电子制造业中静电的产生及防护
一、静电的定义
1、静电就是静止的电荷。
任何两个不同材质的物体接触后再分离,都会产生静电。
2、任何物质都是由原子组合而成,而原子的基本结构为质子、中子及电子。
科学家们将质子定义为正电,中子不带电,
电子带负电。
在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负电平衡,所以对外表现出不带电的现象。
但是由于外界作用如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电不平衡。
二、静电的产生
⏹静电产生的三种方式:摩擦、接触、传导。
1、摩擦起电:摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象,就是摩擦起电现象.由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能
力不同,当两个物体相互摩擦时,哪个物体的原子核对核外电子的束缚本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上,失去电子的物体带正电,得到电子的物体由于带有多余的电子而带负电.摩擦起电实质上并不是创造了电,只是电荷从一个物体转移到了另一个物体,使正负电荷分开,电荷的总量并没有改变.相互摩擦的两个物体,必然带上等量的异种电荷,带正电的物体缺少电子,带负电的物体有了等量的多余的电子.在转移过程中只能转移核外的电子,但原子核是稳定的.例如:被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电.
2、接触带电:接触带电是指带电的物体接触不带电的物体(注意:这里的不带电物体应是导体,只有导体,电荷才可以
在其上自由移动),则不带电的物体也带上了与带电物体相同种类的电荷.一个物体带电,一个不带电,相接触后,总电量就重新分布了,为了取得平衡,电荷就会发生移动.接触带电是两个物体带电的均衡,最终结果是带同种但不一定等量的电荷.例如:把带负电的橡胶棒与不带电的验电器金属球接触,验电器就带上了负电,且金属箔片会张开.
3、感应带电:也就是静电感应.一个带电物体靠近另一个不带电的导体时,导体靠带电体的近端会显示出与带电体相反
电性的电荷,而在这个金属导体的远端则显示出与带电体相同性质的电荷.例如:一个带正电荷的物体靠近某个不带电的金属球时,离带电体近的一端就带负电荷,离它远的一端则带正电荷.感应带电实质上是物体在静电场的作用下,发生了电荷重新分布的现象.例如:电视机、电脑等的显示屏上的带电现象.
三、静电对电子产品的影响
⏹ESD对电子产品造成的破坏和损伤有:突发性损伤、潜在性损伤
1、突发性损伤:器件被严重损坏,功能丧失。
这种损伤通常能够在生产过程中的质量检测中能够发现,因此给工厂带
来的主要是返工维修的成本。
2、潜在性损伤:器件部分被损,功能尚未丧失,且在生产过程的检测中不能发现,但在使用当中会使产品变得不稳定,
时好时坏,因而对产品质量构成更大的危害。
手机出现的经常死机、自动关机、话音质量差、杂音大、信号时好时差、按键出错等问题有绝大多数与静电损伤相关。
四、防静电措施
1、环境增湿
湿度越大,静电越低。
考虑湿度对电子产品的影响,一般工程中将相对湿度RH控制在55%~75%。
当空气的相对湿度在65—70%以上时,物体表面往往会形成一层极微薄的水膜。
水膜能溶解空气中的CO2 ,使表面电阻率大大降低,静电荷就不易积聚。
如果周围空气的相对湿度降至40一50%时,静电不易逸散,就有可能形成高电位。
2、可靠的接地系统
静电耗散及泄漏都是通过良好的接地将各种操作过程中产生、积累或感应的静电迅速泄放到大地。
防静电系统地线通过专门的接地装置接入大地,接地装置的接地电阻应小于10Ω。
3、佩戴防静电手腕带
防静电手腕带是一种配戴于人体手腕上,释放人体聚集静电电荷的器件。
其原因是通过腕带及接地线,将人体身上的静电排放至大地,故使用时腕带必需确实与皮肤接触,接地线亦需直接接地。
4、使用静电防护桌垫
5、架设离子风枪
除静电离子风枪由外接高压产生器供应电源,枪嘴内的离子针电晕放电,将通过的高压气流电离为大量正负离子,离子风快速吹向需除静电区域将静电中和,同时吹除灰尘,并防止灰尘因静电再次吸附。
6、镀防静电层
五、保护膜防静电原理
1、静电屏蔽材料:材料的表面电阻率小于1×10^4Ω/m2或体积电阻率不超过1×10^3Ω/m3,采用这种材料制作的法拉
第保护罩可防止静电敏感器件受到静电影响。
静电屏蔽材料属于静电导体材料的一部分。
2、导静电材料:材料表面电阻率不超过1×10^5Ω/m2或体积电阻率不超过1×10^4Ω/m3。
这种材料电阻小,电子在其
表面及内部流动非常容易,可流向任何接触到的其它导体或大地。
3、静电耗散材料:材料表面电阻率大于1×10^5Ω/m2但小于或等于1×10^12Ω/m2,或体积电阻率大于1×10^4Ω/m3
但小于1×10^11Ω/m3。
4、绝缘材料:材料表面电阻率大于1×10^12Ω/m2,或体积电阻率大于1×10^11Ω/m3。
绝缘材料的表面或内部基本
上没有电流流动,它的电阻很大,难于接地。
这种材料内的静电荷会在上面保留很长时间。
原理:防静电保护膜是在保护膜基材或胶水中加了一种抗静电剂,这种抗静电剂能有效吸收掉产品表面及空气中的“水份”,水份得到这后就能与静电产生中和,从而达到抗静电的作用。
一般要求防静电材料表面电阻在10的6次方到11次方之间。