電子產品生產中靜電的危害與防護

王占輝

【關鍵詞】靜電 產生 危害 防護

1. 引言

在電子產品生產過程中，出現故障現象越來越多，除了硬件本身問題外，很多時候是靜電引起的，元器件剛才檢測性能正常，經過幾個生產人員的搬運，再檢測損壞了。

2. 靜電的產生

靜電是人們日常生活中一種十分常見的自然現象，靜電源于人們日常生活中各類型由電荷生成的物質，很多因素的存在都會在一定程度上引發靜電現象，縱觀以往有關靜電的研究，目前比較常見兩種容易產生靜電的原因大都集中以下兩種：

其一，生活中接觸的物質中，大都含有帶有不同電荷的質子，一般情況下，物質內部的質子數量相對平衡，就會表現出物質不帶電的現象，需要注意的是，當物質處于電子不帶電的狀態時，物質中帶電的電子并沒有消失，而是游離在物質周邊，如果外部因素致使其帶電的質子脫離軌道就會造成該物質的原子發生轉變，進而呈現出靜電的現象。

其二，生活中常見的靜電產生原因，因為帶電物體與其他元件之間的感應而產生的“起電”現象，這種現象的存在大都發生于帶電物體和不帶電物體相互接觸的過程中，需要注意的是，就這一環節不帶電的物體通常為導體，不帶電的導體會在帶電物體的感應下呈現出明顯正、負電現象，進而產生靜電。

3. 靜電對電子元器件的影響

近幾年，靜電問題造成電子元件損傷的問題頻頻出現，尤其是在未通電的狀態下，靜電也會對電路模塊造成損傷的問題一直困擾著電力設計工作者，由此，在這一背景下探究在實際電子元件使用過程中可能會存在的靜電影響就成為了現階段人們關注的核心問題。

通過以往的研究，筆者認為目前造成電子元件受靜電影響的因素大都包括兩個方面。首先，當電子元件的針腳超過額定電壓負荷時，該元件就會發生損壞，這種情況也是造成現階段MOS 元件出現故障的主要原因之一，隨著MOS 元件的革新，MOS 元件的氟化層隨之變薄，由此這一元件對于靜電的敏感程度也隨之大幅提升，元件出現短路的比例會隨之增加，同時相關元件的故障頻率也隨之發生了相應的提升，為后續MOS 元件的使用埋下隱患。需要注意的是，對于MOS 元件這一雙極性元件的使用過程中，靜電損傷大都出現在已經進行了一定金屬噴鍍的有緣半導體區域，這一區域靜電問題的出現在損傷元件的同時還容易出現泄漏等問題，影響實際元件的使用安全。

其次，靜電放電所產生的脈沖能量堆積而引發的局部放熱問題，這一部分區域溫度的提升會導致半導體中部分硅的節點發生熔解，從而影響實際電子元器件的運行。比如，就日常使用中常見的NPN 型三極管來說，靜電問題會致使其元件極和基極之間出現擊穿情況，從而致使流經元件的電流急劇降低，影響元件的使用。

需要注意的是，很多電子器件在受到靜電影響后并不會馬上出現功能性的損壞，而是會在后續使用中出現突發性的元件損傷，從而對使用者們造成嚴重的影響。所以，在實際的使用過程中，應尤為重視元件在日常使用中受到的損毀，尤其是在人類無法感知狀態下出現的靜電損傷則更需要予以關注。

靜電影響在實際電子元器件制作、組裝、運輸等過程中具體體現：（1）靜電吸附灰塵，能夠在一定程度上改變線路間元件所表現出的電阻數值從而縮短電子元件的使用壽命;（2）在靜電釋放的過程中，會存在一定可能造成電子元件工作效能的轉變。需要注意的是，人們日常生活中可以感受的靜電范圍大都集中在幾千伏及以上，然而能夠損壞電子元件的靜電壓力大都只需要幾百伏;（3）靜電放電產生的電磁場幅度很大（ 達幾百伏/米），頻譜極寬（ 從幾十兆到幾千兆），對電子產品造成干擾甚至損壞（ 電磁干擾）;（4）靜電釋放瞬間產生的電場、電流所引發的元件損傷會在一定程度上影響元件的使用壽命。

4. 靜電損傷的特點

結合以往對常見靜電損傷的研究，可以認為目前比較常見的靜電損傷大都具備以下三方面特點：（1）隱蔽性;（2）潛伏性;（3）隨機性。由于這些特點，讓人們很難預防靜電的危害。

5. 靜電的相關防護舉措研究

隨著人們對于靜電研究的逐步深入，人們對于靜電的防護舉措也隨之增多，一般情況下的常見的靜電防護舉措是將人體和元件的作業場進行平衡，以此實現預防靜電的目標。首先，佩戴防靜電手腕帶。人體是導體，并且是主要靜電產生發源地。所以，接地就成為了比較好的防靜電方式之一。將測試儀、工具、烙鐵等接地。其次，為工作臺面鋪設防靜電裝置后后接地。也能實現工作臺面電荷的導出，從而實現防靜電的目標。第三，操作人員穿戴防靜電服、工鞋。尤其是市場上常見的防靜電工作服，其原料大都采用靜電防塵面料，不僅能夠滿足人們的著裝需求，同時也能夠有效的幫助人體進行放電。第四，可以選擇在工作地面上鋪設具備防靜電能力的地板或橡膠。第五，在元件運輸或者包裝的過程中操作者也應針對性的對電子元件予以相應的靜電防護舉措。

需要注意的是，在實際操作環節，針對電子元器件的防靜電裝置的檢測周期不易太長，尤其是針對工作臺墊、工作地板、勞保服裝以及運輸周轉容器等設備的防靜電裝置應至少每月檢測一次。對于一些比較小型的防靜電裝置，比如，手腕帶、風槍等設備、儀器則應至少每天檢測一次。并在檢測時，確定被檢驗場所的相對環境，從而避免環境對防靜電效果的檢測造成影響，為后續相關工作的開展奠定基礎。

5.1 靜電接地保護

靜電接地是電子產品生產過程中較為常用的一種消除靜電危害的方法，通常情況下，針對供電系統采取三相五線制的接法，即從電源主變電箱的大地地線處引出電源零線的同時，將引出的地線作為防止靜電地線的主干線，并將主干線引入生產作業區域，需要注意的是，從電源主變電箱引出的大地地線的電阻應當小于4 歐姆。這種靜電接地的方法能夠迅速將生產作業人員身體上靜電電荷傳導至地面，有效避免了靜電電荷堆積的情況。

5.2 人體靜電防護系統

電子產品生產企業可以根據靜電產生機理，組成人體靜電防護系統，比如穿戴防靜電服裝、佩戴防靜電手腕帶、腳腕帶以及配備防靜電椅凳等，這種人體靜電防護系統具有泄露靜電、屏蔽與中和靜電的功能，能夠有效消除靜電。目前，一些電子產品生產企業對靜電危害防護尤為重視，并且在生產車間等重要場所設置了人體靜電測試儀器，專門用于測量人體攜帶的靜電量，如果靜電量超過標準值，作業人員需要在車間以外區域采取放電措施，以確保生產過程的安全性。

6. 結束語

人們在生產電子產品過程中，靜電危害一直存在，我們要經常檢查周圍的接地裝置是否良好，并養成良好的操作習慣，避免發生靜電危害事故。