ESD靜電防護原理

2018-11-29

ESD靜電防護原理

在電子產品生產、裝配、存儲、運輸、使用過程中,不產生靜電是不可能的,但產生靜電并非危險所在,危害在于靜電積累(EOS),以及由此產生的靜電感應、吸附和放電。對靜電積累的限制和采取各種防護措施尤為重要。靜電防護措施很多,主要有以下幾方面。

靜電耗散及泄漏

將生產環境和各種操作過程中產生的靜電迅速耗散,以及泄漏是防止靜電危害行之有效的方法。靜電耗散及泄漏是通過替換電子生產過程中,接觸到的各類絕緣物制備的用具(包括各種工裝夾具、包裝、生產工具、物流轉遞用品、人體用品等),而改用防靜電材料制備并使之接地來完成的。防靜電材料又稱為ESD防護材料,通常在電子行業所用防靜電材料應屬靜電耗散和導靜電類。

接地的幾個概念如下:

(1)地:能接受或供給大量電荷的物體(如大地、艦船或運載裝備外殼等)。

(2)接地極:埋入大地以便與大地良好接觸的導體。

(3)接地電阻:被接地體與大地(零電位)之間接地引線、接地極、接地極與土壤溢流電阻的總和。

靜電耗散及泄漏一般要求

靜電耗散原理:將電子生產用的各類用品(裝備)用ESD防護材料來制備。當因各種原因在其上產生靜電時,通過靜電消散使其靜電不能在用品(裝備)某點或某區域積累,降低單位面積的靜電電量,從而起到降低靜電電位作用,防止靜電放電的發生。防靜電包裝就是靜電耗散原理的典型應用。

靜電泄漏的定義:帶電體上的電荷通過內部和其表面等途徑,而使之部分或全部消失的現象。

靜電耗散及泄漏的一般要求是將各種ESD防護用品或裝備、儀器設備、生產存儲環境的導體等與大地之間進行電氣連接,將上述物體積累或感應的靜電泄放到大地。

通常靜電耗散及泄漏的措施同時使用,在某種特殊情況下,也有使用接地導電刷與帶電絕緣體接觸泄漏其積累靜電的實例,像某些傳輸帶的靜電消除。一般情況下,人體,ESD防護用品(裝備)任一表面與接地極之間的靜電泄漏電阻(或稱為系統電阻)小于1GΩ,都可認為是符合要求(美國標準ANSI/ESD-S20.20)。對于靜電接地電阻(接地體與大地之間的電阻),GB12158-90規定(主要針對石化系統):每組專設的靜電接地電阻值,一般不應大于100Ω。在山區等地,其接地電阻值也不應大于1000Ω。

在電子行業,由于SSD敏感度較高,對生產系統接地電阻值要求也高于石化系統,像YD/T754-1995《通信機房靜電防護通則》、SJ/T10533-1994《電子設備制造防靜電技術要求》規定,單獨設置防靜電接地時的靜電接地電阻值不大于10Ω,這一數據已被廣泛采用。但對于某些無法接地系統的,需臨時設置的軍用器材維修場所或軍用裝備的防靜電接地,因受環境局限性影響,接地電阻不大于100Ω即可。需要指出的是,防靜電接地電阻要求并不高,但當考慮防靜電系統與其他接地系統之間電磁兼容關系時,其單獨設置時,電阻值應符合相關要求。

電子工業環境的防靜電接地,有軟接地和硬接地之分。軟接地是指通過串接限制流過人體的電流達到安全值的電阻接連到大地電極的一種方式。軟接地的目的在于,當人觸電時將通過人體的電流限制在人身安全范圍之下(通常為5mA以下)。軟接地所需要的電阻值大小,取決于靠近接點的人員可能接觸到的交、直流電壓值很多標準將軟接地電阻值定為1MΩ,功率為1/4W或1/2W。硬接地是指直接與大地做導電性連接的一種接地方式。一般情況,硬接地用于靜電屏蔽或儀器、生產設備、金屬體的接地。