静电防护原理与技术

第５期　２０１３年１Ｏ月　机　电　元　件　ＥＬＥＣＴＲｏＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．５　Ｏｃｔ．２０１３　

ＥＳＤ（静电放电）与连接器ＥＳＤ防护技术　

卢明胜，张晓光，王建甫　（中航光电科技股份有限公司　河南洛阳４７１００３）　

摘要：静电放电是目前集成电路、小型电子器件失效的主要原因之一，本文简要分析了ＥＳＤ的原因、失效　模式，并提出在不增加额外ＥＳＤ保护电路或保护器件（如二极管）的情况下，在连接器的外层设计法拉第电笼　（Ｆａｒａｄａｙ　Ｃａｇｅ）结构或近端放电结构，有效起到ＥＳＤ保护的作用，节省了ＰＣＢ板的宝贵空间，同时具备ＥＳＤ保　护功能的连接器也可以满足新一代航电系统对二级维护体系的硬件需求。　关键词：静电放电；ＥＳＤ；连接器ＥＳＤ保护　Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—６１３３．２０１３．０５．００２　中图分类号：ＴＮ７８４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—６１３３（２０１３）０５—０００９—０４　

１　引言　

ＥＳＤ是英文Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ的缩写，是　

“静电放电”的意思。根据国家标准，静电放电是指　“具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引　

起的电荷转移”。目前，ＥＳＤ已成为集成电路、小型　电子器件失效的主要原因之一。据统计，３５％的Ｉｃ　失效由ＥＳＤ引起…。　

为降低ＥＳＤ危害，常用的防护方式有：ＥＳＤ保　

护电路、ＥＳＤ保护器件（如二极管等），但这些防护　

方式需要占用额外的ＰＣＢ板空间或引入更多器件，　不利于设备小型化发展，同时也极大地增加了总体　

成本。　下文将简要介绍ＥＳＤ产生的原因、危害，初步　

探讨电连接器ＥＳＤ防护技术的原理，分析两种物理　

ＥＳＤ防护结构以及在电连接器中的应用。　

２　ＥＳＤ产生的原因和ＥＳＤ的危害　

静电是一种电能，存在于物体表面，是正负电　

荷在局部失衡时产生的一种现象。静电现象是指　

收稿日期：２０１３—０７—２０　电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称，　

静电放电防护的基本原理和原则

静电放电防护的基本原理和原则 一、发生ESD损伤的三种情况

1、带有表龟的导体（人体、设备等）对处于接地的器件发生放电造成损伤；

2、器件带有静电与导体发生放电造成损伤；

3、在静电场中，器件接触接地的导体发生放电造成损伤。

二、ESD防护四项基本原则

1、等电位连接：与敏感器件接触的导体实现等电位连接，避免因导全带静电发生放电；

2、静电源控制：绝缘材料的静电通过接地和等电位连接无法消除，因此必须对敏感器件周

边进行静电源控制； 3、防静电包装：出ESD防护区的器件必须使用防静电包装，以防外界静电源的影响；

4、安全第一：ESD防护措施不能降低安全水准，如安全与之冲空，安全第一。

三、基本技术手段

1、等电位：基本原理：等到电位状态下不发生放电。做法：①所有可能接触器件的物体使

用并连接（共同连接点）；②接地系统间进行跨接避免电势差。 2、接地：基本原理：将静电通过接地线或接地装置传导泄放到大地。做法：①建立静电接

地系统；②静电导电材料的使用；③两种方式：硬功夫接地和软接地。 3、离子化中和：基本原理：电离空气产生正负离子，中和静电电荷。做法：①离子风机、

离子风枪、离子吧；②自感式的离子静电消除器。 4、阻值控制：基本原理：通过电阻控制，控制过强的表龟泄放或放电，同时保证人体安全。

做法：①静电耗散材料的使用；②连接安全限流电阻。 5、静电放电屏蔽：基本原理：屏蔽静电场，阻隔静电放电电流通过敏感器件。做法：①静

电屏蔽材料和屏蔽容器的使用；②绝缘材料和阻隔结构。 6、湿度控制：基本原理：增加湿度减少静电的产生，降低摩擦电压。做法：①控制湿度在

40~70%（满足多数标准的要求）。

7、材料选择和工艺控制避免产生静电：基本原理：通过使用不产生或产生静电小的材料，

减少静电；材料表面光洁，减少静电；静电序列的应用。做法：①使用抗静电材料；②使用

抗静电剂。 8、标识和标注：对敏感器件进行标识避免当作非敏感器件存放、运输和操作；对ESD防护

静电危害与防护

集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

静电危害与防护

静电危害是生产过程中一大安全隐患，其造成的后果和损失往往十分严重。由于其产生简单广泛且不易被发觉和重视，更加剧了其潜在的危险性。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。也可以引起火灾和爆炸，造成无可挽回的损失。1967年7月29日，美国Forrestal航空母舰上发生严重事故，一家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。我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。

一、静电的产生

静电是由不同物质的接触、分离或相互摩擦而产生的,在生产工艺中的挤压、切割、搅拌和过滤，以及生活中的行走、起立、脱衣服等，都会产生静电。静电可以应用在静电除尘、静电复印、静电生物效应等方面。但更主要的对静电的防护，在现代工业生产中，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，静电敏感材料的大量生产和使用,如轻质油品,火药,固态电子器件等，更容易产生大量静电，尤其

是在电子工业、石油工业、兵器工业、纺织工业、橡胶工业以及航空与军事领域，静电造成很大的安全隐患。

二、静电的危害

静电的危害大体上分为使人体受电击、影响产品质量和引起着火灾爆炸三个方面。

1．火灾及爆炸是静电最大的危害。静电其电压很高而容易发生放电，出现静电火花。在有可燃液体的作业场所(如油料运装等)，可能由静电火花引起火灾。在有气体、蒸气爆炸性混合物或有粉尘纤维爆炸性混合物的场所(如氧、乙炔、煤粉、铝粉、面粉等)，可能由静电火花引起爆炸。

静电对电子元器件的危害及防护原理

静电对电子元器件的危害及防护原理

电子元器件按其种类不同，受静电破坏的程度也不一样，最低的100V的静电压也会对其造成破坏。近年来随着电子元器件发展趋于集成化，因此要求相应的静电电压也在不断降低。

人体所感应的静电电压一般在2-4KV以上，通常是由于人体的轻微动作或与绝缘物的磨擦而引起的。也就是说，倘若我们日常生活中所带的静电电位与IC接触，那么几乎所有的IC都将被破坏，这种危险存在于任何没有采取静电防护措施的工作环境中。静电对IC的破坏不仅体现在电子元器件的制作工序当中，而且在IC的组装、运输等过程中都会对IC产生破坏。

要解决以上问题，可以采取以下各种静电防护措施：

1、操作现场静电防护。对静电敏感器件应在防静电的工作区域内操作；

2、人体静电防护。操作人员穿戴防静电工作服、手套、工鞋、工帽、手腕带；

3、储存运输过程中静电防护。静电敏感器件的储存和运输不能在有电荷的状态下进行。

要实现上述功能，基本做法是设法减小带电物的电压，达到设计要求的安全值以内。即要求下式中的电荷（Q）与电阻（R）要小，静电容量（C）要大。

V=I.R Q=C.V (式中V：电压，Q：电荷量 I：电流 C：静电容量 R：电阻)

当然电阻值也不是越低越好，特别是在大面积场所的防静电区域内必须考虑漏电等安全措施之后再进行材料的选取。

静电防护措施

检查、安装IC静电防护作业场所，本工序防静电措施的目的在于将包括人体在内的作业场所处于同等电位，具体方法如下：

1、将1兆欧的电阻连通后再接地，并佩戴防静电手腕带操作；

2、将测试仪、工具、烙铁等接地；

3、工作台面铺设防静电台垫后接地；

4、操作人员穿戴防静电工衣、工鞋；

5、地面铺设防静电地板或导电橡胶地垫；

6、IC运输、包装过程中应保持同电位。

防静电性能的检测周期及注意事项

防静电台垫、地板、工鞋、工衣、周转容器等应至少每月检测一次。防静电手腕带、风枪、风机、仪器等应每天检测一次。检测时，须考虑受检场所的温度、湿度等因素。