ESD静电防护原理

2018-11-29 54

ESD静电防护原理

在电子产品生产、装配、存储、运输、使用过程中,不产生静电是不可能的,但产生静电并非危险所在,危害在于静电积累(EOS),以及由此产生的静电感应、吸附和放电。对静电积累的限制和采取各种防护措施尤为重要。静电防护措施很多,主要有以下几方面。

静电耗散及泄漏

将生产环境和各种操作过程中产生的静电迅速耗散,以及泄漏是防止静电危害行之有效的方法。静电耗散及泄漏是通过替换电子生产过程中,接触到的各类绝缘物制备的用具(包括各种工装夹具、包装、生产工具、物流转递用品、人体用品等),而改用防静电材料制备并使之接地来完成的。防静电材料又称为ESD防护材料,通常在电子行业所用防静电材料应属静电耗散和导静电类。

接地的几个概念如下:

(1)地:能接受或供给大量电荷的物体(如大地、舰船或运载装备外壳等)。

(2)接地极:埋入大地以便与大地良好接触的导体。

(3)接地电阻:被接地体与大地(零电位)之间接地引线、接地极、接地极与土壤溢流电阻的总和。

静电耗散及泄漏一般要求

静电耗散原理:将电子生产用的各类用品(装备)用ESD防护材料来制备。当因各种原因在其上产生静电时,通过静电消散使其静电不能在用品(装备)某点或某区域积累,降低单位面积的静电电量,从而起到降低静电电位作用,防止静电放电的发生。防静电包装就是静电耗散原理的典型应用。

静电泄漏的定义:带电体上的电荷通过内部和其表面等途径,而使之部分或全部消失的现象。

静电耗散及泄漏的一般要求是将各种ESD防护用品或装备、仪器设备、生产存储环境的导体等与大地之间进行电气连接,将上述物体积累或感应的静电泄放到大地。

通常静电耗散及泄漏的措施同时使用,在某种特殊情况下,也有使用接地导电刷与带电绝缘体接触泄漏其积累静电的实例,像某些传输带的静电消除。一般情况下,人体,ESD防护用品(装备)任一表面与接地极之间的静电泄漏电阻(或称为系统电阻)小于1GΩ,都可认为是符合要求(美国标准ANSI/ESD-S20.20)。对于静电接地电阻(接地体与大地之间的电阻),GB12158-90规定(主要针对石化系统):每组专设的静电接地电阻值,一般不应大于100Ω。在山区等地,其接地电阻值也不应大于1000Ω。

在电子行业,由于SSD敏感度较高,对生产系统接地电阻值要求也高于石化系统,像YD/T754-1995《通信机房静电防护通则》、SJ/T10533-1994《电子设备制造防静电技术要求》规定,单独设置防静电接地时的静电接地电阻值不大于10Ω,这一数据已被广泛采用。但对于某些无法接地系统的,需临时设置的军用器材维修场所或军用装备的防静电接地,因受环境局限性影响,接地电阻不大于100Ω即可。需要指出的是,防静电接地电阻要求并不高,但当考虑防静电系统与其他接地系统之间电磁兼容关系时,其单独设置时,电阻值应符合相关要求。

电子工业环境的防静电接地,有软接地和硬接地之分。软接地是指通过串接限制流过人体的电流达到安全值的电阻接连到大地电极的一种方式。软接地的目的在于,当人触电时将通过人体的电流限制在人身安全范围之下(通常为5mA以下)。软接地所需要的电阻值大小,取决于靠近接点的人员可能接触到的交、直流电压值很多标准将软接地电阻值定为1MΩ,功率为1/4W或1/2W。硬接地是指直接与大地做导电性连接的一种接地方式。一般情况,硬接地用于静电屏蔽或仪器、生产设备、金属体的接地。