| 词条 | 防静电 |
| 释义 | 静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦等。静电防护技术，如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及兴航与军事领域的静电危害，寻求减少静电造成的损失 。 防止方法(接地 屏蔽 中和 使用手持式接触式个人静电消除器 全自动个人静电消除器的使用 预防) 操作办法(预防静电有效方法 ESD究竟是什么？ 用来防止ESD的主要产品是腕带 结论 如何在设计PCB时增强防静电ESD功能 SMT人体防静电是怎样工作的 ESD静电问题终极解决方案 防静电行业标准) 静电概述1、静电静电的特点是高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。静电就是一个静止不动的带电电荷，静电大多数通常是由于摩擦和分离造成的，摩擦引起热，促使材料内部中的分子活跃起来，然后两种物质被分离，电子从一种物质转移到其它物质就可能发生了。 当电子转移，缺乏或过多电子能创造一个电场，这个电场就是我们所知静电。这个静电场数量产生依赖于摩擦或分离的物质，依赖于摩擦或分离的数量，以及周围环境的相对湿度。 在原子之间很容易转移电子（或电荷）的物质称之为导体。那些不能转移电子（或电荷）的物质称之为绝缘体。不论导体还是绝缘体在静电作用下都可能带电荷。 人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电。 静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害。 2、防静电可以解释为防止静电产生和预防静电损害。 生产过程中静电防护的主要措施为静电泄露、耗散、中和、增湿，屏蔽与接地。 人体静电防护系统主要有防静电手腕带，脚腕带，工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成，具有静电泄露，中和与屏蔽等功能。 静电防护工作是一项长期的系统工程，任何环节的失误或疏漏，都将导致静电防护工作的失败。 静电的危害静电在我们的日常生活中可以说是无处不在，我们的身上和周围就带有很高的静电电压，几千伏甚至几万伏。平时可能体会不到，人走过化纤的地毯静电大约是35000伏，翻阅塑料说明书大约7000伏，对于一些敏感仪器来讲，这个电压可能会是致命的危害。 静电放电引起的元件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害，它分为硬击穿和软击穿。硬击穿是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效。软击穿造成元器件性能劣化或参数指标下降，在产品出厂以前难以发现而造成隐患。 静电应用技术静电学主要研究静电应用技术，如静电除尘、静电复印、静电生物效应等。更主要的是静电防护技术，如电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及兴航与军事领域的静电危害，寻求减少静电造成的损失 近年来随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，静电放电的电磁场效应如电磁干扰（EMI）及电磁兼容性（EMC）问题，已经成为一个迫切需要解决的问题。一方面，一些电阻率很高的高分子材料如塑料，橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化，使得静电能积累到很高的程度，另一方面，静电敏感材料的生产和使用，如轻质油品，火药，固态电子器件等，工矿企业部门受静电的危害也越来越突出，静电危害造成了相当严重的后果和损失。它可以在不经意间将昂贵的电子器件击穿，造成电子工业年损失达上百亿美元。在兴航工业，静电放电造成火箭和卫星发射失败，干扰兴航飞行器的运行。1967年7月29日，美国Forrestal航空母舰上发生严重事故，一架A4飞机上的导弹突然点火，造成了7200万美元的损失，并损伤了134人，调查结果是导弹屏蔽接头不合格，静电引起了点火。1969年底在不到一个月的时间内荷兰、挪威、英国三艘20万吨超级油轮洗舱时产生的静电引起相继发生爆炸。 中国近年来在石化企业曾发生30多起因静电造成了严重火灾爆炸事故。许多工业发达国家都建立了静电研究机构，中国从60年代末开始开展了一些静电研究工作，80年代开始以来，中国的静电研究发展极为迅速。1981年成立了中国物理学会静电专业委员会并召开了第一次全国静电学术会议，全国性的和各地方的静电学术会议不断召开，静电研究和应用的范围也越来越广，科研队伍不断壮大。 静电例子静电在某些形式下是很容易看得见，电荷能够对你每天工作中接触的电子元器件起作用。不幸的是，这些作用是非常危险并且不是那么显而易见。 典型的静电电压你每日所做的很多常规活动可能在你身体上产生电荷，它是对你的元器件有潜在的危害。 静电释放作用的损失你可以感觉到3000伏静电放电并且仅感觉到静电在闪电，但是很小的电荷就可以损害你的半导体元器件。在你的设备上使用的很多元器件只用小于1000伏电压就可被损坏掉，一些还低于10伏电压就可被损坏掉。 静电类型静电对于元器件的损坏有潜在失败形式或灾难性的失败形式。 1． 潜在失败形式-------结果导致门限泄漏。 2． 灾难性失败形式-------发生有两种形式（直接的和潜在的）。 当直接灾难性失败模式发生时，一个元气件在某点上是被击穿，它将再也不能起到作用。这种静电放电损毁类型既简单易发现，因在测试中它通常能被测到。 当潜在失败发生时，静电放电使元气件对于某点上削弱或受伤，在测试中，它将仍然可以通过。但是，长时间受伤的元气件会引起不良的表现，最终导致系统失败。因为潜在失败发生是在最后的检查或是在公司的控制范围内，这个修理成本是非常高的，不仅这种类型损伤很难发现，它将几次影响贵司产品的声誉，当混乱失败模式发生时，一个静电释放引起一个电流漂移，它不是引起整个意义上的失败。但是，在使用时可能断断续续地导致门限泄漏，以致引起软件损失或储存不正确信息。混乱或潜在失败模式可能通过贵司质量控制的测试项目，因为它不可能通过正常测试程序被察觉到、感觉到或看到。就好象你将不会在一个被污染的手术室里进行外科手术那样，在没有充足的防静电保护措施下，你应该永不接触、组装或修理电子装配。 防止方法接地接地对于减少在导体上产生的静电荷是非常重要的，人体是导体，并且是主要静电产生发源地。因此，我们必须减少在接触敏感防静电元件或组件的人身上产生的静电荷。预防在人体上产生静电最好是通过人体接地。 几种个人接地装置 在工业中，手腕带是最常用的接地装置。手腕带将安全且有效地排走你身体上的静电荷，合理地发挥一个手腕带的作用需要合理地接触皮肤。一个脏的或松的手腕带可能保留着漏走的静电荷，使防静电控制失效。导电的鞋类或脚接地可以被使用或补充手腕带不足。工作站接地装置 导电或静电耗散工作表面是一个静电安全工作站必不可少的一部份，特别是那些用手组装发生的地方，当使用手腕带，对于干净工作表面并且合适地接到一个公共点上接地是必要的，导电或静电耗散材料能够产生静电荷，但是当合适地把他们接地后，他们可以有效地漏走静电荷。 屏蔽下一个概念是在储存或运输过程中隔离元气件和组件。从带电物体或带电静电场中隔离出来。在储存或运输过程中，绝缘体是最好的方式来阻止静电释放损伤发生。既然接地不能排走静电荷或绝缘体，它是有必要从他们中隔离敏感元气件和组件。在静止工作、出货、搬运区域减少常规塑胶和其它类型的绝缘体是最好方法从绝缘体中隔离产品。隔离也可通过限止进入整个工作区域或工作站来完成。最后，我们利用这个事实，静电荷不能进入由导体材料或导体层做成的容器。这个效应被称作法拉第杯效应。在储存和运输电子元气件或装载线路板时，确保有近似法拉第杯特性的容器被使用，这些容器将会从静电释放击伤当中隔离出来。 法拉第杯 这种类型法拉第杯通常用在控制静电释放，它是金属袋、导电袋、有盖的周转盒，这些法拉第杯可以携带这些在表面上的静电荷并且在打开之前将它移走。 中和利用静电消除设备，其主要部件为离子发生器。 由于接地和隔离将不能从绝缘体诸如人工合成的布或常规塑胶当中释放电荷，所以中和就显得重要了。从绝缘体中中和或移走在制程工作中自然产生的电荷，称之为电离。离子是存在于空气中简单带电物质，离子是由于自然能源物质产生的，它包括太阳光、照明、露天为焰和辐射。我们可以通过离子发生器人造成上万亿的离子，离子发生器使用高电压产生一个平衡的混合带电离子，并且用风扇帮助离子漂移到物体上或区域里中和。离子化可以在八秒钟内中和在绝缘体上的静电荷，因此可以减少他们潜在的引起的伤害。通过离子化中合不是接地或隔离的替代品，离子化仅减少静电释放事故发生的可能性或风险。 使用手持式接触式个人静电消除器手持式接触式个人静电消除器是利用手持设备与金属/带电体接触，在这过程中将静电能量转化为其它形式的能量。目前市面上有售。 全自动个人静电消除器的使用全自动个人静电消除器能将周围空间存在的静电自动探测到，并将其消除。 预防预防是你另外一个重要措施或重要装置。这是在静电释放控制中最关键的因素。其它人或你在与电子元气件接触的工作中必须意识到静电释放的危险，理解它们，适应它们将比任何静电释放控制材料都值得注意最重要的事情。 生活窍门生活小窍门：如何防止身上的静电放电打击 人们在日常生活里，有时由于穿着、气候、摩擦等原因，常常导致身体积累静电，而突然碰处金属时，就会招受电击的疼痛感，某阶段常发生时甚至可以造成某种心理压力。如果暂时回避接触铁器，身上的电荷可能会积累更多，早晚会受更大的电击。1、在房屋内，地毯与鞋底摩擦后可能产生静电，在屋外也可能由于刮风导致身上带电。这时进出要碰铁门时小心，手可能挨电打。反复遇到这样的情况后，可采取如下办法避免电击： 在碰铁门时，不要直接用手直接接触铁门，而是用手先大面积抓紧一串你口袋里的钥匙（通常这并不会遭电击），然后，用一个钥匙的尖端去接触铁门，这样，身上的电就会被放掉，而且不会遭电击。 原理：手上放电的疼痛是由于高压放电，由于放电时手与铁门突然接触时是极小面积的接触，因而产生瞬间高压。如果拿出来口袋里的钥匙，先大面积握住钥匙（一串钥匙本身不能传走多少电荷因而这时也不会有电击），再用一把钥匙的尖端去接触大的导体，这时，放电的接触点就不是手皮肤上的某个点，而是钥匙尖端，因此手不会感到疼痛（也许钥匙会！----如果它有疼感的话）。 2、下出租车时也常发生电击现象。主要由于下车时身体与座位摩擦产生静电积累，而下车后关门时，手突然碰铁门就会遭电击。 这种情况常发生时，最好注意：下车时，即在身体与座位摩擦时，就提前手扶金属的车门框，可以在摩擦产生静电时，随时把身上的静电排掉，而不至于下车后突然手碰铁门时放电。 相关信息ESD知识介绍： ESD的意思“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge 的缩写。从原子学的角度来说，塑料、纸张和其它材料通常都是中性的。每一原子中带正电的原子核与其周围带负电的电子云中和。当两种材料，不论是通过压力还是通过摩擦接触分开后，电子就会游离材料的表面，从而产生静电区。电子减少的材料表面呈正电性，而带多余电子的材料表面呈负电性，这两种带电材料会吸引周围带相反电荷的材料以使电性中和，如果带电材料是导电性的，则静电荷很快会通过材料转移到地面上，如果材料在印刷中带电，则静电荷会转移到机器表面。如果材料是绝缘体，则静电荷会在几个小时、几周甚至几个月以后逐渐漏掉。 操作办法预防静电有效方法为了有效地抗击和防止静电放电（ESD,electrostatic discharge），必须以正确的方式使用正确的设备。由于一系列强有力的闭环ESD预防、监测与离子设备，现在可以把ESD看作一个过程控制问题。 静电放电（ESD）是在电子装配中电路板与元件损害的一个熟悉而低估的根源。它影响每一个制造商，无任其大小。虽然许多人认为他们是在ESD安全的环境中生产产品，但事实上，ESD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。 ESD究竟是什么？静电放电（ESD）定义为，给或者从原先已经有静电（固定的）的电荷（电子不足或过剩）放电（电子流）。电荷在两种条件下是稳定的： 1. 当它"陷入"导电性的但是电气绝缘的物体上，如，有塑料柄的金属的螺丝起子。 2. 当它居留在绝缘表面（如塑料），不能在上面流动时。 可是，如果带有足够高电荷的电气绝缘的导体（螺丝起子）靠近有相反电势的集成电路（IC）时，电荷"跨接"，引起静电放电（ESD）。 ESD以极高的强度很迅速地发生，通常将产生足够的热量熔化半导体芯片的内部电路，在电子显微镜下外表象向外吹出的小子弹孔，引起即时的和不可逆转的损坏。更加严重的是，这种危害只有十分之一的情况坏到引起在最后测试的整个元件失效。其它90%的情况，ESD损坏只引起部分的降级 - 意味着损坏的元件可毫无察觉地通过最后测试，而只在发货到顾客之后出现过早的现场失效。其结果是最损声誉的，对一个制造商纠正任何制造缺陷最付代价的地方。 可是，控制ESD的主要困难是，它是不可见的，但又能达到损坏电子元件的地步。产生可以听见"嘀哒"一声的放电需要累积大约2000伏的相当较大的电荷，而3000伏可以感觉小的电击，5000伏可以看见火花。 例如，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS,complementary metal oxide semiconductor）或电气可编程只读内存（EPROM,electricall programmable read-only memory）这些常见元件，可分别被只有250伏和100伏的ESD电势差所破坏，而越来越多的敏感的现代元件，包括奔腾处理器，只要5伏就可毁掉。 该问题被每天的引起损害的活动复合在一起。例如，从 乙烯基的工厂地板走过，在地板表面和鞋子之间产生摩擦。其结果是纯电荷的物体，累积达到3~2000伏的电荷，取决于局部空气的相当湿度。 甚至工人在台上的自然移动所形成的摩擦都可产生400~6000伏。如果在拆开或包装泡沫盒或泡泡袋中的PCB期间，工人已经处理绝缘体，那么在工人身体表面累积的净电荷可达到大约26000伏。 因此，作为主要的ESD危害来源，所有进入静电保护区域（EPA,electrostatic protected area）的工作人员必须接地，以防止任何电荷累积，并且所有表面应该接地，以维持所有东西都在相同的电势，防止ESD发生。 用来防止ESD的主要产品是腕带（wristband），有卷毛灯芯绒和耗散性表面或垫料 - 两者都必须正确接地。另外的辅助物诸如耗散性鞋类或踵带和合适的衣服，都是设计用来防止人员在静电保护区域（EPA）移动时累积和保持净电荷。 在装配期间和之后，PCB也应该防止来自内部和外表运输中的ESD。有许多电路板包装产品可用于这方面，包括屏蔽袋、装运箱和可移动推车。虽然以上设备的正确使用将防止90%的ESD有关的问题，但是为了达到最后10%，需要另一种保护：离子化。 中和那些可产生静电电荷的装配设备和表面的最有效方法是使用离子发生器（ionizer) - 一种设备吹出离子化空气流在工作区域，来中和累积在绝缘材料上的任何电荷。一个常见的谬论是认为因为在工作站带上了碗带，该区域的绝缘体，如聚苯乙烯杯或纸板盒，所带的电荷将安全地消散。按定义，绝缘体不会导电，除了通过离子化不可能放电。 如果一个带电荷的绝缘体保留在EPA，它将辐射一个静电场，引发净电荷到任何附近的物体上，因此增加对产品的ESD损坏的危险性。虽然许多制造商企图从其EPA禁止绝缘材料，但这个方法是很难实施的。绝缘材料是日常生活中太多的一部分 - 从操作员坐落舒适的泡沫垫，到塑料盖中的一些东西。 由于离子发生器的使用，制造商可以接受一些绝缘材料在其EPA中出现的事实。因为离子发生系统连续地中和可能发生在绝缘体上面的任何电荷累积，所以对于任何的ESD计划，它们都是合理的投资。 标准电子装配中的离子发生设备有两种基本的形式： * 桌面型（单个风扇） * 过顶型设备（在单个过顶的单元内，有一系列的风扇） 也有室内离子发生器，但现在主要用于清洁房的环境。 选择决定于需要保护区域的大小。桌面型离子发生器将覆盖单一等工作表面，而过顶式离子发生器将覆盖两或三个。另一个优点是离子发生器也可防止灰尘静电附着于产品，可能使外观降级。 可是，如果没有对ESD设备有效性的正常测试和监测，那么没有一个保护计划是完善的。一流的ESD控制和离子化专家报告了使用失效的（因此是无用的）ESD设备而不知其失效的制造商的例子。 为了防止这种情况，除了标准的ESD设备，ESD供应商还提供各种恒定监测器，如果一项表现超出规定即自动报警。监测器可用作一个独立单元或在网络中连接在一起。也有自动数据采集的网络软件，实时显示有关操作员和工作站的系统表现。 监测器可通过消除许多日常任务来简化ESD计划，如保证碗带每天适当测量，离子发生器的平衡与正确维护，工作台接地点没有损坏。 结论防止ESD的第一步是正确评价如果忽视，怎样小的细节可能造成不可修复的损坏。一个有效的计划要求不仅使用有效的ESD保护设备，而且严密的运作程序来保证所有工厂地面人员的行为是ESD安全的。 虽然许多制造商使用自动碗带测试仪，但常常可以看到操作员因为碗带太松而或者通过测试或者失效。许多操作员企图通过用另一只手简单抓着测试仪靠近其手腕来通过测试。 尽管如此，好消息是ESD是可避免的。投资在正确设备和改善安全程序中的时间与金钱将通过相应的合格率提高而得到回报。 如何在设计PCB时增强防静电ESD功能在PCB板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。 来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤，例如穿透元器件内部薄的绝缘层；损毁MOSFET和CMOS元器件的栅极；CMOS器件中的触发器锁死；短路反偏的PN结；短路正向偏置的PN结；熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除静电释放（ESD）对电子设备的干扰和破坏，需要采取多种技术手段进行防范。 在PCB板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。 尽可能使用多层PCB，相对于双面PCB而言，地平面和电源平面，以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合，使之达到双面PCB的1/10到1/100。尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB，可以考虑使用内层线。 对于双面PCB来说，要采用紧密交织的电源和地栅格。电源线紧靠地线，在垂直和水平线或填充区之间，要尽可能多地连接。一面的栅格尺寸小于等于60mm，如果可能，栅格尺寸应小于13mm。 确保每一个电路尽可能紧凑。 尽可能将所有连接器都放在一边。 如果可能，将电源线从卡的中央引入，并远离容易直接遭受ESD影响的区域。 在引向机箱外的连接器（容易直接被ESD击中）下方的所有PCB层上，要放置宽的机箱地或者多边形填充地，并每隔大约13mm的距离用过孔将它们连接在一起。 在卡的边缘上放置安装孔，安装孔周围用无阻焊剂的顶层和底层焊盘连接到机箱地上。 PCB装配时，不要在顶层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现PCB与金属机箱/屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。 在每一层的机箱地和电路地之间，要设置相同的“隔离区”；如果可能，保持间隔距离为0.64mm。 在卡的顶层和底层靠近安装孔的位置，每隔100mm沿机箱地线将机箱地和电路地用1.27mm宽的线连接在一起。与这些连接点的相邻处，在机箱地和电路地之间放置用于安装的焊盘或安装孔。这些地线连接可以用刀片划开，以保持开路，或用磁珠/高频电容的跳接。 如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中，在电路板的顶层和底层机箱地线上不能涂阻焊剂，这样它们可以作为ESD电弧的放电极。 要以下列方式在电路周围设置一个环形地： （1）除边缘连接器以及机箱地以外，在整个外围四周放上环形地通路。 （2）确保所有层的环形地宽度大于2.5mm。 （3）每隔13mm用过孔将环形地连接起来。 （4）将环形地与多层电路的公共地连接到一起。 （5）对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说，应该将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则应该将环形地连接到机箱地，环形地上不能涂阻焊剂，以便该环形地可以充当ESD的放电棒，在环形地(所有层）上的某个位置处至少放置一个0.5mm宽的间隙，这样可以避免形成一个大的环路。信号布线离环形地的距离不能小于0.5mm。 SMT人体防静电是怎样工作的人体防静电有三：静电服，抗静电鞋（导电鞋），静电手环. 抗静电鞋和静电手环作用都是将人体静电导走，避免积累在人体上. 普通衣服在走动时会产生很大的静电电压（>1000V).而抗静电服在走动时却不会发生.这是抗静电服的主要作用. 长条状抗静电服无法屏蔽里面衣物产生的静电（穿上后仍>1000V). 网格状的抗静电服可以屏蔽（<200V). 产生的静电通过导电地板和各处的接地线引入厂房外部的总接地线. ESD静电问题终极解决方案静电是人们非常熟悉的一种自然现象。静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中，如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。然而，静电放电ESD（Electro-Static Discharge）却又成为电子产品和设备的一种危害，造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。现代半导体器件的规模越来越大，工作电压越来越低，导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。电子设备的ESD也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准。 1.静电成因及其危害 静电是两种介电系数不同的物质磨擦时，正负极性的电荷分别积累在两个特体上而形成。当两个物体接触时，其中一个趋从于另一个吸引电子，因而二者会形成不同的充电电位。就人体而言，衣服与皮肤之间的磨擦发生的静电是人体带电的主要因之一。静电源与其它物体接触时，依据电荷中和的机理存在着电荷流动，传送足够的电量以抵消电压。在高速电量的传送过程中，将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场，严重时将其中物体击毁，这就是静电放电。国家标准中定义：静电放电是具有不同静电电位的特体互相靠近或直接接触引起的电荷转移（GB/T4365-1995），一般用ESD表示。ESD会导致电子设备严重损坏或操作失常。静电对器件造成的损坏有显性和隐性两种。隐性损坏在当时看不出来，但器件变得更脆弱，在过压、高温等条件下极易损坏。ESD两种主要的破坏机制是：由ESD电流产生热量导致设备的热失效；由ESD感应出过高电压导致绝缘击穿。两种破坏可能在一个设备中同时发生，例如，绝缘击穿可能激发大的电流，这又进一步导致热失效。除容易造成电路损害外，静电放电也极易对电子电路造成干扰。静电放电对电子电路的干扰有二种方式。一种是传导干扰，另一种是辐射干扰。 2.数码产品的构造及其ESD问题 现在各类数码产品的功能越来越强大，而电路板却越来越小，集成度越来越高。并都或多或少的装有部分接口用于人机交互，这样就存在着人体静电放电的ESD问题。一般数码产品中需要进行ESD防护的部位有：USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天线接口、VGA接口、DVI接口、按键电路、SIM卡、耳机及其他各类数据传输接口ESD可能会造成产品工作异常、死机，甚至损坏并引发其他的安全问题。所以在产品上市之前，国内或国外检测部门都要求进行ESD和其它浪涌冲击的测试。其中接触放电需要达到±8kV，空气放电需要达到±15kV，这就对ESD的设计提出了较高的要求。 3.数码产品中ESD问题解决与防护 3.1 产品的结构设计 如果将释放的静电看成是洪水的话，那么主要的解决方法与治水类似，就是“堵”和“疏”。如果我们设计的产品有一个理想的壳体是密不透风的，静电也就无从而入，当然不会有静电问题了。但实际的壳体在合盖处常有缝隙，而且许多还有金属的装饰片，所以一定要加以注意。其一，用“堵”的方法。尽量增加壳体的厚离，即增加外壳到电路板之间的距离，或者通过一些等效方法增加壳体气隙的距离，这样可以避免或者大大减少ESD的能量强度。通过结构的改进，可以增大外壳到内部电路之间气隙的距离从而使ESD的能量大大减弱。根据经验，8kV的ESD在经过4mm的距离后能量一般衰减为零。其二，用“疏”的方法，可以用EMI油漆喷涂在壳体的内侧。EMI油漆是导电的，可以看成是一个金属的屏蔽层，这样可以将静电导在壳体上；再将壳体与PCB（Printed Circuit Board）的地连接，将静电从地导走。这样处理的方法除了可以防止静电，还能有效抑制EMI的干扰。如果有足够的空间，还可以用一个金属屏蔽罩将其中的电路保护起来，金属屏蔽罩再连接PCB的GND。总之，ESD设计壳体上需要注意很多地方，首先是尽量不让ESD进入壳体内部，最大限度地减弱其进入壳体的能量。对于进入壳体内部的ESD尽量将其从GND导走，不要让其危害电路的其它部分。壳体上的金属装饰物使用时一定要小心，因为很可能带来意想不到的结果，需要特别注意。 3.2 产品的PCB设计 现在产品的PCB（Printed Circuit Board）都是高密度板，通常为4层板。随着密度的增加，趋势是使用6层板，其设计一直都需要考虑性能与面积的平衡。一方面，越大的空间可以有更多的空间摆放元器件，同时，走线的线宽和线距越宽，对于EMI、音频、ESD等各方面性能都有好处。另一方面，数码产品设计的小巧又是趋势与需要。所以，设计时需要找到平衡点。就ESD问题而言，设计上需要注意的地方很多，尤其是关于GND布线的设计以及线距，很有讲究。有些产品中ESD存在很大的问题，一直找不到原因，通过反复研究与实验，发现是PCB设计中的出现的问题。为此，这里总结了PCB设计中应该注意的要点：（1）PCB板边（包括通孔Via边界）与其它布线之间的距离应大于0.3mm； （2）PCB的板边最好全部用GND走线包围； （3）GND与其它布线之间的距离保持在0.2mm～0.3mm； （4）Vbat与其它布线之间的距离保持在0.2mm～0.3mm; （5）重要的线如Reset、Clock等与其它布线之间的距离应大于0.3mm; （6）大功率的线与其它布线之间的距离保持在0.2mm～0.3mm； （7）不同层的GND之间应有尽可能多的通孔（VIa）相连； （8）在最后的铺地时应尽量避免尖角，有尖角应尽量使其平滑。 3.3 产品的电路设计 在壳体和PCB的设计中，对ESD问题加以注意之后，ESD还会不可避免地进入到产品的内部电路中，尤其是以下一些端口：USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天线接口、VGA接口、DVI接口、按键电路、SIM卡、耳机及其他各类数据传输接口，这些端口很可能将人体的静电引入内部电路中。所以，需要在这些端口中使用ESD防护器件。以往主要使用的静电防护器件是压敏电阻和TVS器件，但这些器件普遍的缺点是响应速度太慢，放电电压不够精确，极间电容大，寿命短，电性能会因多次使用而变差。所以目前行业中普遍使用专业的“静电抑制器”来取代以往的静电防护器件。“静电抑制器”是专业解决静电问题的产品，其内部构造和工作原理比其他产品更具科学性和专业性。它由Polymer高分子材料制成，内部菱形分子以规则离散状排列，当静电电压超过该器件的触发电压时，内部分子迅速产生尖端对尖端的放电，将静电在瞬间泄放到地。它最大特点是反应速度快（0.5ns～1ns）、非常低的极间电容（0.05pf～3pf），很小的漏电流（1μA），非常适合各种接口的防护。因为静电抑制器具有体积小（0603、0402）、无极性、反应速度快等诸多优点，现在的设计中使用静电抑制器作为防护器件的比例越来越多，在使用时应注意以下几点： 1、将该器件尽量放置在需要保护的端口附近； 2、到GND的连线尽可能短； 3、所接GND的面积尽可能大。ESD 的问题是众多重要问题之一。在不同的电子设备中有不同的方式来避免对电路的危害。由于现在的数码产品体积小、密度大，在 ESD 的防护上有独到的特点。通过大量的静电测试实验证明，采用本文的设计方法处理，将一个原本± 2kV 放电就会死机的产品加以保护和改进，在± 8kV 的静电放电情况下依然可以稳定工作，起到了很好的静电防护效果。随着电子设备使用的日益广泛， ESD 设计是每一个结构设计工程师和电子设计工程师需要重点关心的问题，通过不断总结与学习， ESD 问题将不再是一个难题！ 防静电行业标准1 防静电活动地板通用规范 SJ/T 10796-2001 2 防静电贴面板通用规范 SJ/T 11236-2001 3 地板覆盖层和装配地板静电性能的试验方法 SJ/T 11159-98 4 电子产品制造防静电系统测试方法 SJ/T 10694-96 5 通讯设备静电防护通则 YD/T 754-1995 6 通信机房静电防护通则 YD/T 754-95 7 电子元器件制造防静电技术要求 SJ/T 10630-95 8 木质活动地板防火性能安全标准 DB 31/153-94 9 电子设备制造防静电技术要求 SJ/T 10533-94 10 电子计算机机房施工及验收规范 SJ/T 30003-93 11 防静电操作系统通用规范 QJ 2846-96 12 信息技术设备静电放电敏感度试验 SJ 20154-92 13 屋顶橡胶防水材料--三元乙丙片材 HG 2402-92 14 静电敏感器件使用规则 Q/W 293-92 15 电子仪器和设备静电要求 QJ 2245-92 16 半导体器件使用规则 QJ 2225-92 17 集成电路防静电包装管 SJ/T 10147-91 18 防静电安全工作台技术要求 QJ 2177-91 19 弹药装药装配生产防静电安全规程 WJ 1913-90 20 电火工品生产防静电安全规程 WJ 1912-90 21 防静电操作系统技术要求 QJ 1950-90 22 静电测试方法 QJ 1875-90 23 电子元器件防静电要求 QJ 1693-89 24 航天系统地面设施接地要求 QJ 1211-87 25 黑火药生产防静电安全规程 WJ 1695-87 26 《静电敏感器件使用规则》宣贯材料 Q/W 293-92-2 27 防静电周转容器通用规范 SJ/T11277-2002 认证标准： 1 国际标准 IEC61340-5-1:2007 2 美国军标 ANSI/ESD S20.20-2007 纺织品防静电工艺介绍防静电（antistaticing) 纤维、纱线或织物在加工或使用过程中由于摩擦而带静电，给后道工序和服装穿着带来困难和麻烦。防静电整理是用化学药剂施于纤维表面，增加其表面亲水性，以防止在纤维上积聚静电的工艺过程。纤维积聚静电与其吸湿性有关。例如合成纤维的吸湿性很低，表面电阻高，因而容易积聚静电。为了改变这种状况，可采用亲水性物质处理，提高纤维表面的吸湿性，降低表面比电阻。 静电感应对网络传输的影响静电感应对网络传输的影响 引起网络反应迟钝现象的原因有多种，但有一种因素往往不大引人注意，那就是静电感应；由于静电感应不起眼，大家在排除故障的过程中常常会忽视它，殊不知感应静电既能使网卡无故“罢工”，又能影响网络信号的正常传输。因此我们在上网过程中，不但要想办法避免感应静电对网络传输带来故障，而且还必须及时采取措施来应对由静电感应引发的网络故障。 静电感应导致网卡无故罢工 有时打开网络连接窗口，会看到其中的本地连接图标始终为灰色不可设置状态，即使将网卡换插到另外一个插槽中，故障现象仍然存在。要是确认网卡发生了硬件性损坏的话，那唯一的解决办法就是重新更换新的网卡；倘若我们无法确认网卡自身是否已经损坏时，那可以考虑对网卡表面进行一下清理，毕竟网卡长期在空气湿度较大的环境中工作的话，空气中的水分与灰尘会混合堆积在网卡表面，从而会引发静电感应故障。 一旦遇到网卡无缘无故罢工时，在排除网卡自身硬件故障因素后，我们可以将网卡从主板插槽中拔出来，并用柔软细刷清洁掉覆盖在其表面的灰尘，再用橡皮擦将网卡金手指表面的污物清洁干净，最后也不要忘记对主板插槽中的各种污物进行一下清洁。相信这样的清洁工作，多半能使网卡工作状态恢复正常。 静电感应影响网络信号传输 在使用ADSL宽带进行拨号上网时，也许在起初拨号上网速度比较快，但用了一段时间之后，我们或许会明显感觉到拨号速度变慢了，而且发现网络反应明显迟钝了。遇到了这样的故障现象时，我们首先应该检查一下ADSL自身是否存在硬件故障，在排除了这一因素后，那多半是计算机的静电感应现象在“作祟”。此时，我们不妨用手触摸一下计算机机箱的外壳，要是明显有刺手感觉的话，那就能证明网络传输缓慢故障就是由感应静电引起的；要消除这样的故障现象，我们只要找来一根可以导电的金属铜丝，将其一端与计算机机箱连接，另外一端与插入到地面中的钢管或铁片连接，这样一来计算机中的静电感应现象就会被彻底解决了。 预防静电感应带来网络故障 静电感应现象可谓无处不在，要是我们平时不注意预防的话，它会在悄无声息中影响我们的正常上网，严重的话还能损坏计算机的核心配件。为了让网络连接远离感应静电的袭击，我们可以采取下面的一些措施来预防： 1、使用屏蔽性能好的线缆 由于上网信号需要通过网络连接线缆进行传输，要是线缆自身屏蔽静电干扰的能力不强时，那么网络信号的传输速度以及稳定性自然会受到影响，因此选用质量好的、屏蔽性强的网络连接线缆是保证网络连接远离静电袭击的重要环节之一！ 2、控制好上网环境的湿度 要是上网环境中的空气过度干燥或过度潮湿，都很容易引起静电积累，最终产生静电感应现象。因此当感觉到空气过度潮湿的话，可以尝试移动上网位置，确保计算机能处于空气流通并有光照的位置处，或者可以使用专业的空气抽湿器来降低空气湿度；要是感觉空气过度干燥的话，可以尝试在工作环境中放上一小桶水，在条件允许的情况下可以使用空气加湿器来补偿空气水分的不足。 3、巧妙将潜在静电释放掉 我们在进行上网操作时，如果身穿羊毛衫这样的毛料衣服时，人体就很容易存在潜在静电，这些静电不被及时释放掉的话，会在无意识中影响上网效率。释放人体潜在静电时，只需要将手摸一下身边的接地金属物，例如窗户边框或自来水管道等。 |
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