靜電ESD對(duì)電子制造業(yè)的危害

隨著工業(yè)的高速發(fā)展以及高分子材料的迅速推廣應(yīng)用，一些電阻率很高的高分子材料如塑料，橡膠等制品的廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程的高速化，使得靜電能積蓄到很高的程度。另一方面，靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用，如輕質(zhì)油品，火藥，固態(tài)電子器件等，工礦企業(yè)部門(mén)受到靜電的危害也越來(lái)越突出，靜電危害造成了相當(dāng)嚴(yán)重的后果和損失。 據(jù)報(bào)道，日本曾統(tǒng)計(jì)，不合格的電子器件中有45％是靜電放電危害造成。在電子工業(yè)領(lǐng)域，全球每年因靜電造成的損失高達(dá)百億。

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，物體間的機(jī)械分離、與帶電的物體接觸或孤立導(dǎo)體上的靜電感應(yīng)作用，從而存在著大量的靜電現(xiàn)象。

紡織業(yè)中

在紡織工業(yè)中使用的自由端靜電紡紗，具有工藝流程短、產(chǎn)量高、噪音低、用電省、飛花少、織物耐磨性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它利用靜電場(chǎng)將單纖維順直排列和凝聚，用加捻機(jī)加捻成紗。由于電暈放電、摩擦、接觸、極化、電離等方式，使紗織纖維帶有靜電位。例如棉花電位為-50V，人造絲電位為-100V，維尼綸電位為900V，尼龍電位為1.05kv。

橡膠工業(yè)中

在橡膠工業(yè)中，合成橡膠從苯槽中出來(lái)時(shí)，表面電荷密度達(dá)7×10-6C/m2，靜電位可達(dá)250 kv。橡膠壓延機(jī)壓出時(shí)，產(chǎn)品靜電位高達(dá)-80 kv。涂膠機(jī)的靜電位為-30 kv。

印刷和造紙工業(yè)中

在印刷和造紙工業(yè)中，紙離開(kāi)輥筒時(shí)靜電位可達(dá)10~20 kv，經(jīng)過(guò)加光機(jī)達(dá)50 kv。印刷時(shí)，紙張靜電位可達(dá)1.0 kv，在照像凹板印刷的場(chǎng)合，紙張帶電密度為10-8~10-10C/ m2。

石油工業(yè)中

在石油工業(yè)中，汽油在金屬管道中流動(dòng)時(shí)帶負(fù)電荷，而管道帶正電荷，汽油流經(jīng)棉制品材料時(shí)電位為2.6 kv。槽車(chē)裝油時(shí)，油面電位高在10 kv以上。在石油精煉過(guò)程中，油品經(jīng)反復(fù)加壓、加熱、噴射、冷卻和壓送等工序，將使油料帶有大量電荷。油罐車(chē)在馬路上行駛時(shí)輪胎摩擦起電，油料本身由于搖晃也起電，油品經(jīng)過(guò)地閥門(mén)、泵、過(guò)濾器和其他截面改變之處劇烈起電，特別在過(guò)濾時(shí)起電電位很高。

運(yùn)車(chē)運(yùn)輸工業(yè)中

     塑料工業(yè)中

     在塑料工業(yè)中，塑料制品表面電阻率為1016~1020Ω.cm，表面經(jīng)摩擦其電位可達(dá)1kv以上。賽璐璐相互摩擦?xí)r帶電電位高達(dá)40kv。 

     電子工業(yè)中

     在電子工業(yè)中，由于產(chǎn)品的小型化。對(duì)靜電愈加敏感。器件加工中，摩擦起電、人體帶電、感應(yīng)起電都是靜電產(chǎn)生的重要方式。例如，操作者的人體與大地絕緣時(shí)，靜電位可高達(dá)1.5~35 kv.如此高的靜電位一旦放電,足以使靜電敏感電子元器件、組件和設(shè)備毀壞、受損、硬擊穿或軟擊穿，形成長(zhǎng)久性或暫時(shí)性失效，或突然失效和潛在失效，還可能因靜電放電產(chǎn)生寬帶雜波干擾信號(hào)，導(dǎo)致電子設(shè)備誤動(dòng)作或其他故障，下表為電子器件所能承受的靜電電壓。

從以上表中可以了解到集成電路對(duì)靜電的敏感性，各種芯片不同之處就在于所能承受的靜電壓值不同。實(shí)際工作條件中，20 V的靜電電壓直接接觸器件就足以毀壞或降低其性能。

靜電對(duì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)造成的危害

靜電對(duì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)造成的危害主要有以下幾個(gè)方面。

1) 靜電吸附空氣中的灰塵，易造成器件引線間的短路；

2) 靜電放電破壞，使元件受損不能工作；

3) 靜電放電電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱使元件受損；

4) 靜電放電的幅度很大，頻譜極寬(從幾十兆到幾千兆，迭幾百伏／米)的電磁場(chǎng)使電子產(chǎn)品受到電磁干擾而損壞。

5)靜電放電損害的產(chǎn)品返工、返修，增加生產(chǎn)費(fèi)用，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，靜電危害存在于電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程。如果對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中易受靜電損害的部位加以控制，就會(huì)使生產(chǎn)過(guò)程中的靜電危害程度限制在濟(jì)低程度。

靜電防護(hù)對(duì)策

（一）ESD控制的基本原則

1) 做好ESD防護(hù)設(shè)計(jì)：器件選型、合理布線、設(shè)計(jì)保護(hù)電路等。

2) 消除和減少靜電的產(chǎn)生：減少或消除靜電產(chǎn)生的過(guò)程、維持過(guò)程和材料處于等電勢(shì)等。

3) 使靜電荷瀉放與中和：使用靜電導(dǎo)體、接地、電離器來(lái)瀉放與中和靜電，如下圖

（二）防靜電區(qū)設(shè)計(jì)原則

  1) 抑制靜電荷的積累和靜電壓的產(chǎn)生。如設(shè)備、儀器、工裝不使用塑料、有機(jī)玻璃、普通塑料袋。

  2) 可靠、迅速、有效地消除已產(chǎn)生的靜電荷，使用有繩防靜電腕帶、防靜電椅、防靜電周轉(zhuǎn)車(chē)、防靜電周轉(zhuǎn)箱。

  3) 保證靜電壓小于100V。

（三）防靜電系統(tǒng)要素

  1) 地面：防靜電地面（防靜電水磨石，防靜電地板）體電阻105～109Ω，敷設(shè)地線網(wǎng)。

  2) 接地：

   a、 防靜電工作區(qū)必須有可靠可靠的防靜電接地裝置，地電阻小于4Ω。防靜電地線不得與電源零線相接，不得與防雷地線共用，使用三相五線制供電時(shí)，其地線可以作防靜電地線。

   b、工作臺(tái)面、地墊等

靜電造成的事故

   1）1969年底在不到一個(gè)月的時(shí)間里，由于靜電放電（ESD）引發(fā)荷蘭、挪威、英國(guó)三艘20萬(wàn)噸超級(jí)油輪洗艙時(shí)相繼發(fā)生爆炸；

    2）靜電放電曾使國(guó)際通訊衛(wèi)星及美國(guó)的阿尼克、歐洲航天局的航海通訊衛(wèi)星等數(shù)十顆衛(wèi)星發(fā)生故障，不能正常飛行；

    3）頭個(gè)阿波羅載人宇宙飛船也是由于靜電放電導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸，使三名宇航員喪生。

    4）我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)中后期，石化企業(yè)曾發(fā)生30多起較大的靜電事故，如上海某石化公司的2000m3甲苯罐、山東齊魯某公司的膠渣罐、撫順某石化公司的航煤罐以及天津某公司的北倉(cāng)二罐站等都因靜電造成了嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故。

農(nóng)業(yè)方面

靜電育種大量實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)表明，靜電場(chǎng)具有生物效應(yīng)，能夠引起生物遺傳因子的明顯變化，是培育新品種的有效手段。

紡織、印染方面

靜電紡紗：靜電紡紗是利用靜電感應(yīng)原理，使纖維帶電，從而定向、凝聚、排列、伸直，并由加捻機(jī)加捻成紗的一種紡紗方法。

靜電植絨：靜電植絨是利用電荷同性相斥異性相吸的物理特性，使絨毛帶上負(fù)電荷，把需要植絨的物體放在零電位或接地條件下，絨毛受到異電位被植物體的吸引，呈垂直狀加速飛升到需要植絨的物體表面上，由于被植物體涂有膠粘劑，絨毛就被垂直粘在被植物體上，因此靜電植絨是利用電荷的自然特性產(chǎn)生的一種生產(chǎn)新工藝。

靜電復(fù)?。簭?fù)印機(jī)利用了靜電吸附原理，具有簡(jiǎn)便、迅速、清晰、可擴(kuò)印和縮印，還可復(fù)印彩色原件等優(yōu)點(diǎn)。復(fù)印機(jī)的核心部件是有機(jī)光導(dǎo)體鼓（OPC）。它是一個(gè)金屬圓筒，表面涂覆有機(jī)光導(dǎo)體。沒(méi)有光照時(shí)OPC是絕緣體，受到光照時(shí)變成導(dǎo)體。工作流程：

   1．照明和聚焦成像

復(fù)印前先通過(guò)機(jī)內(nèi)電路使有機(jī)光導(dǎo)體鼓在暗處帶電（甲）。復(fù)印時(shí)強(qiáng)光照在文件上，文件反射的光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)在鼓上成像，亮處的OPC層變成導(dǎo)體，所帶的電荷流失，暗處的電荷保留下來(lái)。這時(shí)在鼓上出現(xiàn)一個(gè)電荷組成的“潛像”（乙），肉眼不能看見(jiàn)。

   2．靜電顯影

有機(jī)光導(dǎo)體鼓在轉(zhuǎn)動(dòng)，潛像經(jīng)過(guò)墨粉盒時(shí)，已經(jīng)帶相反電荷的墨粉被吸附在鼓表面帶電部位上，鼓表面的潛像變成了可見(jiàn)的像（丙）。

    3．轉(zhuǎn)印和定影

有機(jī)光導(dǎo)體鼓繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)復(fù)印紙時(shí)把墨粉印在紙上，白紙變成了文件的副本。有機(jī)光導(dǎo)體鼓不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，文件就一頁(yè)一頁(yè)的復(fù)印出來(lái)了。墨粉是摻了樹(shù)脂膠的，復(fù)印件要加熱，墨粉才能長(zhǎng)久的粘在紙上（?。?。

工業(yè)方面

靜電除塵：氣體除塵方法的一種。利用靜電場(chǎng)使氣體電離為正離子和電子，電子奔向正極過(guò)程中遇到塵粒，使塵粒帶負(fù)電吸附到正極從而被收集。常用于以煤為燃料的工廠、電站，收集煙氣中的煤灰和粉塵。冶金中用于收集錫、鋅、鉛、鋁等的氧化物。

靜電分選：物料經(jīng)給料系統(tǒng)均勻散布在接地轉(zhuǎn)動(dòng)電極光滑表面上，帶電的物料與接地分選滾筒電極交換，兩種不同靜電性能不同的物料有差異。然后帶電的物料進(jìn)入分選區(qū)，在靜電力、重力、離心力等的合力下落。完成兩種不同電性物料的分離。應(yīng)用在選礦等方面。

靜電噴涂：靜電噴涂可用于工業(yè)的噴漆及敷粉。該技術(shù)使用某種方法使涂料粒子帶上靜電荷，并在被涂工件上加上相反的電壓，涂料粒子由于庫(kù)侖力的作用就被涂到工件上。這種方法可使涂料與工件表面結(jié)合得更牢固，而且工件表面凹陷部分也能均勻涂料。同傳統(tǒng)技術(shù)相比可以節(jié)約原料，降低成本。

靜電**：電常溫**技術(shù)是我國(guó)科技工作者率先完成的一項(xiàng)新技術(shù)，其中包括電磁**和臭氧殺兩項(xiàng)技術(shù)。

   電磁**技術(shù)是采用高壓靜電場(chǎng)和交變電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)和交變磁場(chǎng)對(duì)液體進(jìn)行靜電常溫**技術(shù)。它解決了傳統(tǒng)**方法難以克服的高溫**破壞水果汁、蔬菜汁、啤酒等飲料營(yíng)養(yǎng)成分的難題，**效率達(dá)到100％。

   靜電臭氧**技術(shù)主要是指靜電臭氧發(fā)生技術(shù)。過(guò)去是采用點(diǎn)發(fā)電技術(shù)，臭氧發(fā)生量很少現(xiàn)在采用的是面放電技術(shù)，臭氧的發(fā)生量增加幾十倍。因此，成率迅速降低。臭氧是一種強(qiáng)氧化物，可用于****。臭氧有凈化空氣、消除臭味之功效。國(guó)際上正在進(jìn)行工業(yè)自來(lái)水臭氧**技術(shù)的研究試驗(yàn)，用以取代化學(xué)**方法。