作程序。美国学者Dennis Polinski 认为，一个有效的ESD控制程序应包括以下元素：设立一个ESD防护统筹人或小组、明确来自ESD 的损失、评估你的实施过程与需要、确认ESD敏感项目、需求最高管理层的支持、建立和实施规程与规定、人员培训和回顾、审查、分析、报告、提供反馈与改进。

静电防护静电消除是一项系统工程，必须贯彻整体防护思想，综合运用均压、接地、泄流、屏蔽和箝位等技术，构成一个完整的防护体系，才能取得明显的效果。