什么是静电ESD

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1、什么是ESD？简言之，ESD就是电荷的快速中和，电子工业每年花在这上面的费用有数十亿美元之多。我们知道所有的物质都由原子构成，原子中有电子和质子。当 物质获得或失去电子时，它将失去电平衡而变成带负电或正电，正电荷或负电荷在材料表面上积累就会使物体带上静电。电荷积累通常因材料互相接触分离而产生， 也可由摩擦引起，称为摩擦起电。 有许多因素会影响电荷的积累，包括接触压力、摩擦系数和分离速度等。静电电荷会不断积累，直到造成电荷产生的作用停止、电荷被泄放或者达到足够的强度可以 击穿周围物质为止。电介质被击穿后，静电电荷会很快得到平衡，这种电荷的快速中和就称为静电放电。由于在很小的电阻上快速泄放电压，泄

2、放电流会很大，可能 超过20安培，如果这种放电通过集成电路或其他静电敏感元件进行，这么大的电流将对设计为仅导通微安或毫安级电流的电路造成严重损害。 有多种模型可以用来表述器件如何受到损害，如人体模型(HBM)、机器模型(MM)、带电器件模型(CDM)以及电场对器件的影响等。对于自动装配设备而言，主要考虑后三种损坏模型(模式)，我们在下面分别进行讨论。 机器模型/模式自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、元件运送器和其他装置来移动器件使之按工艺要求的方向运动，如果设备设计不当，传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，这些电荷将在工艺过程中通过器件泄放。设备部件通过器件放电就称为机器模型/模式。 带电

3、器件模型/模式如果一个器件因某种原因累积了电荷并与一个带电少的表面相接触，电荷就会通过器件上的导电部分泄放。当器件向其他材料放电时，就称为带电器件模式，用带电器件模型表示。 电场影响电场感应会在IC阻性线路间产生电位差，引起绝缘体介质击穿。造成失效的另一个原因是器件上的电荷在电场中会被极化，从而产生电位差并向异性电 荷放电，形成双重放电或中和。在ESD控制中使用了具有不同电阻特性的材料，这些材料用在自动装配设备中可以获得理想的效果。描述材料电阻特性通常用表面 电阻率或体电阻率。常见概念及应用 表面电阻率简单地说表面电阻率就是同一表面上两电极之间所测得的电阻值，将电极形状和电阻值结合在一起通过计

4、算可得到单位面积的电阻值。现在市面上可以买得到读数为单位面积电阻值的测量仪。 体电阻率体电阻率是通过材料厚度的电阻值，单位是cm。 导电材料导电材料指表面电阻率和体电阻率分别小于106和106cm的材料。 耗散材料耗散材料指表面电阻率和体电阻率分别小于1012或1012cm的材料。 防静电材料“防静电”指的是能够抑制电荷累积，可以在材料制造过程中添加或者局部加入某种物质得到这种特性。防静电材料无需用表面或体电阻率表示。 导电添加剂和薄膜如果由于成本或者其他设计上的原因只能使用塑料材料或复合材料时，可以使用添加剂改善静电特性，将添加剂混入塑料材料中，根据添加剂和树脂百分比不同可获得所需的导电性或

5、耗散性。 在树脂中加入纤维可以使之获得导电性或耗散性并增强强度，这种纤维可能本身就有导电性或者采用了表面电镀工艺。虽然添加纤维可得到这些好处，但它也改变了收缩率和韧性。填充剂可以提供导电性和耗散性，增加强度，但常常会降低基体树脂的硬度。 传送带传送带用来输送元件、PCB和其他器件，材料一般为塑料、纤维制品或橡胶。如果传送带要接收从机器其他部分传来的器件，那么它应该采用耗散性材 料。当传动带表面电阻率为1106时，它会使带电器件放电速度太快，对器件造成损害；当表面电阻在106109时，只要传送带通过转轮滑轮和机架 良好接地，传送带上就不会带电。 另一个要考虑的问题是传送带速度。如果传送带运动速度

6、太快，器件放到传送带上时就可能会滑动(或者器件保持不动而传送带继续在动)，这时就会形成摩擦生电，传送带如果接地能使电荷耗散掉，但是器件或PC板仍带有电荷而会造成危害。导 向装置和导轨导向装置和导轨用来提供通道或者使器件放于一个固定的位置或保持一定的方向性，采用的材料应能使电荷耗散掉并且防止器件摩擦生电。表面电阻 率为106的材料具有良好耗散性而且不会损伤器件，如果送入的器件处于无静电状态，也可以使用导电性材料(表面电阻率低于106)。静电的产生 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

7、出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子儿而侵入其他的原子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。 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会带上静电。通常在

8、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。 我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实 质上是接触分离起电。在日常生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。工作桌面、地板、椅子、衣

9、服、纸张、卷宗、包装材料、流动空气。另一种常见的起电是感应起电。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。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， 静电学是十八世纪以前以库仑定律为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

10、等防静电危害问题。静电放电 （ESD-ElectroStaticDischarge）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，对静电放电的电磁场效应如电磁干扰 （EMI）及电磁兼容性（EMC）问题越来越重视。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。静电测量的主要参数电荷量 静电的实质是存在剩余电荷。电荷是所有的有关静电现象本质方面的物理量。电位、电场、电流等有关的量都是由于电

11、荷的存在或电荷的移动而产生的物理量。在 科研院所、高等院校、检测站和工矿企业等部门经常需要测量物体的电荷量或电荷密度。表示静电电荷量的多少用电量Q表示，其单位是库仑C，由于库仑的单位太 大通常用微库或纳库1库仑1000000微库1微库1000000纳库在测量粉体带电及其荷质比，测量防静电服的性能时都要测量其带电电荷量。测 量物体的带电电量从原理上说可用法拉第简和静电计及静电电容测量，但这种方法测量繁琐，误差较大，而且对于非静电技术人员使用时更时因难。现有一种准确迅 速测量物体电荷量的专用仪器EST111数字电荷仪/EST112数字电量表。使用极为方便，受到广大科研单位和厂硫企业如全国各防静电服

12、生产的好评。 其使用单位有：西北纺织工学院、劳动部劳保科学研究所、北京科技大学、中国矿业大学等。静电电压由于在很多场合测量静电电位较容易，另一个常用的静电参数是静电电位，其单位为伏,但由于静电电压通常很高,因此常用一个较大的单位-千伏(kV)1kV=1000V 测量静电电压的仪表通常分为接触式和非接触式,对于测量有源带电体如静电发生器（高压电源）等的静电电压常用接触式，测量这类静电可用Q-V系列静电 表。但由于接触式仪器在与被测物体接触时会使带电物体的静电放电，而使而电荷量减少或使带电物体的电容增加，这两个因素都将使物体的静电电位降低，因而测 出的结果与物体真实带电情况相差较大，所以这在测量许

13、多物体的静电电压时更常用的方法是用非接触式静电电压表，这种仪表在测量时不与初测物体任何接触，因 而对被测量物体的静电影响很小，常用的仪表有EST101型防爆静电电压表，这种仪表不但在一般场所能准确迅速测量出物体的静电电压，而且可在对防爆要求 很高的场所使用，其重量轻、体积小，价格也很低，因而在国内得到广泛使用，如全军各油库、弹药、火工品、石油、化工、纺织、造纸、橡胶、印刷、计算机等行 业等esdESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge 的缩写ESD知识介绍 静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦等。静电的特点是高电压、低电量、

14、小电流和作用时间短的特点。 人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电。 静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体经典是电子工业中的两大危害。 生产过程中静电防护的主要措施为静电泄露、耗散、中和、增湿，屏蔽与接地。 人体静电防护系统主要有防静电手腕带，脚腕带，工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成，具有静电泄露，中和与屏蔽等功能。 静电防护工作是一项长期的系统工程，任何环节的失误或疏漏，都将导致静电防护工作的失败。 静电的危害： 静电在我们的日常生活中可以说是无处不在，我们的身上和周围就带有很高的静电电压，几千伏甚至几万伏。平时可能体会不到，人走过化

15、纤的地毯静电大约是35000伏，翻阅塑料说明书大约7000伏，对于一些敏感仪器来讲，这个电压可能会是致命的危害。 静电学主要研究静电应用技术，如静电除尘、静电复印、静电生物效应等。更主要的是静电防护技术，如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及 兴航与军事领域的静电危害，寻求减少静电造成的损失 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，静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题，已经 成为一个迫切需要解决的问题。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

16、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。它可以在不经意间将昂贵的电子器件击穿，造成电子工业年损失达上百亿美元。 在兴航工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰兴航飞行器的运行。1967年7月29日，美国Forrestal航空母舰上发生严重事故，一家A4飞 机上的导弹突然点火，造成了7200万美元的损失，并损伤了134人，调查结果是导弹屏蔽接头不合格，静电引起了点火。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。 我国近年来在石化企业曾发生30多起因静电造成了严重火灾爆炸事故。许多工业发达国家都建立了静电研究机构，我国从60年代末开始开展了一些静电研究工 作，80年代开始以来, 我国的静电研究发展极为迅速。1981年成立了中国物理学会静电专业委员会并召开了第一次全国静电学术会议,全国性的和各地方的静电学术会议不断召开，静 电研究和应用的范围也越来越广,科研队伍不断壮大。