静电介绍

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一、静电基础知识

  1. 静电概述 静电，直译就是“静止的电荷”。
    我们身边的各种物体本质上都是由原子组成。原子内部由带正电荷的质子和带负电荷的电子组成。通常情况下，物体中的正电荷和负电荷的数量相等，即“电中性状态”，说直白一点就是“不带电状态”。
    “电中性状态”是很容易被破坏的。当两件不同的物体发生接触时，一方所带的负电荷会移动到负电荷吸引力更强的另一方。被夺取负电荷的物体将带有更多的正电荷。另一方面，夺取负电荷的物体将带有更多的负电荷。原本达成良好平衡的物体在相触后，平衡会被破坏。
    这种平衡被破坏的状态，就被称为“静电”。在专业领域会将带有静电的状态称为“带电”。静电分为带正电的“正静电”和带负电的“负静电”。带有“静电”的物体，处于电荷不平衡的状态。电荷不平衡的物体，会设法恢复到平衡的状态。

  2. 静电产生的方式

    1. 接触带电：两件不同的物体发生接触是，一方的负电荷会向另一方移动。
    2. 摩擦带电：两件物体相互摩擦，导致负电荷移动而产生的带电现象，被称为摩擦带电。。
    3. 剥离带电：原先接触的两件物体分开（剥离）时产生的静电，被称为剥离带电。

3、静电的性质

静电分为正静电和负静电。正负静电之间存在电荷力的作用,即：同性相吸，异性相斥。
既然静电分正负，那么哪些材质易带正电，哪些材质易带负电？
例如尼龙材质易带正电，涤纶材质易带负电。当涤纶与尼龙相触时，尼龙带正电，涤纶带负电。
注意：
1. 静电大小会因材质而已。带电序列中显示的2种材质的距离越远，产生的静电也就越大。 2. 利用带电序列，可以知道某种材质易带正电还是负电，并了解产生静电的大小。 image 带电量的估算：
image 为什么静电放电会让人感到疼痛？
答：以冬天触摸电梯按钮为例子。由带电序列可知，人体是易带正电荷，电梯按钮是易带负电荷。假设电梯按钮带负电，人体带正电，在该状态下触摸电梯按钮，为了恢复到正负离子平衡的状态，负电荷就会流向人的手指。这就是“放电”现象。在电流流向人体，发生触电的状态下，人类会感到疼痛。转移到人体的带电量越大，疼痛感就越强烈。1 kV以下的放电几乎是无法被人体察觉的，达到3 kV左右会感到疼痛，5 kV的放电会造成剧烈疼痛。
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4、导体与绝缘体的带电特性

1. 当导体已带电，如果不做处理，将继续带电。如果导体接地，则瞬间恢复到没有静电的初始状态，

image ②当绝缘体带电时，由于绝缘体难以导电，即使接地，累积的电荷也不会流走。

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注意：地球非常大，本质上是一个电荷稳定且电荷容量非常多的导体。将其他导体连接到地球后，能够形成电荷通道。
例如对带正电物体进行接地时，地球的负电荷将通过接地被供应给物体。而对带负电物体进行接地时，其上所带的负电荷则会通过接地流向地球。经过接地，物体能够转变到不带静电的稳定状态。

5、工厂静电的防护措施

5.1 善于”静电测量仪“

静电防护的核心是“泄放”和“中和”，但在处理静电之前，要先用静电测试仪找到“静电“。
如下图，用静电测试仪测试刚拆封的音箱包装袋子和音箱外壳，均能测试静电。
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5.2 设备接地

1）设备外壳、工作台、货架等均需要接地；
2）工作台防静电改造：台面铺设导电橡胶垫（电阻 10⁴~10⁷Ω），通过鳄鱼夹连接接地线；台下金属支架直接接地。
3）工具与仪器接地：

5.3 湿度管理

大家都有“干燥的秋冬季节多静电”和“雨天高湿的季节不易产生静电”的经验。实际上，静电与湿度有密切关系。
所谓“湿度高”，就是空气中水分较多的状态。在空气中水分多的环境下，人体会附着大量的微小水分子。这会使我们感到皮肤湿润。这样的现象不仅会发生在皮肤上，还会发生在其他各类物体上。将物体放置在空气中水分较多的环境下，可以使表面附着大量的水分子。水能导电，因此当物体表面附着大量水分时，会呈现易导电的状态。在该状态下接地，能够释放静电。此外，当空气中的水分增多时，静电还会经由空气中的水分，被自然地释放。因此，湿度管理是一种营造静电不易蓄积环境的有效对策。
湿度管理通常会使用加湿器。

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5.4 静电消除器（离子风机）

静电消除器能够通过生成“离子，使离子撞击对象物，起到消除静电的效果。
离子就是带电荷的粒子，能够对带电物体进行中和。
静电消除器可以同时产生正、负离子，所以无论对象物带的是正电还是负电，都能够消除静电。
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5.5防静电材料的应用

防静电材料，就是在制造工艺中，向原本属于绝缘体的物体混入石墨、金属等导电体，使产品具有导电性。
使用防静电材料，这种策略本质上就是对难以导电的绝缘体，赋予易导电条件的方法。
1）包装与存储：包装运输用防静电材料，主要有装元件的防静电袋，包装PCBA的气泡袋、珍珠棉，装半成品样机的塑料托盘等等。
2）地面：铺设导电 PVC 地板或防静电环氧地坪，表面电阻 10⁶~10⁹Ω，每 50㎡至少 1 个接地点。

5.6 消除人体的静电

1. 进入工厂车间之前，一般都会穿静电防护服，然后用离子风机或静电释放器消除人体静电。

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2. 产线工人接触电子产品，手腕上需佩戴有线静电手环，通过将人体接地实现有效的静电消除。接地可以将人体蓄积的静电释放到地面，进行消除。

image 注意：工厂的静电环若不接大地，几乎无法起到防静电作用。静电环的核心功能是将人体累积的静电快速导走，其原理基于“接地泄放”。如果静电环不接大地，就缺乏电荷泄放通路，故无法消除人体静电。

5.7 严格的管理与监测

1. 加强对产线人员的培训，使员工认识到静电的危害
2. 定期巡检：每日检查，每周检测

6、工厂生产过程容易出现静电问题的环节

  1. PCBA包装使用非静电防护材料的气泡袋、针织棉、托盘。
  2. 产线工人接触PCBA，未佩戴有线静电环，或静电环未接地。
  3. 流水线工作台未铺防静电卓垫（导电橡胶垫），桌垫未接大地；
  4. PCBA堆叠、半成品样机堆叠。