Что такое статическое электричество и как оно образуется?

Статическое электричество - это накопление электрического заряда на поверхности объекта. Статические заряды обычно образуются следующими тремя способами:

1. Трение
2. Два объекта разлетаются после контакта
3. Электростатическая индукция

Почти каждый предмет на рабочей станции может генерировать статическое электричество, например:

• Мобильные объекты: Ручные тележки и стулья
• Материалы: Клейкая лента, поворотные коробки и другие предметы, используемые для обработки материалов
• Одежда: перчатки, ткани, используемые в чистых помещениях, обувь и обычная одежда
• Компоненты рабочего места: Поверхности верстака, мониторы ЭЛТ-компьютеров, ручные инструменты, бумага, блокноты, папки и ручки
• Инфраструктура: Стены, пол и бутылки с алкоголем
• Упаковка: обычная пластмасса, бумага и картон.

Что означает слово ESD?

ESD означает электростатический разряд, который представляет собой внезапный поток электричества между двумя электрически заряженными объектами, вызванный контактом, коротким замыканием или пробоем диэлектрика. Когда этот процесс передачи электростатического заряда достаточно силен, он может повредить компоненты и изделия.

Факторы, влияющие на возникновение статического электричества

На образование статического электричества влияют различные факторы. Понимание этих факторов необходимо для эффективного управления ESD.

• Проводимость материала: Проводимость материалов напрямую влияет на образование статического электричества. Проводящие материалы и антистатические вещества создают минимальный статический заряд, в то время как изоляционные материалы генерируют значительное статическое электричество.
• Относительная влажность: Относительная влажность окружающей среды оказывает существенное влияние на образование статического электричества. Более высокая относительная влажность, свидетельствующая о влажной атмосфере, приводит к снижению образования статического заряда и уменьшению числа проблем, связанных с ESD. И наоборот, пониженная относительная влажность усиливает проблемы ESD, способствуя увеличению выработки статического электричества.

Относительная влажность окружающей среды	10-20% RH	40-50% RH	70-90% RH
ходьба по ковру	35000V	8000V	1500V
ходьба по полу ESD с обычная обувь без ремешка на запястье	10000V	4000V	200V
ходьба по одному полу ESD с ESD-обувь и браслет для запястья	50V	10V	0V
Фрикционные изоляционные материалы	4000V	1500V	300V

• Влияние движения: Хождение по полу генерирует больше статического электричества, чем пребывание в неподвижном состоянии, что подчеркивает важность движения для накопления статического заряда.
• Меры контроля ОУР: Использование ESD-полыОбувь с защитой от электростатических разрядов, нарукавная повязка с защитой от электростатических разрядов, Комбинированный тестер ESD , Турникет ESD и другие средства защиты очень эффективны для минимизации статического электричества, генерируемого человеком.

Чтобы понять, как возникают электростатические разряды и как они повреждают компоненты и изделия, нам нужно узнать самую важную деталь -Как управлять и предотвращать электростатическое разряжение ?

Электростатические свойства различных материалов

Величина статического электричества зависит от материала. Все предметы могут генерировать статическое электричество, и явления, вызываемые статическим электричеством, могут сильно отличаться в зависимости от предмета, что связано с проводимостью соответствующего материала.

Проводящие, изоляционные и диэлектрические материалы

По электропроводности материалы обычно делятся на три типа: проводники, диссипативные материалы и изоляторы. На сайте ESD ADV 1.0Ниже приведены конкретные определения поверхностного и объемного удельного сопротивления для этих трех категорий. Для неопределенных материалов существует специализированный измеритель поверхностного сопротивления можно использовать для измерения их поверхностного или объемного удельного сопротивления.

	Поверхностное сопротивление/объемное сопротивление
Проводящие материалы	＜1.0 × 104 омы
Диссипативные материалы	≥1.0 × 104 Ом и ＜1,0 × 1011 омы
Изоляционные материалы	≥1.0 × 1011 омы

При соприкосновении двух предметов возникает статическое электричество, независимо от того, являются ли эти предметы проводниками или изоляторами. Однако в природе статического электричества, возникающего между проводниками и изоляторами, есть различия.

Рассеивание статического электричества на проводящих материалах

Когда проводящий объект заряжается, он будет продолжать удерживать этот заряд, если не предпринять никаких действий. Действие, которое может мгновенно вернуть объект в нейтральное, незаряженное состояние, - это "заземление".

Заземление - это соединение заряженного проводящего объекта с землей (грунтом). Земля - это большое, стабильное проводящее тело, которое может выступать в качестве резервуара для заряда. При соединении объекта с землей образуется проводящий путь, позволяющий рассеивать заряд объекта.

Для положительно заряженного объекта заземление позволяет подвести к нему отрицательные заряды земли. Для отрицательно заряженного объекта заземление обеспечивает путь для стекания отрицательных зарядов в землю. В процессе заземления объект может перейти в стабильное незаряженное состояние.

Рассеивание статического электричества на изоляционных материалах

Для изоляторов рассеивание статического электричества происходит иначе, чем для проводников. Поскольку изоляторы - плохие проводники, даже если их заземлить, накопленное статическое электричество не сможет легко стечь.

Рассеивание статического электричества на диссипативных материалах

Диссипативные материалы имеют значения удельного сопротивления, которые находятся между изоляторами и проводниками. Хотя электроны могут проходить через диссипативные материалы, их движение регулируется поверхностным или объемным удельным сопротивлением материалов. Скорость переноса заряда в этих материалах заметно выше, чем в изоляторах, но медленнее, чем в проводниках.

Мероприятие по ОУР

События ESD включают три сценария: разряд заряженного проводника (включая человеческое тело) на предмет, восприимчивый к электростатическому разряду (ESDS), перенос заряда с ESDS на проводник и перенос заряда в результате воздействия электростатических полей. Каждый из этих сценариев может потенциально повредить или разрушить электронные компоненты, что приведет к сбоям в работе устройств и систем.

Как электростатический разряд повреждает компоненты?

Когда значительный статический заряд быстро перемещается между объектом (будь то человек или машина) с изменяющимся потенциалом и изделием, он за короткий промежуток времени индуцирует большой ток, превышающий допустимый уровень тока изделия. Это может привести к серьезным последствиям, таким как повреждение цепи, что делает изделие непригодным для использования. В менее серьезных случаях это может привести к перегреву и повреждению цепи, что в конечном итоге скажется на долговечности и надежности изделия.

Электростатический разряд (ESD) - это повсеместное явление, которое окружает нас, при этом человеческое тело способно воспринимать ESD только на уровне, превышающем 3000 вольт. Удивительно, но электростатический разряд в диапазоне от 100 до 500 вольт может повредить Устройства, чувствительные к электростатическому разряду. Проблема усугубляется тем, что только 10% случаев немедленного отказа компонентов можно обнаружить в заводских условиях, в то время как значительные 90% потенциальных дефектов, которые могут привести к ухудшению работы этих чувствительных устройств, сложно обнаружить в процессе производства. Этот дисбаланс подчеркивает, почему Комплексный контроль электростатического разряда для электронного производства становится решающим.

Для защиты изделий от повреждений, вызванных электростатическим разрядом (ESD), необходимо создать тщательную Программа контроля электростатического разряда.

Как избежать электростатического разряда?

• Заземление: Подключите персонал и оборудование к общей точке заземления, чтобы нейтрализовать статические заряды. Используйте заземленные браслеты, обувь или проводящие полы, чтобы безопасно направить заряд на землю.
• Безопасные для электростатического разряда материалы: Используйте проводящие или рассеивающие материалы (например, антистатические рабочие поверхности, контейнеры), чтобы предотвратить накопление заряда. Избегайте изоляционных материалов, таких как обычный пластик или необработанные ткани.
• Контроль влажности: Поддерживайте относительную влажность воздуха в пределах 40-60%, чтобы уменьшить накопление статического электричества. Сухой воздух увеличивает образование заряда.
• Личная защита: Надевайте безопасную для электростатического разряда одежду (например, плавки, перчатки) и избегайте быстрых движений или контакта с незащищенными поверхностями.
• Ежедневные проверки: Используйте Тестер заземления персонала ESD ежедневно проверять средства индивидуальной защиты (например, наручные ремни, обувь) на предмет их исправности и заземления.
• Обработка компонентов: Храните и перевозите чувствительные к статическому электричеству компоненты в экранированной упаковке (например, металлизированные пакеты, токопроводящая пена). Используйте ионизаторы для нейтрализации зарядов на изоляционных поверхностях.
• Защищенные зоны ESD (EPA): Обозначьте зоны с помощью систем заземления, антистатических инструментов и указателей. Ограничьте доступ в EPA к неважным изолирующим предметам (например, кофейным чашкам, бумаге).
• Обучение и соблюдение норм: Обучение персонала рискам и протоколам ESD, включая такие ключевые стандарты, как ANSI/ESD S20.20 и IEC-61340-5-1.

Сочетание этих мер позволяет контролировать статические заряды, сводя к минимуму риск ESD для чувствительных компонентов.