一、 静电现象
    1 带电现象:
    物质呈现带电的现象,称为带电现象(自然现象)
    按物质所带电荷的存在与变化状态可分为动电现象和静电现象。
    2 静电现象是指对于观察者而言,所带电荷处于静止或缓慢变化的相对稳定状态。
   
    二、 静电的产生
    静电,可以说是无所不在的。物体只要有接触、磨擦、剥离、冲撞、破坏等行为存在,发生行为的双方所带电量就会产生差距,于是就会发生静电。即使是导体,如果不是处于接地状态,同样会带电。但通常是绝缘性高的物质,带电量较多,也经常引起问题与故障。
    微观解释:根据分子和原子结构的理论,物质是由分子构成,而分子又由原子组成。原子是由带正电的原子核和核外带负电的电子组成。静电产生的一个根本问题,是原子结构的不稳定性。在自然状态下,原子所含的正、负电荷是相等的,物质处于电平衡的中性状态,即不带电。外层的电子由于离核较远,受核束缚力小,在一定条件下(如外力或受热
等),当物质中的这种电平衡状态被打破,丢失或得到电子,物质就由中性状态变为带电状态,如电荷不能很好地被移动,就形成了静电。
   
    三、 影响静电大小的因素
    1 内因(主要因素):
    影响静电大小,主要是材料本身。而电阻率越高的物体,产生静电的可能性越大,而积累静电的能力也越强。
    2 外因:
    静电大小还和下面各因素有关:
    1)接触面积 2)摩擦频率 3)面粗糙度 4)受压力 5)湿度 6)杂质污染
    Japan:导体 导静电材料抗静电材料绝缘体
    ρ/Ω10³ 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 …….
    USA 导体 半导体绝缘体
   
    四、静电造成的主要问题
    关于静电所造成的问题,可用以下的说法来简洁说明:
    1放电 由电位差引起
    A.人体触电 主要在印刷、塑料等行业,由于材料所带静电量大,且会对人体连续放电,所以危害较大。
    人的电容大概在142—190pF之间。在电压为3kv时就会有感觉了。
    对于静电来说,人体是导体,所以可以对人体采取接地的措施。
    B.线路击穿 虽然线路本身是导体,具有一定量的电容,但如果他积聚的电量较多时,它会选择在线路最薄弱的地方击穿而释放电能(较细,尖,弯折处最易被破坏)
    特别在电场不均匀时,局部形成高电场强度,放电就更易发生了。
    储存的能量释放,瞬间会有很高的电流强度,并伴声光热等一起发生
    线经越大,越不容易破坏。(走最好走的路)(累加击穿效应)
    2)力学
    A.吸片 如果有静电力的存在,合在一起的两片东西更难撕开了,使作业困难。
    Bparticle 跟静电体带异种电荷的particle将会因库仑力的吸引作用而吸附于静电体表面。 又因particle多了一个静电力的作用,所以较难清除。
    具体来说,静电引力会影响:
    1 电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
    2 胶片和塑料工业:使胶片和薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘粘满灰尘。
    3 造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
    4 纺织工业:造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
   
    四、 解决静电问题的方法
    对于不同材质的带电物,解决其静电的方法也不同。通材采用的方法有以下四种:
    1Ground(接地)
    对于导体(包括人体),利用接地即可解决静电问题,但对于像塑料片、IC板、底片等绝缘体,由于其本身电阻大,电荷不易移动,因此接地方式行不通。
    2.提高导电率
    让导电率上升,一般是通过掺杂的方法来达到。而掺杂的具体方法有:
    A 表面喷、涂、镀、敷、印、贴等方式附加一层物质以增加表面电导率,加速电荷的
泄漏与释放。(表面)
    B 在塑料、橡胶、防腐涂料等非导电性材料中掺加金属粉末、导电纤维、炭黑粉等,以增加其电导。(内部)
    3.控制静电生成的环境
    主要有以下几个方面:
    A.湿度控制 在不导致器材腐蚀、生锈或老化的情况下,可尽量加大其湿度;
    B.温度控制 在可能条件下应尽量降低温度,包括环境温度和物体接触温度;
    C.尘埃控制 尘埃不宜过多;
    D.地板、桌椅、工作者的衣服鞋袜所选面料等等,尽可能用防静电材料做成。
    4.电荷中和
    有理想的静电消除器,是解决静电问题最好、最有效的方法。
    附:静电消除器的介绍
    通常用来对付绝缘体,如二次加工过程、塑胶类、胶卷底片类的静电之最普遍的方法即为电压印加式的除电装置。其特长为:
    1.非接触式处理:不会造成表面的伤害。.不改变物体的本质。
    2.除电力高:不受极性的限制均可有效除电。
    3.机种丰富:可依照用途来选择适用之机种。
    4)作业.方便:只要有作业的空间,不需改变现阶段的作业过程及制造方法,即可直接使用。
    电压印加式的除电装置有以下三种类(按动力)
    1.交流(AC)式。
    (2). 直流(DC)脉冲式。
    (3). 直流(DC)式。
    以上各种方式各有其优缺点,若从价格、使用的方便度以及效果等方面来看,目前最普遍被使用的是交流式的除电装置。因此接下来便针对交流式除电装置加以说明。
    除电的原理:除电装置是由组装式电源及各种电极所构成的。由组装式电源向除电极方向来印加电压(AC4-9KV),再由除电针进行电晕放电(corona)使空气离子化,进而产生正、负离子。
    电晕放电:是在不均匀电场中以局部击穿形式表现出来的一种气体放电。
    如果带电物属于正极离子,便会和生成出来的负极离子吸引进而达到中和;带电物属于
负极度离子,便会和生成出来的正极离子吸引、中和;就凭这样的作用达到消除静电的目的。
    放电针的材料:
    石英、单结晶硅、多结晶硅、镍、钨钍合金、钨、SUSstainless的一种)、镀金、镀银等等。 越排在前面的材料越好。SSD都用钨以上的材料,而很多其他除电器还在用SUS
    印加式静电消除器的分类(按作用范围)
    Ion gunNozzle 点为单位 nozzle 固定于机器;gun 由人员把持;
    Ion bar 线为单位 不鼓励让ion bar 移动,这样对cable不好。电压57V
    Ion fan 面为单位 范围广。
    于正带风扇类的静电消除器
    防尘用风扇型产品,不但可以使静电消除的范围扩大,而且可以除尘。
    风扇上的油漆会讲究。SSD的完全都可以在class 100下用。由于可移动设置位置,使用上可说是相当便利,因此在此向大家做一推荐。
    Clean room 里面,太大的风会激起particle的快速乱动,并可能会让工作者感觉不快。

    SSD的风力是比较小的,但因此造成的放电效果可通过加多放电针来弥补。SSD的产品还是无段式的调风速。
    在静电消除器风扇后面添加虑网也是加小风力的途径之一。
    静电测定器:
    为了有效对付静电,建议您不妨使用静电测定器。
    这一项用来判断有无静电的简易仪器,当然也有那种连接印机便可正确的将资料记录下来的高级机种,种类相当丰富,其中要以掌上型的大小直接别静电电压值的方式。除静电的设置场所及数量多少,对于消除静电也有相当的影响程度。
    保养
    有些客户会反应在刚开使用时效果非常好,但是过一段时间之后则出现效果低落的现象。其实经过了长时间的使用,放电针上可能沾满灰尘,污垢;而针头可能变得比效钝,离子电流减少,或者是离子的平衡遭到破坏,这些都是可能的原因。
    为了维持机器的性能,请务必要定期接受维修及保养。就客户来说,只要定期用棉花棒粘上EPA或酒精来清洁针头就足够了。
    1.自感式静电消除器
    原理:在接近物料附近安装一个接地的针电极,由于静电感应针上会感应出相反极性的电荷,以使针电极附近形成很强的电场。当局部电场强度高到一定程度时,使周围空气发生电离形成电晕放电,结果产生正离子和电子。 所以移动,所以带电物料上的电荷得到中和,同时针电极流过与带电物料同极性得电晕电流。
    如果生产物料上不断地产生新的静电荷,则针电极的电晕放电也持续不断,电晕电流也就持续不断。
    特点:a. 不需外加电源,构造简单,容易安装,在狭窄的空间也可以安装。
    b. 使用导电纤维,电晕放电微弱,不易成为爆炸性气体的点火源
    c. 由于是利用感应式的针尖放电,所以,生产物料所带电位较低(小于1kV)时,消电困难,即消电效率低。一般来说,临界电压在2.2~5.8kV之间以外的静电不能消除,且作用范围小,作用半径一般为1020mm
    d. 针电极越细或越尖,临界电压越低,即越容易发生电晕放电,消电效果便越强。故针电极直径不应大于0.5~1.0mm,针尖较不应大于60C
    e. 针电极与带电体的距离不能太大,也不能太小。距离大时,临界电压升高,消除静电
效果变差;距离小时,要防止其间发生火花放电。一般取10~20mm
    2.脉冲直流静电消除器
    基本原理:
    脉冲直流静电消除器有正、负两套可控的直流高压电源,它们以4~6s的周期轮流交替地接通-关断,从而交替地产生正负离子。
    特点:
    A.由于脉冲直流静电消除器正、负离子地切换周期比工频静电消除器地0.02s200300倍,所以它不会出现正、负离子的大量自身中和。 而在工频交流时,由于百分之一秒发正离子,下一个百分之一秒发负离子,正离子尚未离开电极多远时,负离子又从此电极产生。由于正负离子的互相吸引,大部分离子均自我复合中和掉了,作用距离很小,效率很低。 为了提高工频交流电消除器的作用距离,往往不得不采用风机将离子吹送到待消除静电得物体表面。
    B.脉冲直流静电消除器一般不用风机也能达到很远的作用距离。因为在23s的时间内产生的是同样的离子,它们的相互排斥,推动着离子向外扩散,而达到带电物体表面。
    C.转换时间周期太长的话,这种混合也可能不够,造成一段时间内待消电除电物体表
面附近只有同性电荷而不能消除静电。因此,转换时间周期的长短应视静电消除器与待消除静电物体表面的距离而调整:距离远时,转换周期可长,以提高效率;距离近时,时间应短,以保证每时每刻均有正负离子。
    D.典型的脉冲静电消除器的转换周期刻在0.1~0.6之间连续调节。
    E.分布在房内上空的若干各脉冲直流静电消除器构成的系统,每一个发生器的正、负离子比例、浓度均可调节,若再加上离子自动平衡控制系统(该系统包含了许多置于室内的离子探测器,每隔几毫秒发出一次检测信号,同时控制静电消除器发出的离子浓度和平衡),可以实现全离子保护。 由于此时物体静电被中和的速度比生成的速度快数百倍,只要产生一点静电荷就被大量的异性离子所中和,从而实现了无静电的工作环境。这种无静电环境正被用于大规模集成电路制造等场所。
    此种离子发生器还可以做成离子喷、离子风淋、离子净化工作台等各种形式,以消除生产现场的静电。
    注:混合:正、负离子离开电极时是按时间分割的;而再扩散到空中时,由于正、负离子的相互吸引,一方面中和掉一部分,另一方面再空间上也相互混合,使到达物体表面时的正、负离子每一时刻都存在,于是每一时刻均可种和带电物体表面产生的异性静电。
    3.表2 各种静电消除器特性比较
    类型 消电物质或机制 消电能力 安全性 其他 消电对象
    自感式静电消除器 导电纤维、导电橡胶、导电布、导电薄膜 防火性好 简单,但在23kV以下不能消电 薄膜、纸、布、橡胶、粉体
    交流型静电消除器 工频高压 较强 防火性差 造纸、印刷、纺织、电子
    高频高压 防火性稍好 造纸、印刷、纺织、塑料、橡胶
    稳态直流静电消除器 直流高压 最强 防火性差 有时产生反带电 造纸、印刷
    脉冲直流静电消除器 正负直流脉冲电压 可控制正、负离子比例 电子、洁净场所
    同位素静电消除器 α射线 最弱 对人不安全 密闭的空间,适用于易燃易爆的场所
   
    * AC工频静电消除器,国产品(?)用缝纫用钢针,长约810mm,相邻电针之间距取1030mm,且针电极间距与针电极长度之比接近1时有良好的消电性能。针电极与带电体之间的距离一般取2535mm,如条件运行,还可以取得小一些。
    * AC高频高压静电消除器由于工作在高频,通过电容的耦合作用很强,使消电器能够比较方便地配用间接耦合地电晕放电,所以针电极上的短流电流很小,防爆性能较好,适用
范围广。
    但与工频高压静电消除器相比,电源较复杂,消电效能差,而且电源与电晕放电器之间的距离不得太大,以免线路分布电容过大,降低电源效率。
    * 稳态直流静电消除器:由于电晕放电器是直流电晕,具有较好得消电性能,故其电晕作用距离可增加到150160mm 而由于是直接耦合得电晕放电器,其短路电流大,发生火花放电时火花能量也较大,故此类静电消除器不适用于有爆炸、火灾危险的场所。
    CMOS Complementary Symmetry Metal Oxide Semiconductor
    互补对称金属氧化物半导体集成电路
    PCB printed circuit board 印刷电路板
    1:静电序列
    AT&T静电放电计划管理 (1992)
    石棉 +醋酸酯玻璃人头发尼龙羊毛毛皮铅丝绸铝纸聚氨酯棉花木材钢封腊硬橡胶硬酸酯纤维硬酯薄膜环氧玻璃镍、铜、银紫外保护膜黄铜、不锈钢合成橡胶聚丙烯树脂聚苯乙烯塑料聚氨酯塑料萨冉树脂聚酯聚乙烯、聚丙烯聚四氟乙烯硅橡胶