防静电原理

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防静电材料原理

防静电材料原理

防静电材料原理
防静电材料的原理是通过改变或控制材料表面的电荷分布,减少或消除静电的产生和积累。

在材料表面形成一个电气阻抗较高的层,使静电电荷难以在材料表面积累和流动。

以下是几种常见的防静电材料及其原理:
1. 防静电涂层:在材料表面涂覆一层具有导电性的材料,如金属或导电聚合物。

这些材料能够吸收或排除静电电荷,防止静电的积累。

2. 防静电地板:使用导电材料覆盖地板,如导电瓷砖或导电地板涂料。

地板材料的导电性能可以将静电电荷导入地面,减少静电的产生。

3. 防静电服装:采用具有导电纤维或导电涂层的纺织品制成的服装。

这些导电纤维可以将静电电荷从身体导向地面,避免电荷的累积和释放。

4. 防静电包装材料:使用具有导电性能的材料包装静电敏感的物品。

这些材料可以吸收和分散静电电荷,保护被包装物不受静电损害。

5. 静电消除器:使用具有消除静电电荷能力的设备,如静电消除枪或静电消除棒。

这些设备通过释放带有相反电荷的离子或通过电离空气分子来中和和消除静电电荷。

总的来说,防静电材料采用不同的原理来减少静电的产生和积累,保护设备和人员免受静电带来的危害。

地面防静电处理方法

地面防静电处理方法

地面防静电处理方法静电是指由于物体带电而产生的电荷积累现象,当电荷量积累到一定程度时,会引起电火花放电,造成损坏或者危险。

在工业生产、医疗设备、电子仪器等领域,静电问题尤为突出。

因此,地面防静电处理方法的研究与应用,对于保障生产安全和设备稳定性具有重要意义。

一、地面防静电的原理地面防静电的基本原理是通过将物体接地,使其与地面保持同一电位,从而使静电荷得到释放,避免电荷积累造成的危害。

在实际应用中,地面防静电处理主要分为以下几种方式:1.接地处理接地处理是最常见的防静电方式,其原理是将物体通过导体与地面相连,使其与地面保持同一电位。

接地处理通常采用铜线、铜板等导体材料,将其连接到地面的接地板上,以达到防静电的效果。

接地处理适用于各种类型的设备和场所,如电子仪器、办公室、工厂车间等。

2.静电消除器处理静电消除器是一种能够快速将物体上的静电荷释放的装置。

其原理是通过高压电场的作用,使静电荷在瞬间被释放,从而达到防静电的效果。

静电消除器通常采用电离子发生器、电晕放电器等装置,适用于高压、高温、高湿等环境下的防静电处理。

3.防静电地板处理防静电地板是一种特殊的地板材料,其表面具有导电性能,能够有效地将静电荷释放到地面上。

防静电地板通常采用导电性塑料、金属或者涂层材料制成,能够有效地防止静电的积累和放电。

防静电地板适用于电子仪器、无尘车间、医院等场所。

二、地面防静电处理的应用地面防静电处理在工业生产、医疗设备、电子仪器等领域都有广泛的应用。

在电子仪器制造领域,静电问题极为突出,如不进行地面防静电处理,会严重影响仪器的性能和稳定性。

在医疗设备领域,静电问题也是一大难题,如手术室、ICU等场所,静电放电会对医疗设备造成严重的影响,甚至危及患者生命安全。

在工业生产领域,静电问题也是一大难题,如印刷、涂装、塑料加工等行业,静电放电会对产品质量和生产效率造成严重的影响。

三、地面防静电处理的注意事项在进行地面防静电处理时,需要注意以下几点:1.不同环境下需要采用不同的防静电处理方式,如在高温、高湿环境下,需要采用静电消除器处理。

防静电的原理

防静电的原理

防静电的原理
首先,我们来了解一下静电的产生原理。

静电是由于物体在摩擦或接触过程中
失去或获得电子而产生的,这是由于物体的电子结构决定的。

当两种不同物质之间发生摩擦或接触时,电子会发生转移,使得其中一种物质带正电荷,另一种带负电荷,从而产生静电现象。

在一些特定的环境中,比如化工厂、医药生产车间等,静电可能会引发火灾或爆炸,因此防静电的措施就显得尤为重要。

其次,防静电的原理主要包括以下几个方面。

首先是消除静电的方法,可以通
过将带电物体接地或者使用导电材料来消除静电。

其次是阻止静电的产生,可以通过选择合适的材料、减少摩擦等方式来阻止静电的产生。

另外还有屏蔽静电的方法,可以通过使用屏蔽材料来屏蔽静电。

最后是通过控制湿度来防止静电的产生,因为在干燥的环境中静电更容易产生,而在潮湿的环境中静电则不容易产生。

在实际的应用中,防静电的原理需要根据具体的情况来选择合适的方法。

比如
在医药生产车间中,可以通过使用导电地板、穿防静电服装等方式来防止静电的产生;在化工厂中,可以通过使用防静电材料、控制湿度等方式来防止静电的产生。

另外,在一些对静电要求非常严格的场合,比如半导体生产车间,还需要使用更加精密的防静电设备来确保静电不会对生产造成影响。

总的来说,防静电的原理是通过消除静电、阻止静电的产生、屏蔽静电以及控
制湿度等方式来防止静电对生产和使用带来的影响。

在实际的应用中,需要根据具体的情况选择合适的防静电措施,以确保生产和使用的安全。

希望通过本文的介绍,能够让大家对防静电的原理有更深入的了解,从而更好地应用于实际生产和生活中。

防静电工作台工作原理

防静电工作台工作原理

防静电工作台工作原理
防静电工作台是一种用于处理静电敏感器件的工作环境,其工
作原理主要包括以下几个方面:
1. 接地原理,防静电工作台通过接地系统将静电荷释放到地面,以防止静电荷在工作台上积聚,从而减少静电对器件的影响。

工作
台通常会使用导电材料制成,并通过接地导线连接到地面,使静电
荷能够顺利地流向地面。

2. 静电消除原理,防静电工作台通常配备静电消除装置,如离
子风枪或静电消除棒等,这些装置能够释放大量的离子,中和工作
台和器件表面的静电荷,从而减少静电对器件的影响。

3. 材料选择原理,防静电工作台通常会采用导电性能良好的材
料制成,如金属或导电塑料等,以便将静电荷迅速导入地面,减少
静电的积聚。

4. 环境控制原理,防静电工作台通常会控制环境湿度,保持在
一定的范围内,因为适当的湿度可以减少静电的产生和积聚,从而
降低对器件的影响。

总的来说,防静电工作台通过接地原理、静电消除原理、材料选择原理和环境控制原理等多种方式来降低静电对器件的影响,为静电敏感器件的生产和维护提供了可靠的工作环境。

防静电的原理

防静电的原理

防静电的原理静电是指物体表面带有电荷,而不是电流。

当两个物体相互摩擦时,会发生静电现象。

例如,在干燥的天气中,我们穿着羊毛衣服时会感到静电的产生,这是因为羊毛与皮肤摩擦产生了静电。

而静电对于电子设备和人体都有一定的危害,因此需要采取一定的措施来防止静电的产生和影响。

那么,防静电的原理是什么呢?首先,我们需要了解静电的产生原理。

当两种不同的材料相互摩擦时,会发生电子的转移,使得其中一种材料带正电荷,另一种材料带负电荷。

这种电荷的转移导致了静电的产生。

因此,要防止静电的产生,就需要减少材料之间的摩擦,或者采取一些措施来中和电荷的积累。

其次,防静电的原理是通过导电材料来中和电荷的积累。

导电材料具有良好的导电性能,可以将积累在物体表面的电荷迅速传导到地面,从而减少静电的产生。

例如,一些防静电地板和防静电工作台都是采用导电材料制成的,可以有效地防止静电的积累。

另外,一些防静电服装和鞋子也采用导电材料,可以将人体上的静电迅速释放,减少对电子设备的影响。

此外,防静电的原理还包括通过增加空气湿度来减少静电的产生。

在干燥的环境中,静电很容易产生,因为干燥的空气会导致电荷的积累。

因此,通过增加空气湿度可以有效地减少静电的产生。

在一些对静电敏感的场合,会采取增加空气湿度的措施来防止静电的影响。

总的来说,防静电的原理是通过减少摩擦、采用导电材料和增加空气湿度等措施来减少静电的产生和影响。

在实际生活和工作中,我们可以采取一些防静电措施来保护电子设备和人体,减少静电带来的危害。

希望大家能够加强对防静电知识的了解,做好相应的防静电措施,共同维护安全的工作和生活环境。

防静电的原理

防静电的原理

防静电的原理防静电是我们日常生活中经常遇到的一个问题,尤其在冬季干燥的环境中更加突出。

静电的产生是由于物体表面的电荷不平衡所致,当物体与其他物体接触或分离时,就会发生电荷的转移,从而产生静电。

静电不仅会给我们的生活带来不便,还可能对电子设备等敏感器件造成损害。

防静电的原理主要是通过增加导电路径和减少电荷的积累来达到的。

增加导电路径是防止静电积累的一种常见方法。

在许多工业环境中,地面上会铺设导电材料,如导电地板或铜箔,以便将静电导入地下。

这样可以迅速将静电释放到地面,减少电荷的积累。

此外,一些工作服、手套等也采用导电材料制成,可以将人体上的静电导入地面,起到防止静电的作用。

减少电荷的积累也是防止静电产生的重要手段。

在工业生产过程中,人们常常会使用静电消除装置,如静电消除棒、静电消除器等。

这些装置能够通过释放相反的电荷来中和物体表面的电荷,从而减少电荷的积累。

此外,一些塑料制品表面喷涂抗静电涂层,可以阻止电荷的积累。

这些抗静电涂层通常含有导电剂,能够将电荷迅速导入地下,从而减少静电的产生。

还有一些其他的防静电方法。

例如,使用湿布擦拭物体表面可以增加空气中的湿度,减少静电的产生。

此外,合理调节室内温度和湿度也可以减少静电的产生。

在干燥的环境中,静电往往更容易产生,因此保持适宜的湿度可以有效地防止静电的发生。

防静电的原理主要是通过增加导电路径和减少电荷的积累来实现的。

在日常生活和工作中,我们可以采取一系列措施来防止静电的产生,以保护电子设备和其他敏感器件的正常工作。

通过合理的防静电措施,我们可以有效地减少静电带来的不便和损害。

衣服怎么防静电的原理

衣服怎么防静电的原理
静电是由于物体表面带有过多或过少的电子而产生的现象,当两个带电物体接触时,电荷会在两者之间传递,导致静电的产生。

在衣物上,静电通常是由于摩擦而产生的,例如在衣物与身体、其他衣物或周围物体之间的摩擦。

衣物防止静电的原理包括以下几个方面:
1. 导电材料:选择导电材料制作衣物,例如含有金属纤维的织物。

金属纤维具有良好的电导性,可以将静电迅速地释放到空气中,从而减少或防止静电的产生。

2. 抗静电剂:在衣物中使用抗静电剂,例如含有抗静电剂的衣物清洗剂或喷洒剂。

抗静电剂能够对衣物表面进行涂覆,从而形成保护层,减少静电的产生和积聚。

3. 湿度控制:保持空气中的湿度可以有效地减少静电的产生。

湿度较高时,空气中的水分子可以形成导电的氢氧根离子,从而帮助电荷的迅速传递和释放。

4. 接地:通过将衣物与地面相连接来将静电释放到地面上。

例如,将衣物接触到接地导线或金属物体上,使得衣物上的静电能够通过导线或金属物体传递到地面上。

需要注意的是,虽然可以通过这些方法来减少或防止衣物产生静电,但完全消除静电是很困难的。

因此,在日常生活中,还可以采取其他方法来缓解静电问题,例如避免穿着合成纤维材料的衣物、避免穿着过紧的衣物、避免在干燥的环境中活动等,以减少静电的产生。

防静电的本质是什么原理

防静电的本质是什么原理防静电的本质是通过控制和消除静电的产生和积累,以减少或避免静电对物体和人体的危害。

静电是指物体表面带有正电荷或负电荷的现象,当两个带有相反电荷的物体接触或靠近时,会发生电荷的转移,导致静电的产生和积累。

静电的产生主要有以下几种方式:1. 摩擦电荷:当两个不同材质的物体相互摩擦时,会导致电子的转移,使得一个物体带正电荷,另一个物体带负电荷。

2. 电离:当物体处于高温、高压或强电场等环境中时,分子或原子会发生电离,产生正负电荷。

3. 静电感应:当一个带电物体靠近一个导体时,导体内的电子会被排斥或吸引,导致导体表面带有相反电荷。

静电的积累会对人体和物体产生一系列的危害,如:1. 人体触电:当人体带有静电时,接触带有相反电荷的物体,会发生电荷的转移,导致人体触电,引起不适甚至危险。

2. 物体损坏:静电会对电子元件、半导体器件等敏感物体产生损坏,影响其正常工作。

3. 火灾爆炸:在易燃气体、液体或粉尘环境中,静电的积累可能引发火花,导致火灾或爆炸事故。

为了防止静电的产生和积累,采取了一系列的防静电措施,其原理主要包括以下几个方面:1. 导电接地:通过将物体与地面或大地连接,使得物体上的电荷能够迅速地流失到地面,从而减少或消除静电的积累。

导电接地可以采用导电材料、导电屏蔽等方式实现。

2. 静电消除器:静电消除器是一种能够产生相反电荷并中和静电的装置。

它通过释放相反电荷,使物体上的电荷中和,从而减少或消除静电的积累。

静电消除器可以采用电离风机、电离棒等方式实现。

3. 防静电材料:防静电材料是一种能够导电或抑制静电的材料。

它可以吸收或分散静电,减少静电的积累。

防静电材料可以采用导电聚合物、导电涂层等方式实现。

4. 静电屏蔽:静电屏蔽是一种通过包裹或覆盖物体,阻止静电的产生和积累的方法。

静电屏蔽可以采用金属网、导电涂层等方式实现。

5. 湿度控制:湿度对静电的产生和积累有一定的影响。

在干燥的环境中,静电更容易产生和积累。

防静电的原理

防静电的原理静电是指物体表面带有静电荷的现象。

静电的产生是由于物体表面上的电荷不平衡所引起的。

当物体与其他物体或者环境发生摩擦、分离或接触时,电子会从一个物体转移到另一个物体上,导致物体带有正电荷或负电荷。

这种电荷不平衡会导致物体之间发生静电吸引或排斥的现象。

静电的产生与物体的导体与绝缘体特性有关。

导体是指能够自由传导电荷的物质,如金属。

当导体与其他物体接触或分离时,电荷能够在导体中自由流动,从而消除电荷的不平衡,避免静电的产生。

而绝缘体则是指不能自由传导电荷的物质,如塑料、橡胶等。

当绝缘体与其他物体接触或分离时,电荷无法自由流动,导致电荷的不平衡,从而产生静电。

为了避免静电的产生,我们可以采取以下措施:1. 使用导电材料:由于导体能够自由传导电荷,使用导电材料可以帮助消除电荷的不平衡,减少静电的产生。

例如,在工作环境中,我们可以使用金属制品,如金属桌子、金属椅子等,来减少静电的积聚。

2. 使用抗静电材料:抗静电材料是一种能够减少或阻碍静电产生的材料。

它们可以通过吸收或分散静电荷来减少静电的积聚。

例如,在电子工业中,我们经常使用抗静电地板、抗静电手套等来防止静电对电子元件的损害。

3. 控制湿度:湿度是影响静电产生的重要因素。

在干燥的环境中,静电更容易产生。

因此,保持适当的湿度可以帮助减少静电的产生。

在一些需要防止静电的场所,如实验室或工厂,可以安装加湿器来控制湿度,从而减少静电的发生。

4. 避免摩擦:静电的产生与物体之间的摩擦有关。

在一些需要防止静电的场所,可以采取规避摩擦的措施。

例如,在医院手术室中,医护人员会穿戴防静电服,以减少与患者或设备的摩擦,避免静电的产生。

5. 使用抗静电设备:一些电子设备或器具本身具有抗静电功能。

例如,一些防静电手环、防静电包装材料等可以帮助减少静电的产生。

通过以上措施,我们可以有效地防止静电的发生。

然而,需要注意的是,在一些特殊情况下,如静电积聚过高时,仍有可能发生静电放电,导致火灾或其他安全事故。

防静电 原理

防静电原理
防静电是指采取措施来防止静电产生或减少静电的影响。

静电是由电荷的不平衡引起的现象,它的产生主要是由于物体表面的摩擦、分离或接触等过程中电荷的转移。

在某些环境中,静电可能会对设备、工作人员或物质造成损害,因此需要进行防静电处理。

防静电的原理主要包括以下几点:
1. 导电材料:采用导电材料制作地板、桌面等工作台面可以有效地导电荷,降低静电的积聚。

导电材料通常是金属或含有导电纤维的材料。

2. 接地:将导电材料与地面连接,形成一个路径,使电荷可以自由地流动到地面上。

这样可以将静电荷快速地排放到地面,避免电荷的积聚和释放。

3. 静电消散器:静电消散器通常包括离子风机、离子喷枪等装置,它们通过产生正负离子来中和物体表面的静电荷,减少静电的产生和积聚。

4. 静电控制区域:在需要进行防静电的区域内,建立专门的静电控制区域。

在该区域内使用防静电材料和设备,人员穿着防静电服装,避免静电的产生和积聚。

5. 防静电设备:使用防静电设备,如防静电手环、防静电地垫等,可以将身体上的静电荷迅速地导到地面上,减少静电的积
聚。

总之,防静电的原理是通过导电材料、接地、静电消散器、静电控制区域以及防静电设备等措施来减少或消散静电荷,阻止静电的产生和积聚,从而保护设备和人员的安全。

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ESD及ESD的危害什么是ESDESD是英文electronstatic discharge的缩写,原意是静电放电,通常也指对静电放电的防护(也就是我们平时所说的静电防护或防静电);ANSI/ESD S20.20是美国静电放电协会电子产品生产过程中静电防护的标准,是目前国际上电子行业静电防护的最权威的标准,也是唯一可以认证的静电防护标准。

企业通过ANSI/ESD S20.20认证,说明静电在该企业在生产当中得到了严格的控制,从而保证了产品的品质,保证了产品的可靠性。

静电和静电放电在我们的日常生活中无处不见,但对电子器件来说,一次我们无法察觉的轻微静电放电就可能对其造成严重的损伤。

电子技术的迅猛发展,已经让电子产品的功能越来越强大,体积却越来越小,但这都是以电子元器件的静电敏感度越来越高为代价的。

这是因为,高的集成度意味着单元线路会越来越窄,耐受静电放电的能力越来越差,此外大量新发展起来的特种器件所使用的材料也都是静电敏感材料,从而让电子元器件,特别是半导体材料器件对于生产、组装和维修等过程环境的静电控制要求越来越高。

但另外一方面,在电子产品生产、使用和维修等环境中,又会大量使用容易产生静电的各种高分子材料,这无疑给电子产品的静电防护带来了更多的难题和挑战。

静电放电对电子产品造成的破坏和损伤有突发性损伤和潜在性损伤两种。

所谓突发性损伤,指的是器件被严重损坏,功能丧失。

这种损伤通常能够在生产过程中的质量检测中能够发现,因此给工厂带来的主要是返工维修的成本。

而潜在性损伤指的是器件部分被损,功能尚未丧失,且在生产过程的检测中不能发现,但在使用当中会使产品变得不稳定,时好时坏,因而对产品质量构成更大的危害。

这两种损伤中,潜在性失效占据了90%,突发性失效只占10%。

也就是说90%的静电损伤是没办法检测到,只有到了用户手里使用时才会发现。

无尘布手机出现的经常死机、自动关机占、话音质量差、杂音大、信号时好时差、按键出错等问题有绝大多数与静电损伤相关。

也因为这一点,静电放电被认为是电子产品质量最大的潜在杀手,静电防护也成为电子产品质量控制的一项重要内容。

而国内外品牌手机使用时稳定性的差异也基本上反映了他们在静电防护及产品的防静电设计上的差异。

实际上电子行业对静电的关注由来已久,从电子产品特别是晶体管一出现,这一问题已经开始为各企业及各国所认识和重视。

对于静电及静电防护的研究也逐步演变为一个新的边缘学科,形成了现代静电工程学和静电防护工程学,包含在其中的静电起电原理、静电放电模型、静电作用机理、静电危害及其防护以及与其相关的静电测试技术都得到了快速的发展。

尽管人类发现静电已经有数千年的历史,但对于电子行业来讲,静电防护远非想象的那么简单。

这是因为:第一,生产工艺中材料和物品的复杂性:电子产品的制造从元器件生产到组装,再到使用维修的过程中会使用半导体、金属、各种封装材料、线路板基材、机壳、机座等多种原料,而生产设备、操作工具、操作环境、包装容器等又会使得有可能与电子器件相接触的物品和材料更加繁多。

材料之间的东莞空调维修接触分离、摩擦、感应等都会产生静电,而且这些物品当中有又相当多使用的是静电容易产生不易消除的高分子绝缘材料,这些都无疑会增加电子无尘服产品静电损伤的风险和静电防护的难度。

第二,电子产品生产环节多,任何一个环节的闪失都会造成静电防护的失败:电子产品制造过程,从半导体材料到最终的组装要经过半导体制造、晶片、装片、固定、键合、封装、电路板制作、贴装焊接、插接、装配、测试等多个环节经历各环节不同厂家数百个工序,任何一个环节上的静电都可能对器件造成损伤。

一旦哪一个环节的静电保护不够就意味最终产品出现问题。

而全过程系统化地控制静电也是电子行业静电防护的一个重要特点。

第三,生产中人员因素会增加静电防护的难度:尽管现代电子产品生产自动化程度越来越高,但在整个制造过程离开人员操作是不可能的。

相比机器设备人的活动要复杂的多,人对器件的操作要复杂的多,因而人体静电的防护要比设备和环境要复杂的多。

同时,人作为生产的主宰,人员防静电的意识和静电防护的操作水平会最终决定静电防护是否有效。

这些都会增加静电防护的难度。

第四,器件越来越敏感,要求越来越严格:电子技术的进步可以说是集成化的提高和新的半导体材料的使用,集成化的提高意味着器件耐受静电击穿的能力的降低。

当今集成电路的最小线宽已经降到了45nm这意味着按照10MV/CM计算的理论耐击穿能力只有45V,可能只是我们弯腰捡起一片纸张时产生的静电压的1/20,而另一些领域,如硬盘行业中的生产对静电控制的要求已经降到5V以下,这些必定对于静电防护提出了新的挑战。

浅析ESD防护与ESD防护器件日常生活中,ESD (Electro-Static Discharge,静电放电)对于我们来说是一种常见的现象,然而对电子产品而言,ESD往往是致命的——它可能导致元器件内部线路受损,直接影响产品的正常使用寿命,甚至造成产品的损坏。

因此,ESD防护一直以来都是工程师们的工作重点。

对于刚开始职业生涯的电子工程师而言,在掌握专业技能之前通常都要接受一些ESD相关知识的培训,足见ESD防护的地位与重要性。

图1 电子显微镜下IC内部损毁的照片一般,ESD保护一般通过两种途径来实现,第一种方法是避免ESD的发生;第二种方法则是通过片内或片外集成内部保护电路或专用ESD保护器件,从而避免ESD发生后将被保护器件损坏。

避免ESD的发生避免ESD发生的方法多出现于产品交付客户以前,即研发、生产等过程。

因为在这些阶段,IC、电路板等静电敏感器件可能裸露在外(如生产工过程中的SMT制程),IC因ESD 而损坏的可能远大于有外壳保护的成品。

表1 几种不同类型器件的静电敏感程度一般而言,避免ESD的方法可分为以下几类:Surround(包围):静电敏感元器件都以抗静电材料包装,或使用有盖的抗静电容器储放;而在静电敏感区域(如SMT制程)工作的人员,则还要穿着静电服。

Ground(接地):将工作环境中的人员及设备通过不同的地线接地;Impound(排除):排除所有工作区域内的非抗静电材质;此外,可在对静电极为敏感工作站位增加离子风扇以中和产品表面所带静电。

图2 使用离子风扇并将静电桌布接地以避免ESD另一方面,湿度亦是一个重要的考量因素。

适宜的湿度可降低ESD发生的机率。

(见表2)这也是电子制造厂为何多在南方建厂的原因之一。

表2 湿度对于ESD的影响ESD保护器件与保护电路虽然上述避免ESD发生的方法有着很理想的效果,不过对于终端用户显然不太适合——举例来说,我们不可能在使用手机之前先戴上静电手环,通话结束后将手机放到静电袋中以避免ESD。

事实上,由于用户鲜有机会接触到产品内部的元器件及电路板,因此也不需要如此严格的ESD防护措施,但这并不意味着ESD的问题不存在——首先,ESD可以输入/输出连接器(如USB接口、充电器接口、SIM卡插槽等)为路径进入电路中的各种元件;其次,随着电子产品,特别是消费电子产品向着轻薄化发展,导致内部IC的外形尺寸不断减小,其自身ESD防护能力亦不断减弱。

所以,工程师在设计时通常加入ESD保护器件,而很多IC内部也有片上ESD保护电路。

图3 在用户端,ESD可能由电子设备的各种接口进入,并对内部芯片造成损伤片上ESD保护电路相信所有人都希望ESD防护能完全地集成到IC芯片内部,因为这样会节省的板级空间,减少系统成本并降低设计与布线的复杂度。

但从目前情况来看,前景并不乐观。

如今,IC 制程工艺的进步成了片上ESD保护的一大难题。

一方面,工艺的进步虽提升IC的性能与集成度并降低功耗与尺寸,但由于栅极氧化层厚度越来越薄,IC自身的ESD防护能力反而降低。

另一方面,随着IC尺寸的不断减小,由于受到空间的限制,因此保护能力有限。

图4 随着IC面积的不断减小,很难在IC中集成ESD保护电路(资料来源:安森美半导体)ESD保护器件由于片上ESD保护电路能力有限,为保证整个系统有较好的ESD防护能力,外部ESD 保护器件是必不可少的。

比较常见的有陶瓷电容、齐纳二极管、肖特基二极管、MLV(Multi-Layer Varistor,多层变阻器)和TVS(Transient Voltage Suppresser瞬态电压抑制器)。

MLV是一种基于ZnO压敏陶瓷材料,采用特殊的制造和处理工艺而制得的高性能电路保护元件,其伏安特性符合I=kVa,能够为受保护电路提供双向瞬态过压保护。

MLV的工作原理是利用压敏电阻的非线性特性,当过电压出现在压敏电阻的两极间,压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值,从而实现对后级电路的保护。

目前,MLV在很多领域得到了广泛的应用,如手机、机顶盒、复印机等等。

图5 MLV的内部结构示意图电子产品轻薄化的发展趋势使其对ESD防护要求越来越高,MLV渐渐有些力不从心,TVS二极管则开始崭露头角。

TVS通常并联于被保护电路,当瞬态电压超过电路的正常工作电压时,二极管发生雪崩,为瞬态电流提供通路,使内部电路免遭超额电压的击穿或超额电流的过热烧毁。

当瞬时脉冲结束以后,TVS二极管自动回复高阻状态,整个回路进入正常电压。

由于TVS二极管的结面积较大,使得它具有泄放瞬态大电流的优点,具有理想的保护作用。

改进后的TVS二极管还具有适应低压电路(<5 V)的特点,且封装集成度高,适用于在印制电路板面积紧张的情况下使用。

图6 TVS二极管结构与特征电流与MLV相比,不难看出TVS有如下优势:体积:MLV的性能完全由其内部材质决定,因此很难在减小尺寸的同时保持或提高性能,封装尺寸从0402到1206。

而TVS采用硅芯片技术,可以得到比MLV更小的元件封装尺寸(如图7所示)。

图7 TVS元件与0402封装可变电阻尺寸比较,蓝色为建议焊接面积(资料来源:安森美半导体)性能:TVS有更低的箝制电压、更低的漏电以及更快的响应速度(如图8所示)图8 TVS有着更低的钳制电压寿命:由于工作原理不同,TVS与MLV的寿命也不尽相同。

安森美半导体亚太区市场营销副总裁麦满权做了一个形象的比喻:“TVS的原理就好像太极,把接收到的能量快速的转移到接地端,所以它的寿命几乎就是无限的。

而可变电阻就好像一个人在不停的挨打,它把能量都由自己来承受吸收,因此,寿命是有限的,而且随使用时间的增加,性能会慢慢下降。

”结语ESD是一个“看似很小的大问题”,一个产品ESD防护的好坏直接影响到该产品的良品率及寿命。

科研人员对ESD防护的研究从未停止过,相信在不久的未来,会有更好的材料、更新的技术来帮助我们应对ESD所带来的困扰。

SMT生产中的静电防护技术在电子产品制造中,静电放电往往会损伤器件,甚至使器件失效,造成严重损失,因此SMT 生产中的静电防护非常重要。

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