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实装防静电培训教材每个从地毯走过再接触门把的人都会感触到静电效应。这种从门把手传到人体的冲击电压，有时会高达5000伏。它是以熔化许多集成电路芯片中的导电通路。静电放电可以以多种方式轻易的破坏敏感的电子器件。静电影响到生产进度和产品质量，从而降低效益，从部件到成品生产过程中由静电污染物或产品处理过程所造成损坏的可能性总是存在。这些问题所引起的成本提高，随着产品在通过其制造流程中的推移而增加。在生产线上，没有测试出来的部件故障，可能会导致对可靠性要求甚高的应用系统全面瘫痪。虽然我们不能完全消除静电荷，但我们可以控制它。教材的目的就是要解释如何实现这种控制。第一节静电的产生静电并不是静止的电荷，自然规律总是试图将正电荷和负电荷保持平衡。理想的物体是应保持不带电的中性状态。所带的正电子和负电子数目相等，当物体表面的分子带有电荷或被极化时，带电现象就产生了，电荷可同其带电表面带有多余电子或缺乏电子而呈负极性或正极性。根据材料允许电荷在其中运动的能力，通常可分为导体或静电耗散材料。相反非导体或绝缘体不允许电荷运动。天然水和大部分金属都是很好的导体，而塑料、石英和玻璃都是非导体。任何一种材料都可能带静电，而产生静电最普通的方式就是感应和摩擦起电。一、感应起电在实装车间里，有很多带电操作过程，这难免在其周围产生强电场，当一块印制板置于电场时，板子上的某中性导体就会在电场力的作用下，电子定向移动。若是在正电荷形成的电场中，靠近正电荷方向感应出负电荷，而另一端则是感应出正电荷，这时若将该导体移出外电场并将它们分成两部分。则一部分会因缺少电子而感应出正电荷，相反另一部分则为感应出负电荷，过程表示如图1所示：图1正负荷示意图当然，我们也可以将上述已置于外电场的导体一端接地。接地端电荷会被大地中和，然后接地线断开，再去掉外电场，这时孤立导体带上了电荷（这电荷极性与外电场极性相反）。如图2所示：图2电荷极性与原外电场极性二、摩擦生电摩擦是产生静电的主要方法。当两场PCB紧密接触，然后再分开时，一块板的表面就会失去电子而带正电荷数目保持相等，甚至差值可能为零。在两块板分离之后，各自表面将保持其正电荷或负电荷，除非该物体表面是导体并将其接地。任何一种材料——固体、气体或液体，不管它是导体还是绝缘体，我们都可将其摩擦带电，带电量的大小和极性，取决于这两种材料本身的特性和其它因素的影响。这些因素包括物体表面条件，受摩擦或分离的面积，分离或摩擦时的表面之间的压力和速度。通常，光滑的表面可产生较多的电荷，较大的表面面积和增加摩擦速度或加大表面间压力都会产生较多的电荷。按材料受摩擦后产生正电荷或负电荷的可能性，可将其排序如表1所示。如果将表所列的两种材料互相摩擦，靠表中上端的材料将带正电荷，而靠表中下端的材料将带负电荷。材料的绝缘性越好越容易使其摩擦生电。有机玻璃和特氟龙这样的非导体很容易带电。它们能产生大量的静电荷，有时甚至高达25000伏。一块绝缘体也可与导体靠接触分离而摩擦生电，甚至导体接地时，也可以摩擦生电。如果将导体与地绝缘，它与绝缘体分离之后就会带电。在我们的实装车间，由于PCB板都是采用聚酯材料制成，而IC的外形封装也都是采用塑料，当两块板或很多板叠放在一起，再分开时静电就产生了。第二节静电的危害每件东西和物体，包括人的走动，机械部件的运动，还有液体的流动，用手去触摸东西都可能产生静电荷。当一个静电荷聚集在一个敏感产品上，工作表面时，设备上或附于人体时它会产生极大的破坏性。产品可能遭受损坏，工序可能因此降低，可能列出一长串其它坏结果。有时谜团似的问题都可能发生。一、静电放电（ESD）：当某些电解质、导体带上静电荷后，尽管所带的电荷量不多，但由于自身对大地分布电容非常小，使得静电电位较高。当垂直于带电物体表面的静电电位高于2500伏时，可向空气中放电。对于人体静电放电，通过实验测得最小放电能量也可以达到3.12×10-4焦耳.瞬间的放电电流可以达到1安培以上.这样高的电流足以造成仅能通过微安电流的某些CM03器件芯片电路(直径仅几微米)的损坏,较高能量的静电放电可产生频带几百千赫兹～几十兆赫兹;电平高达毫伏的干扰场强.像本公司的这种大规模生产、包装和测试过程中，静电放电时对电子装置造成的危害是无须置疑的。随着对器件的容限要求的提高，电路尺寸已不断的减小，但这也使器件对静电放电危害的承受力将下降。特别人为越来越低的工作电压所设计的电路中，微小的电荷就能导致器件损坏。二、静电对电子元器件的危害：静电的作用同样表现在对细微尘粒的吸附作用。静电引力对微小尘粒的影响是很强的，一旦这些细微颗粒被吸到带电表面，就很难使其脱离。而现代大规模集成电路（LST）生产中，芯片的集成电路线宽已达到0.1～1微米，而一颗直径几微米尘粒吸附在芯片上，即可造成十几根芯片之间的绝缘强度降低，在它被使用时，很易出现线间短路现象。这一类的污染是造成产品残次和器件失灵的主要杀手。如图3所示。细微颗粒在空气中运动强烈受静电影响。本图是采用激光强化的摄影技术来显示橡胶球是如何在带静电的晶片之上动态的显示了细微颗粒是如何被拉出空气层流并吸附于带静电的晶片上的。微尘颗粒微尘颗粒不带静电的晶片微尘颗粒带500伏静电的晶片带4000伏静电的晶片带电表面对细微颗粒的静电力比地球吸引力或空气动力都强大得多。由于现代家电产品也是向超于小体积、多功能、快速度的集成化方向发展，本公司的VDR9123和即将投产的手机就是其中的典型例子。所采用的印制板是由4～6层印制电路组成的。中等大小的手机电路尺寸为130×55MM，印制板上的元件多达几百个，有些元器件采用1005的CHIP元件，芯片有140多个引脚，脚间距仅0.4MM，这种高度集成电路要求线路间距尽可能短，线路面积尽可能的小，同时也因为线距缩小、耐压降低、线路面积减小，耐流容量减少，受静电影响则更大，元器件更容易被击穿。各种元器件的击穿电压范围不同，如表1所示：各种元器件的击穿范围表面贴装器件击穿电压U/VMOSFET100～200EP-ROM100～150运算放大器CMOS190～2500CMOS200～3000屏蔽薄膜电阻300～3000晶体三极管300～7000三、典型的静电源：实装车间的工作人员在作业时，身穿的衣服、鞋和所用的元件盘（箱）包装袋等物体的自身或其它物体摩擦都可产生静电如表2所示：静电产生方法静电电压相对湿度10～20％相对湿度65～90％在地毯上行走350001500在乙烯树脂地板上行走12000250维修点检工作台上的人6000100作业指导书的乙烯树脂外壳7000600从工作台上拾起普通聚乙烯袋200001200表2典型的静电电压此外某些电器设备运行时也可产生静电,在实装车间生产环境中存在着许多静电源，它们产生方式和相对元器件损坏各有自己的特点。下面将部分静电源产生及如何造成元器件失效作一些简单介绍。A、工作服：操作人员所穿的普通工作服与工作台面、工作椅摩擦时可产生0.2～10微库仑的电荷量，在服装表面能产生6000伏以上的静电电压并使人体带电。当操作人员手持集成电路或工作服与工作台台面放置的元器件接触时，即可导致放电。因元器件各引出线接触，电位不同和芯片电介质极薄绝缘强度很低等原因，很容易造成器件电介质的击穿。B、工作鞋：一般工作鞋（橡胶或塑料底）的绝缘电阻高达1013欧以上，当与地面接触时产生静电荷使人体和所穿的服装带静电。调查表明工作鞋与地面摩擦所产生静电导致元件失效的事例并不多，但因其较高的绝缘电阻使人体所带静电不能很快泄漏。C、树脂、浸漆封装表面：许多元器件用高绝缘树脂漆封表面。这些器件放入包装后，因运输过程的摩擦，在其表面能产生几百伏以上的静电电压，造成芯片击穿。D、各种包装和容器：用PE（聚乙烯）、PP（聚苯乙烯）、PS（聚氨脂）、ABS等高分子材料制备的包装和元件盒。当然也包括回流检处的补料盒都有可因摩擦冲击产生静电荷，从而对其所包装的器件产生不良的影响。E、终端台、工作台：工作台面，摩擦产生静电，可对放置其上的电子元件放电。F、绝缘地面：绝缘地面都可因摩擦产生静电。另外因其较高的绝缘电阻，作业人员带静电在其上时，不全短时间将静电荷泄漏。G、空气压缩机，空气喷枪同空气剧烈流动或介质与气枪嘴摩擦产生大量静电荷。而在吹PCB板时易造成元器件损坏。H、某些电子生产设备：焊烙铁、波峰焊机、贴片机等某些元器件装配设备内的高压、变压器、交直流电路都可在设备上感应出静电电压。如静电泄漏措施没采用好，可使元器件在装配过程中失效。静电放电还能造成比降低整个生产量更严重的问题。在部件测试时，可能并没有发现由于静电放电造成的器件残次。如果在后续配工序发现器件失效，将导致由返工或更换器件造成的成本增加，但是，一旦器件在工作现场失效，其修理或更换费用就会比在制造阶段发现问题并解决问题所需的费用多花100倍以上。第三节静电控制在生产现场完全消除静电，通常是不可能的。但是，如果恰当使用设备和补救措施，大部分静电问题都可能得以控制的。我们虽然尝试了多种控制静电问题的方法，显然没有一种单一的方法能控制所有的静电问题。选择静电控制方法的重要考虑之一，就是看带电材料是否属于导体或绝缘体，如果导体能够接地的话其上的静电可以很容易的得到控制。接地线简单的提供了一条通路，使得静电荷可以顺畅的传入地下或从地下传来。当导体接地时，它的所有电荷都被中和，因而它将保持地电位。但是因为电荷无法通过绝缘体，所以对绝缘体接地就没有用。把绝缘体接地无法消除静电。一、静电控制原理：静电控制方面的措施有很多，从控制原理上讲主要分以下几个方面：1、静电泄漏：将各种操作运行过程中产生的静电荷迅速泄漏是防止静电危害行之有效的方法。静电泄漏是通过替换电子生产过程中接触到的各种绝缘物，而改用防静电材料并使之接地来完成的。（1）防静电的材料：防静电材料又叫ESD防护材料，从防静电原理可将其分成三个方面：导静电、静电耗散、电磁屏蔽耗散复合类。这三种材料可从导电性上加以区分。例如：GB12158-90《防静电事故通用导则》和电工学将体积电阻率和表面电阻率分别小于或等于106欧•*、107欧的材料叫做静电导体106～1010欧•*、107～1011欧范围内的为静电正导体，在1010欧•*和1011以上的为静电非导体。由此：第一类为导静电材料；第二类为静电耗散材料；第三类为电磁屏蔽材料。不同材料的静电防护原理和使用方法有所不同。导静电材料静电电荷可以在其表面自由分布，受摩擦时，正负电荷可迅速扩散泄漏而不产生静电。其特点如下：A、导静电材料置于静电场中，其表面积累静电荷，必须将其接地才能将表面积聚的静电荷泄漏。B、导静电材料可用于ESDS器件生产装配环境。C、电阻率很小的导静电材料不适于用来作ESD防护包装。因为这种包装置于静电场中。表面积聚的静电荷可向器件放电导致器件失效。静电耗散材料的电阻率高于静电材料，静电荷在其表面移动速率大大低于静电导体，在使用方面有如下特点:A、静电耗散材料受到摩擦时，在其表面产生的电荷可以较快扩散和泄漏。B、因其较高的电阻率，不会造成材料放电，因此可以用来作ESD防护包装。C、可用于一般的ESDS器件生产装配环境中。电磁屏蔽耗散复合类材料是屏蔽材料与静电耗散材料复合而成。屏蔽材料电阻率低于导电体,其受到摩擦表面不起静电荷,可用于屏蔽射频和低频电磁场,但因其电阻太小,易在静电场中产生静电感应损坏器件。通常在屏蔽材料内层复合一层静电耗散材料。这种具有屏蔽效果的静电耗散复合材料可作ESD防护包装。ESD防护材料的制备通常是增加材料的电导率来实现的。增大材料的电导率最主要的方法有:A、外用抗静电剂法。如用外部喷洒、浸渍和涂敷抗静电剂等方法。唱片、衣料用的简易喷洒型抗静电剂就属于这一类。B、未用持久性抗静电剂法。如在塑料、橡胶等后加工过程中加入抗静电剂，使材料表面因阳离子、阴离子相互吸引产生导电性。C、内加抗静电剂法。如在橡胶、纤维、纸张、涂料中，将抗静电剂采用不同工艺掺加进去。利用这种方法加入抗静电剂后，材料具有持久抗静电效果。D、材料表面该性法。这种方法是采用在材