静电的危害与预防

静电的危害与预防

静电产生的原因及其危害

防止静电危害的措施

静电是由不同物质的接触、分离或相互摩擦而产生的，例如在生产工艺中的挤压、切割、搅拌和过滤，以及生活中的行走、起立、脱衣服等，都会产生静电。

静电的电位一般是较高的。例如人在穿、脱衣服时，有时可产生一万多伏的电压（不过其总的能量是较小的）。静电的危害大体上分为使人体受电击、影响产品质量和引起着火爆炸三个方面，其中以引起着火爆炸最为严重，可以导致人员伤亡和财产损失。过去在国内外都发生过此类事故，主要是由于静电放电时发生火花将可燃物引燃所造成的，因此，在有汽油、苯、氢气等易燃物质的场所，要特别注意防止危害。

静电危害的防止措施主要有减少静

电的产生、设法导走或消散静电和防止静电放电等。其方法有接地法、中和法和防止人体带静电等。具体采用哪种方法，应结合生产工艺的特点和条件，加以综合考虑后选用。

（1）接地：接地是消除静电最简单最基本的方法，它可以迅速地导走静电。但要注意带静电物体的接地线，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化。

（2）静电中和：绝缘体上的静电不能用接地的方法来消除，但可以利用极性相反的电荷来中和，目前“中和静电”的方法是采用感应式消电器。消电器的作用原理是：当消电器的尖端接近带电体时，在尖端上能感应出极性与带电体上静电

极性相反的电荷，并在尖端附近形成很强的电场，该电场使空气电离后，产生正、负离子在电场作用下，分别向带电体和消电器的接地尖端移动，由此促使静电中和。

（3）防止人体带静电：人在行走、穿、脱衣服或座椅上起立时，都会产生静电，这也是一种危险的火花源，经试验，其能量足以引燃石油类蒸气。因此，在易燃的环境中，最好不要穿化纤类衣物，在放有危险性很大的炸药、氢气、乙炔等物质的场所，应穿用导电纤维制成的防静电工作服和导电橡胶做成的防静电鞋。

第4章节静电的危害

发布者：上海松可机电有限公司发布日期：2006-4-30 13:14:26

4.静电的危害

随着大规模及超大规模集成电路的问世，在应用中人们逐渐发现器件无缘无故地损坏或早期失效，这是由于静电放电( ElectroStatic Discharge简称ESD)造成的。无论是静电电场还是静电电流都可能给器件造成致命的危害或潜在的损伤。

人体有感的静电放电电压一般约在3000伏以上，3000伏以下的静电人并无异常不适感而对电子产品来说却具有很大的危害性。静电产生后会在其周围形成静电场产生力学效应、放电效应及静电感应效应等，人员身体携带静电也会对其它物体放电。在上述几种效应中静电的放电效应造成的危害最为严重，此种放电导致元器件的击穿或对系统造成破坏无法正常运行，对这种破坏我们一般简称为

ESD损害。

1、ESD损害及其对SSD的危害在静电危害的几种类型中 ESD损害尤为突出，其突出特点是随机性和不易察觉性。人没有感觉到放电就已造成了静电损伤而且不易被检测出来。ESD对元器件的损害后果是导致硬击穿或软击穿。首先，所谓硬击穿是一次性造成芯片内热，二次击穿金属喷键，熔融介质，击穿表面等最终使集成电路彻底损坏永久性失效。当静电放电能量达到一定值时其足以引起塑劫集成电路的爆炸，使其芯片完全烧毁裸露，造成人身伤害，设备故障，耗费增加。硬击穿的特征明显，一般来说可以在器件组装件或插件板出厂交货之前检查出来。其次，软击穿(软失效)是造成器件的性能劣化或参数指标下降，但还没有完全损坏而形成隐患，在最后质量检验中很难被发现。在使用时静电造成的电路潜在损伤会使其参数变化品质劣化，寿命降低，使设备运行一段时间后随温度时间电压的变化出现各种故障从而不能正常工作即为软失效。如果受损的芯片属于一些重要的控制系统如：网络中心控制系统、自动播出控制系统、生产调度控制中心、电子作战指挥系统、自动导航系统、火箭发射控制系统等，其造成的危害有时是难以预料的，这潜在的损伤实际上具有更大危害，造成的直接或间接损失更为严重。软击穿不易察觉具有潜在隐蔽的特点危害性更大，有关资料证明

ESD引起的器件损伤90%为潜在性的软击穿损伤10%为立即失效的损伤类型。另外静电感应和静电放电时产生的电磁脉冲也有一定危害。静电放电一般产生频带为几百KHz ~ 几十MHz，电平高达几十毫伏的电磁脉冲干扰可使静电敏感器件( Static Sensitive Device简称 SSD) 损坏。当今由于集成电路的集成度越来越高，体积缩小，光刻线条变细，线间距离窄以及采用大量新型材料(其抗静电性很低)至使其抗静电性

明显下降。有人认为加有 ESD保护电路的集成电路板不怕静电破坏，实际上尽管加有保护电路确实能够起到一定的保护作用。当在人体或工作环境中带有上千伏静电时虽然敏感器件内有保护电路也是无法承受的，其仍然受到很大程度的破坏。所有的集成电路均对静电敏感，其不同之处只在于所能承受的阀电压值不同而已。人体有感的静电放电在2500伏以上，因此减少静电到人无感觉的程度并没有消除电子设备受静电损坏的危害。当人感觉到静电放电时可能已经造成SSD损伤了所以对静电的防护主要应致力于防患于未然，进行综合防护。

2、静电对工业部门的危害静电聚集对工业部门的危害主要表现在以下几个方面：

A. 引发燃爆事故据测量一个普通男子站在绝缘地板上脱化纤毛衣时人体静电电位可达8200伏，起电量为0.95微库，积累的静电能量为3.9毫焦，这个能量比汽油的最小静电点火能0.21毫焦；黑火药的最小静电点火能0.19毫焦都大许多倍，如果发生静电放电火花就有引起燃烧爆炸的危险。

B. 损伤电子元器件破坏系统正常工作在世界已进入电子计算机时代的今天，静电更是电子工业乃至各类电子电器用户的一大隐患。某些大规模集成电路中的被氧化膜只有十万分之几厘米厚，IC电路会在数百伏电压下被击穿，M0SFET甚至受到十几伏电压作用就会被毁掉，如遇人体静电或其他微弱的静电放电它们就会像雷电击中一幢大建筑物一样使之轰然倒塌遭到毁坏，因而以大规模集成电路为基础的工业产品如电脑工业，自动化控制器等等都要防止静电造成的危害。据报道在静电危害没有得到有效防治之前，美国电子工业部门由于静电原因使IC电路遭到破坏和损伤而造成的损失每年高达数亿美元，此外电子计算机、微处理器等会因静电放电而失去记忆或工作中断使已有的信息丢失，破坏系统无法正常工作。

C. 影响产品质量在电子元器件制造电影胶片印制过程中，静电放电会使其发生意外故障或疵病而达不到质量标准。

D. 影响正常生产在纺织、印刷胶片、造纸等工业生产中，纤维、纸张、胶片等会因静电而粘连一起给生产带来麻烦。

E. 对人体造成电击不适感甚至引发次生事故人体静电放电会使人有电震电麻感觉，若此人此时处在高位或接触危险品就可能引发次生事故。目前防静电安全技术越来越受到各国的重视!

静电小常识

发布时间: 2006年3月19日来源:

静电是一种客观的自然现象，产生的方式很多，如接触、磨擦、冲流等等。其产生的基本过程可归纳为：接触→ 电荷→ 转移→ 偶电层形成→ 电荷分离。设备或人体上的静电最高可达数万伏以至数十万伏，在正常操作条件下也常达数百至数千伏。人体由于自身的动作及与其它物体的接触-分离、磨擦或感应等因素，可以带上几千伏甚至上万伏的静电。静电是正、负电荷在局部范围内失去平衡的结果。它是一种电能，留存在物体表现，具有高电位、低电量、小电流和作用时间短的特点。

静电控制的主要措施有：静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、增湿等。

静电放电引起的元器件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害，它分硬击穿和软击穿。硬击穿是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效；软击穿则是造成器件的性能劣化或参数指标下降。

静电敏感元器件和印制电路板在生产过程中工序之间的传递和储放，必须使用防静电上料箱、元件盒、周转箱、周转托盘等。以防止静电积累造成危害。静电敏感元器件和印制电路板，作为成品进行包装时必须采用防静电屏蔽袋、包装袋、包装盒、条、筐等，避免运输过程中的静电损害。

电子产品在生产过程中，其元器件、组件成品经常与设备工具等发生接触、分离，磨擦而产生静电，必须使用防静电坐垫、周转小车、维修包、工具、工作椅（凳）等，并通过适当的接地，使静电迅速泄放。

磨擦起电和人体静电是电子、微电子工业中的两大危害源，但产生静电并非危害所在，危害在于静电积累及由此产生的静电电荷放电，因此必须予以控制。带静电的物体，在其周围形成静电场，会产生力学效应，放电效应和静电感应效应。由于静电的力学效应，空气中的浮游的尘粒会吸附到硅片等电子元器件上，严重影响电子产品的质量，因此，对净化工作空间必须采取防静电措施。

净化室的墙壁、天花板和地板等都应采用防静电的不发尘材料，对操作人员及工件、器具也应采取一系列的静电防护措施。

为了解生产过程静电起电情况，判别生产过程中静电的影响程度以及检验静电防护用品、装备质量都需要测量静电及有关参数。静电的测量，主要是对静电电压、材料电阻、接地电阻、静电关衰期、静电电量、静电消除器消电性能、布料电荷面密度等的测量。

静电防护工作是一项系统工程，任何环节的疏漏或失误，都将导致静电防护工作的失败，必须时时防范，人人防范。

化工行业仓储中静电的危害与防治

静电产生的危害在化工行业生产部门已受到了相当的重视，但在这些行业的仓储部门中对静电造成的危害与防治的研究还是—个薄弱环节。随着仓储的功能和规模的不断扩展，如何控制和防范静电带来的危害已逐渐引起人们的瞩目。

一、仓储环节中的静电产生

静电的产生有其内因和外因。内因取决于物质的导电特性，外因最为常见的是物质相互的摩擦造成起电现象。如储运过程中物质间的摩擦、滚动、撞击等。其次是附着带电、感应带电等。就仓储部门而言，许多商品和包装物都具备了静电产生的内部条件，同时在仓储业务中都离不开搬运、堆码、苫垫、覆盖等操作，因而商品之间不可避免地会产生摩擦、滚动、撞击等。例如石油或有机溶媒仓库内的输送和向罐内排放时，这些物料与管道壁及设备之间就会产生摩擦，这些都会产生很高的静电积累。一般商品的塑料包装在堆码过程中由于相互摩擦也会产生静电。

二、仓储中静电的危害

静电在仓储活动中造成的危害主要是由于它能在物体表面上聚集形成很

高的静电位并容易发生静电放电火花，其危害主要在两个方面：

1、易引发燃爆事故。例如仓库中存放的易燃液体(如汽油、煤油、柴油)、有机溶媒(苯类、醚类、酮类)，它们挥发出的蒸气与空气混合达一定比例、或固体粉尘达一定浓度即爆炸极限时，一旦遇静电放电火花即会成为点火源引发燃爆。

2、易产生电击现象。如在搬运过程中产生静电高电位放电给操作人员带来电击的不适感，这在仓库搬运塑料包装物品的工人中屡有发生，搬运、堆码过程中由于强烈的摩擦产生了静电高电位放电，甚至发生过操作工人被静电放电击倒的现象。

三、仓库中静电危害的防治

在仓储中一般采用下列步骤防止和控制静电带来的危害。

1、应当控制物料尽量不产生静电，例如对易燃液体来说限制其在管道中流速，控制其装卸方式，防止不同油品、溶媒相混合和防止液体中夹水、夹气。

2、采取措施使已产生的静电尽快逸散，避免产生积累。例如在设备上安装良好的接地装置、增大工作场所的相对湿度、在地面上敷设导电地板、在某些工具上喷涂导电涂料等都有利于静电的泄放。

3、给带电体外加一定量的反电荷使带电体上电荷产生中和，避免静电压上升。如使用感应式静电中和器就属于这类方法。

4、在有些情况下静电积累不可避免，静电压迅速上升甚至会产生静电放电火花，则要采取措施使其虽然放电却不至于产生火灾爆炸事故。例如在易燃液体储罐的空间充入惰性气体如氮气、加装控制报警装置、采用高效排风装置使空气中易燃气体或粉尘达不到爆炸极限。

5、在有火灾爆炸危害性的场所如化学危险品储存场所，工作人员穿用导电鞋和导静电工作服等，及时排除人体所带静电，也是防止静电危害的有效措施之—

静电的危害

静电是大家非常熟悉的东西。我们身上可能就带有很高的静电电压。静电的产生是由于不同的物体相互接触时，一个物体失去一些电子而带正电，电子转移到另一物体上使其带负电。若在物体分离的过程中电荷难以中和，积累在物体上的电荷就形成了静电。对此现象的简单概括就是大家非常熟悉的“摩擦起电”。在干燥的季节，我们如果穿着化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面上活动，人体上的静电可达几千伏甚至几万伏。若人体静电超过2～3千伏,当人接触接地金属时则会产生静电电击。

“被自己电了一下”对南方的朋友也许是不可思议，但北方干燥地区的朋友对此一定感受很深。静电的能量和破坏性是不能小看的。如果我们带着如此能量接触电子元器件会造成什么后果呢？精密的元件可能会被瞬间的高压击毁。也许，当你欢天喜地地捧起“保超XXXMHz”的CPU时，很可能CPU的忌日就到了。不光CPU，主板、显卡、硬盘等也一样“不堪一击”。

可惜不是所有的人都相信静电的可怕。很简单，他们没有吃过静电的亏。其中的原因很多，可能是环境原因，如湿度不同的地区静电的表现是不一样的；电子产品本身及其包装都可能对静电做了预防措施；也可能只是运气，譬如，当一个满怀静电的冒失鬼迫不及待地打开机箱时，很走运，机箱是接地的，所以，在他去接触那颗宝贵的CPU前，他身上的静电已经消失了。但是，即便有种种因素使我们的电脑躲过静电的劫难，我们也不能否认静电的危害。这就像我们虽然没有发生过车祸，但也不能忘记飞驰的汽车可以把你XX掉，所以我们不能站在路中间。同样的，在需要接触电子元器件时，我们也不能冒险。我们应该想方设法把身上的静电消除掉。

消除静电的方法

控制静电的基本方法是“泄漏”、“中和”和“屏蔽”。为了静电能及时“泄漏”走，必须为静电提供泄漏通路；为了能“中和”掉静电，必须提供相反符号的带电粒子；为了能“屏蔽”静电，必须提供具有屏蔽功能的环境。

静电产生的途径多种多样，杜绝静电的产生并不容易。对多数人来说，对付静电最实际的方法就是“泄漏”。其实，静电的产生并不可怕，可怕的是静电的积累。随时产生的微小能量在持续累积后，就可能具备可怕的破坏性。在干燥地区和干燥季节，电荷的释放相对困难，

所以静电的积累及由其产生的后果会非常明显。虽然如此，把积累的静电释放掉还是一件非常简单的事，只需要接地就行了。

对偶尔需要接触电子元器件的朋友可以使用临时的接地措施。触摸水管、暖气片等接地的金属物体就可以将身上的静电立即释放掉。当然洗澡是最彻底的方法，可惜太麻烦，不过，洗手也凑合了(岂止是“凑合”，根本就是DIYer's Choice)。

对需要长时间接触电子元器件的朋友可以选用防静电腕带。防静电腕带也许称为“放”静电腕带更合适一些。它的结构非常简单，可以分为三个部分：腕带、导线、金属夹。腕带具有弹性，并固定了一块金属片，腕带的弹性可以保证使用者在佩带防静电腕带的时候金属片与人体接触。金属夹可以夹在金属窗框、暖气片等形状合适的接地物上。导线一般都是弹簧软线，且电阻值应该在兆欧级。导线的一端通过活动按扣与腕带连接，另一端的插头可以插在金属夹或其他接地点上。可以看出，防静电腕带起的作用就是将人体和大地相连，使人体产生的静电被及时导走。与摸水管之类的放静电方法相比，防静电腕带具有更高的“实时性”，防静电效果也可靠得多。

图1 接触娇嫩的电子产品前戴上防静电腕带，就可放心地操作了。

知道了防静电腕带的结构，大家都可以自己DIY一个防静电腕带。找个箍在手腕上觉得舒服的橡皮圈，在其上缠上一段铁丝(注意，铁丝应该在橡皮圈上缠绕足够的一段距离，使橡皮圈再被扯动时仍能保持一定的形状，也保证铁丝有足够的接触面与人体接触以应付变形），就可以把腕带部分制成。或者，戴金属表带手表的朋友也可以随便弄个金属圈钩到表带上。然后，在铁丝或金属圈上焊上兆欧级的电阻的一端，另一端焊上足够长的导线。焊上电阻后应该用绝

图2 防静电腕带的结构其实就这么简单，国外有些防静电腕带的腕带部分用的是铜丝编织带，很Cool!

缘材料把电阻可靠包覆起来。至于导线另一端应该使用什么形式接地那就看各人的具体情况了。在DIY防静电腕带时必须强调的是，出于人身安全的考虑，防静电腕带必须带保护电阻，否则人在触电时对地电阻几乎为零，非常危险——我们可不能为了CPU那条小命自己便置生死于度外。之所以推荐把电阻安装在手腕端也是尽量防止保护电阻被短路——如果把电阻安装在导线另一端，这么长的线，不敢绝对保证其上不会出现新的接地点。

基本工艺构成要素：

丝印（或点胶）→贴装→ 固化）→回流焊接→清洗→检测→返修

A.丝印：其作用是将焊膏或贴片胶漏印到PCB的焊

盘上，为元器件的焊接做准备。所用设备为丝印机（丝网印刷机），位于SMT生产线的最前端。

B.点胶：它是将胶水滴到PCB的的固定位置上，其

主要作用是将元器件固定到PCB板上。所用设备为点胶机，位于SMT生产线的最前端或检测设备的后面。

C.贴装：其作用是将表面组装元器件准确安装到P

CB的固定位置上。所用设备为贴片机，位于SMT 生产线中丝印机的后面。

D.固化：其作用是将贴片胶融化，从而使表面组装

元器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为固化炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。

E.回流焊接：其作用是将焊膏融化，使表面组装元

器件与PCB板牢固粘接在一起。所用设备为回流焊炉，位于SMT生产线中贴片机的后面。

F.清洗：其作用是将组装好的PCB板上面的对人体

有害的焊接残留物如助焊剂等除去。所用设备为清洗机，位置可以不固定，可以在线，也可不在线。

G.检测：其作用是对组装好的PCB板进行焊接质量

和装配质量的检测。所用设备有放大镜、显微镜、在线测试仪（ICT）、飞针测试仪、自动光学检

测（AOI）、X-RAY检测系统、功能测试仪等。位置根据检测的需要，可以配置在生产线合适的地方。

H.返修：其作用是对检测出现故障的PCB板进行返

工。所用工具为烙铁、返修工作站等。配置在生产线中任意位置。

一、SMT工艺流程------单面组装工艺

来料检测→丝印焊膏（点贴片胶）→贴片→烘干（固化）→回流焊接→清洗→检测→返修

二、SMT工艺流程------单面混装工艺

来料检测→PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）→贴片→烘干（固化）→回流焊接→清洗→插件→波峰焊→清洗→检测→返修

三、SMT工艺流程------双面组装工艺

A：来料检测→PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）→贴片→烘干（固化）→A面回流焊接→清洗→翻板→PCB的B面丝印焊膏（点贴片胶）→贴片→烘干→回流焊接（最好仅对B面→清洗→检测→返修）

此工艺适用于在PCB两面均贴装有PLCC等较大的SMD时采用。

B：来料检测→PCB的A面丝印焊膏（点贴片胶）→贴片→烘干（固化）→A面回流焊接→清洗→翻板→PCB的B面点贴片胶→贴片→固化→B面波峰焊→清洗→检测→返修）此工艺适用于在PCB的A面回流焊，B面波峰焊。在PCB的B面组装的SMD中，只有SOT或SOIC（28）引脚以下时，宜采用此工艺。

四、SMT工艺流程------双面混装工艺

A：来料检测→PCB的B面点贴片胶→贴片→固化→翻板→PCB的A面插件→波峰焊→清洗→检测→返修

先贴后插，适用于SMD元件多于分离元件的情况

B：来料检测→PCB的A面插件（引脚打弯）→翻板→ PCB

的B面点贴片胶→贴片→固化→翻板→波峰焊→清洗→检测→返修

先插后贴，适用于分离元件多于SMD元件的情况

C：来料检测→PCB的A面丝印焊膏→贴片