01靜電發(fā)生的原理

所有物體是由帶（+）電電子和帶（-）電電子構(gòu)成。在通常狀態(tài)下，質(zhì)子帶的正電荷電量與電子帶的負(fù)電荷電量相同，所以原子整體上呈電中性。中性的原子會(huì)因摩擦、接觸或剝離等原因而導(dǎo)致電子發(fā)生移動(dòng)——如果帶上多余電子的話便會(huì)帶負(fù)電;反之，如果失去電子的話便會(huì)帶正電。靜電發(fā)生在導(dǎo)體或半導(dǎo)體等所有物體上。

02物體帶電形式

接觸性帶電：兩個(gè)物體互相接觸后分開(kāi)時(shí)易發(fā)生靜電。這種是我們周圍常見(jiàn)到的靜電現(xiàn)象。

摩擦帶電：兩個(gè)物體摩擦?xí)r發(fā)生熱產(chǎn)生靜電。靜電由于接觸的程度或表面的均勻度、接觸壓力、磨力、分離速度等不同而電荷量不同。

傳遞帶電：用塑料袋包裝的部品易發(fā)生靜電。當(dāng)塑料袋、塑料等帶電體接觸部品時(shí)易產(chǎn)生靜電，也就是不帶電體處在帶電體的電場(chǎng)內(nèi)時(shí)易產(chǎn)生靜電。

剝離帶電：粘貼的標(biāo)簽或塑料揭下來(lái)時(shí)易發(fā)生靜電，軸和皮帶滾動(dòng)分離時(shí)也容易產(chǎn)生靜電。

噴射帶電：液體或氣體等噴射時(shí)噴射粒子和孔之間發(fā)生摩擦而產(chǎn)生靜電。氣槍或冷卻風(fēng)扇等屬于噴射帶電體（噴射后碰上物體時(shí)也會(huì)發(fā)生)。

熱電子放出帶電：真空或低壓氣里移動(dòng)的電子或離子的作用下，整流放大，振蕩，開(kāi)關(guān)等作用的管球（包括真空管，放電管，光電管，陰極射線管 等）。物體加熱時(shí)發(fā)出電子，溫度升高時(shí)最外層軌道的電子能量增加使電子容易從原子上分離 。

光電子帶電：光線與材料的表面反應(yīng)留下正電荷，也就是說(shuō)紫外線（太陽(yáng)線）照射電子產(chǎn)品時(shí)間過(guò)長(zhǎng)易產(chǎn)生靜電。

03靜電發(fā)生序列

該序列是按帶電量多少由正到負(fù)排序，最上是帶（++）電子最多，依次減弱至最下為帶（--）電子最多

04靜電引發(fā)的不良

任何PCB如果被接觸或接近人、包裝、電纜或其他可能產(chǎn)生大電位差的物體，就可能受到靜電放電的影響。當(dāng)這種電壓差足夠大時(shí)，就會(huì)形成電流通道，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)烈的電流脈沖。隨著電流脈沖的發(fā)展，會(huì)在元件和PCB電路板上的導(dǎo)體中產(chǎn)生高溫。在極端場(chǎng)強(qiáng)和放電電流的情況下，PCB電路板可以被損壞，元件也可以被摧毀。

05常見(jiàn)器件靜電敏感度

06生產(chǎn)儲(chǔ)存過(guò)程中靜電發(fā)生量

ESD 2000V

問(wèn)題點(diǎn)：部品包裝袋ESD2KV

對(duì)策：換用防靜電包裝袋

ESD 10000V

問(wèn)題點(diǎn)：IC防止在靜電材質(zhì)的泡沫上

對(duì)策：使用IC JIC

ESD 9000V

問(wèn)題點(diǎn)：IC防止在靜電材質(zhì)的泡沫上

對(duì)策：使用IC JIC

ESD 5000V

問(wèn)題點(diǎn)：部品與包裝袋混放

對(duì)策：清除包裝袋

ESD 2000V

問(wèn)題點(diǎn)：部品盒材料不防靜電

對(duì)策：鋪設(shè)防靜電MAT

ESD 7000V

問(wèn)題點(diǎn)：膠帶和文件夾含高靜電

對(duì)策：記錄夾不得放置在PCBA上，膠帶改用其他無(wú)靜電材質(zhì)的膠帶。

其他靜電發(fā)生量，例如地面走動(dòng)，ESD1000-5000V。不戴靜電環(huán)在作業(yè)臺(tái)上作業(yè)，ESD800-1000V。坐在椅子上摩擦，500-1000V。塑料臺(tái)TAPE，ESD5000V。

07PCB板級(jí)ESD保護(hù)

在PCB上實(shí)施ESD保護(hù)的目標(biāo)是防止ESD電流流入電路，并通過(guò)低阻抗連接將其引導(dǎo)至地。然而，在正常條件下，組件仍然需要對(duì)受保護(hù)線路傳輸?shù)?a target="_blank">信號(hào)保持無(wú)影響。也就是說(shuō)ESD保護(hù)電路或組件只有在發(fā)生ESD事件時(shí)才應(yīng)作出響應(yīng)，并且必須在其上升時(shí)間內(nèi)迅速進(jìn)行，以便將ESD脈沖引導(dǎo)出去。

通常情況下，最好將ESD脈沖引導(dǎo)到系統(tǒng)中的地線上。按優(yōu)先順序排列的最佳選擇為：

1.與地線相連的機(jī)箱接地。

2.機(jī)箱與系統(tǒng)地線相連，連接點(diǎn)遠(yuǎn)離可能發(fā)生ESD的地方。

3.PCB上的防護(hù)環(huán)，與第2種情況相同，有相同的系統(tǒng)地線連接。

4.系統(tǒng)地線。

最佳情況是將地線從PCB中移開(kāi)，這就是為什么機(jī)箱接地在ESD保護(hù)和在故障發(fā)生時(shí)候作為電流的釋放點(diǎn)上是首選的原因。

在一些靠近潛在ESD源（如連接器）的集成電路的輸入/輸出（I/O）上使用的一種電路是Zener二極管（瞬態(tài)電壓抑制器）。這個(gè)小電路使用了4個(gè)Zener二極管，在ESD事件期間反向偏置，創(chuàng)建一個(gè)并聯(lián)連接，用于ESD電壓/電流，并保護(hù)負(fù)載組件。這應(yīng)該被放置在源非常接近的地方，以便電流可以立即被導(dǎo)向地線。

另一個(gè)選擇是TVS二極管，這是在重要接口上實(shí)現(xiàn)ESD保護(hù)的另一種常見(jiàn)方法。盡管我們稱這個(gè)組件為二極管，但它不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的二極管，如下面的等效電路所示。

其他ESD保護(hù)裝置包括氣體放電管和簡(jiǎn)單的壓敏電阻。放電管通常用于電力浪涌（如Littelfuse組件），而不是用于快速ESD事件。在使用其作為ESD保護(hù)裝置之前，請(qǐng)確保檢查數(shù)據(jù)手冊(cè)并了解該組件的響應(yīng)時(shí)間。

USB、以太網(wǎng)、I2C、RS-485、RS-232等數(shù)字接口的ESD保護(hù)通常會(huì)在連接器和包含該接口的IC之間使用TVS二極管。除此之外，還需要對(duì)任何金屬連接器護(hù)罩和未使用的引腳進(jìn)行屏蔽。您的元器件數(shù)據(jù)手冊(cè)通常會(huì)提供一些指導(dǎo)方針，以確保ESD保護(hù)。一些公司還在數(shù)據(jù)手冊(cè)中列出了特定的ESD等級(jí)，這些等級(jí)可能符合特定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（例如汽車或電信標(biāo)準(zhǔn)），在設(shè)計(jì)可能容易受到ESD影響的設(shè)備時(shí)，您可以選擇這些元器件。

08生產(chǎn)制造過(guò)程中ESD保護(hù)

靜電防止用MAT按用途分類為TABLE、MAT和FLOOR MAT，按材質(zhì)分類為傳導(dǎo)材質(zhì)和絕緣材質(zhì)。

防靜電服按材質(zhì)不同分類。我們穿著的工作服是均勻排布含有金屬纖維的材質(zhì)，這類防靜電服是最常用而有效的！類似晴倫類的衣物靜電現(xiàn)象很嚴(yán)重。

等離子風(fēng)機(jī)對(duì)不能接地的絕緣類（PIASTIC、VINYI等）有相當(dāng)好的效果，但不同產(chǎn)品特性也不同，使用時(shí)要好好看說(shuō)明書(shū)。（安全距離、清掃周期、同位元素、使用時(shí)的的校正周期等需注意）

防靜電液（防靜電用SPRAY）分兩類：

1. 用導(dǎo)靜電性物質(zhì)噴射物體表面，此時(shí)能接地。

2. 化學(xué)物質(zhì)吸收空氣中的潮氣成為導(dǎo)靜電性或防靜電性，防止發(fā)生靜電。

這樣處理的物體當(dāng)除去表面的潮濕層后，將不能發(fā)揮防靜電的性能。也就是說(shuō)雖然涂抹了防靜電液，但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)失去效果，所以要周期性確認(rèn)處理。

09人體對(duì)靜電的主觀感受

10如何通過(guò)布局來(lái)保護(hù)PCB免受ESD影響？

1.使用地平面：在PCB布局中，將地平面（GND）覆蓋整個(gè)PCB，并確保地線連接良好。地平面可以提供對(duì)ESD的良好屏蔽和放電路徑。

2.管理信號(hào)線：將信號(hào)線和地線盡可能地走在一起，并保持它們的平行距離最小。這有助于減小ESD對(duì)信號(hào)線的干擾。

3.使用差分信號(hào)：對(duì)于敏感的高速信號(hào)，使用差分信號(hào)傳輸可以提供更好的抗ESD能力。

4.添加濾波器：在信號(hào)線上添加濾波器可以幫助抑制ESD和其他噪聲。

5.使用保護(hù)元件：在PCB布局中合理放置ESD保護(hù)元件，如TVS二極管、瞬態(tài)電壓抑制器等。這些元件可以吸收和分散ESD能量，保護(hù)其他電子元件。

6.避免尖銳邊緣：在布局中盡量避免尖銳的邊緣，因?yàn)榧怃J的邊緣會(huì)增加ESD擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。

7.地線和電源線分離：將地線和電源線分開(kāi)布置，以減少ESD對(duì)電源線的影響。

8.地線的回流：盡可能使用直接回流連接地線，以提供更好的ESD放電路徑。

通過(guò)采取這些布局措施，可以有效地保護(hù)PCB免受ESD的影響，提高電路的可靠性和穩(wěn)定性。

審核編輯：湯梓紅