静电知识讲座

静电知识讲座第一页，共三十四页，2022年，8月28日静电的产生原因静电的产生形式静电的各种危害静电损害的特点静电放电的控制决定电量的因数有关除电的对策预防静电的措施措施的安全事项目录第二页，共三十四页，2022年，8月28日每一种物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子是由带负荷的电子和带正电荷的质子组成。而分层存在的电子，则是根据一定的物理规律，以固定的数量存在于不同层次的轨道上。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。上图是钠的电子组合图例。－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋Ｎａ一静电的产生原因第三页，共三十四页，2022年，8月28日当一方物质中得到一个电子，则该物质的带电性便会呈现负极性，叫阴离子；而失去电子的物质，其分子的带电性则呈正极性，叫阳离子。当两种物质紧密接触时，不稳定物质的外层的负电子，会从一方的物质中游离到另一方物质的分子中。电子移动－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－阳离子阴离子一静电的产生原因第四页，共三十四页，2022年，8月28日

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。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会带上静电。一静电的产生原因第五页，共三十四页，2022年，8月28日二静电的产生形式

接触带电：二种物质只有经接触才会带电。摩擦带电:因摩擦而带电。诱导带电：因静电诱导而带电，是非接触带电。旋转带电:旋转体在另一物体上转动时产生带电现象。剥离带电:因接触面相互剥离而带电。剥离的越快所带电量就越大。喷射带电:因高压气体或液体高速喷射，与嘴摩擦而带电。第六页，共三十四页，2022年，8月28日静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流或瞬间电压。这三种特性能对电子元件的三种影响：1．静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）并且影响显示效果。2．静电放电破坏，使元件受损不能工作(完全破坏)。3．静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）。4．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），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）三静电的各种危害第七页，共三十四页，2022年，8月28日因电流破坏的情形带电的器件与导体相接触。此时因过电流的流过，而引起器件的损坏。因过电流产生的热破坏＝配线熔断・硅晶电阻的破坏Ｓi02硅晶导电体吸盘的痕迹+因流过大于允许值的电流而产生的热熔断。三静电的各种危害第八页，共三十四页，2022年，8月28日因电压破坏的情形朝着器件发生静电放电，会由于在酸化膜上加有高电压而引起酸化膜的破坏。因加上高电压而引起的酸化膜的电压破坏。－－－－导电体－－－－－－－许多半导体上都有100nm左右的酸化膜（绝缘层），如加上80～100V的电压，绝缘层会被破坏。失去了半导体的功能。酸化膜短路三静电的各种危害第九页，共三十四页，2022年，8月28日

器件的耐电压（参考值）半导体元件耐破坏电压的水平８０～１００１４０～１，０００２００～２，０００５０～３００１０～３０３８０～７，０００１００～４５０MOS型IC中继场效应管CMOS型ICMOS场效应管双极晶体管二极管HDD磁头（MR・GMR）耐电压Ｖ手机生产线上90%的故障据说均产生于静电的破坏。尤其是干燥的11月～3月，则是平时的3～5倍。同时因除静电器的逆向带电而造成的破坏也常有。规定5V以下！

随着应用电压的降低及高度集成化，耐电压的能力也出现越来越低的倾向。

品管部门亦要求在50V以下。《电子元件的静电对策》摘录第十页，共三十四页，2022年，8月28日如果元件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，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。三静电的各种危害第十一页，共三十四页，2022年，8月28日四静电损害的特点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以上,所以静电具有隐蔽性。第十二页，共三十四页，2022年，8月28日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性。其损坏也具有随机动性性。四静电损害的特点第十三页，共三十四页，2022年，8月28日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害极其复杂。四静电损害的特点第十四页，共三十四页，2022年，8月28日ESD是代表英文ElectroStaticDischarge即“静电放电”的意思。ＥＳＤ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。主要以人和设备为控制的着眼点。五静电放电的控制第十五页，共三十四页，2022年，8月28日人体上和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。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。五静电放电的控制第十六页，共三十四页，2022年，8月28日人体动作静电电位（KV）RH(10~20)%RH(40~50)%人在地毯上行走3515人在乙烯树脂地板上行走120.25人在工作台上操作60.1包工作说明书的乙烯树脂封皮70.6从工作台上拿起普通聚乙烯袋201.2从垫有聚氨基甲酸泡沫的工作以上站起181.5五静电放电的控制第十七页，共三十四页，2022年，8月28日接触面积压力湿度温度摩擦面积越大产生的静电量就会越大。压力越高产生的静电量就会越大。摩擦越大产生的静电量就会越大。没有较大的变化，温度越高物体的电阻值就越小（绝缘体）湿度越大产生静电量就会越小。决定电量的因数第十八页，共三十四页，2022年，8月28日一般的对策１．对材料加湿。２．表面涂防静电剂（表面活性剂）。３．利用高电压除静电。→除静电刷４．利用离子中和。→除静电器防止除去５．选择材料及接地。控制七有关除电的对策第十九页，共三十四页，2022年，8月28日对易带静电的物体加湿。吸湿性能好的物体难以产生静电。利用此特点，增加物体表面的湿度，将有效的防止静电。（湿度60%以上）特点由于在物体表面增加湿度，会导致物体或附近的设备生锈，通常不受现场操作人员的欢迎。（现在通常将湿度设定在55％）七有关除电的对策第二十页，共三十四页，2022年，8月28日表面涂防静电剂在绝缘体表面涂抹的防静电剂可以吸收空气中的湿气，使表面形成导电层，从而防止带电。特点耐久性不稳定，一般在数小时到几天之间，而且受环境影响也比较大。七有关除电的对策第二十一页，共三十四页，2022年，8月28日

以高电压中和静电电荷在放电针上施以高电压，使放电针向带静电的物体释放出大量的正负电荷，从而达到中和静电的目的。特点高电压中和静电的方式通常有两种：一是用直流电方式、另一种采用的是用交流电方式。交流电方式需要接地。七有关除电的对策第二十二页，共三十四页，2022年，8月28日八预防静电的措施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/防静电服装（静电从脚导到大地）通过防静电性地面、地垫、地毯，人员穿上防静电服装，形成组合接地。注意服装使用年限及使用方法。

第二十三页，共三十四页，2022年，8月28日2.佩戴防静电手镯通过手镯用以泄放人体的静电。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线、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。

主要指标是：泄漏电阻106－107Ω

(保护电阻106Ω）。静电电位衰减到100Ｖ以下的时间小于0.1s。八预防静电的措施第二十四页，共三十四页，2022年，8月28日3手镯使用注意事项：A使用手镯操作时不允许断开，否则会失去接地作用；B手镯扣得不紧造成人体皮肤与腕带的接触电阻变大，所以手镯贴着皮肤用，减少间隙紧紧带；C手镯常用易损坏，每次用前必检测；D左手带上防电镯，右手拿头去检测；E检测用手要裸露，带镯检测手不同；

八预防静电的措施第二十五页，共三十四页，2022年，8月28日3手镯使用注意事项：F手镯小扣要向上，以免无意把屏刮；G轻拿轻放好保存，检测设备要保护。八预防静电的措施第二十六页，共三十四页，2022年，8月28日4离子风静电消电器是将电离的空气输送到较远的地方去消除静电的一种静电消电器。其主要由电晕放电器、高压电源和送风系统组成。它是根据尖端放电和正负电“中和”原理设计制造的。它可消除绝缘材料及物品上的静电。按仪器释放出的离子极性分双极性和单极性离子消电器。双极性离子消电器对正负电荷均有消电作用。离子风静电消除器的有效使用距离较大。八预防静电的措施第二十七页，共三十四页，2022年，8月28日有关除静电器的带电离子＋＋－－＋＋－－＋＋－－＋＋－正常的分子＋＋－－＋＋－－－＋离子－离子高电压放电＋－正电荷负电荷参考八预防静电的措施第二十八页，共三十四页，2022年，8月28日水族电荷H（HO）2n＋排斥吸引逃逸电子（－）集中电场高电压（＋）放电针

正电荷（＋）在集中电场内，空气分子外层上的电子被夺走。正电荷主要由水族电荷产生。摘自《静电学会杂志》正放电针旁产生电荷的模型八预防静电的措施第二十九页，共三十四页，2022年，8月28日排斥

正电荷（＋）吸引逃逸电子（－）集中电场高电压（－）放电针负电荷（－）COONO322－－－逃逸电子被其它空气分子捕获，形成负电荷。负的空气电菏中，含有碳酸离子、氧离子以及二氧化碳离子等各种成分。摘自《静电学会杂志》负放电针旁产生电荷的模型八预防静电的措施第三十页，共三十四页，2022年，8月28日除静电器长期使用的话，空气中漂浮的灰尘在高压电场中，就会吸附到放电针上。这些吸附的灰尘中的有机物，会因为高压放电而分解为热和臭氧，变成碳的微粒附着在放电针上。