ESD 静电防护与控制

是什么

ESD（Electro-Static Discharge，静电放电）是积累的静止电荷瞬间释放的现象。它对电子产品的破坏有三种典型形态：

形态	表现
完全破坏	器件当场失效，测试即可发现
潜在损伤	器件性能退化，出厂时测不出，客户端早期失效
缩短寿命	每次放电积累损伤，寿命曲线提前掉落

还有第四种：放电产生的强电磁场（幅度可达数百伏/米、频谱极宽）对产品形成干扰甚至损坏。

最危险的是"感觉不到"：人体要接近 3000 V 才会有明显触电感，而很多敏感器件几十伏就可能被击穿。也就是说，你完全没感觉的一次触碰，器件可能已经伤了。

静电从哪来

三种产生方式：

1. 摩擦：绝缘物体之间、干燥空气与绝缘体摩擦；
2. 感应：带电体使附近的绝缘体正负电荷分离；
3. 传导：两个不同电位的物体接触，电荷转移。

湿度影响极大——同一动作在不同湿度下产生的电压差一个数量级：

场景	10–20% RH	65–90% RH
在地毯上行走	~35 kV	~15 kV
在塑料地板上行走	~12 kV	~0.25 kV
工作台前工人动作	~6 kV	~0.1 kV
从塑料管中取出 DIP	~2 kV	~0.7 kV
从泡沫包装中取出 PCB	~21 kV	~11 kV

所以车间一般控制 22 ± 5 ℃、40–60% RH，既抑制静电积累，也兼顾人员舒适与材料性能。

三种放电模型

模型	模拟什么	特点
HBM（人体放电模型）	人体带电后对器件放电	最常见，日常防护的主要对象
MM（机器放电模型）	设备金属部分带电后对器件放电	放电电阻更小，破坏性更大
CDM（带电器件模型）	器件自身带电，接触低电位时放电	自动化产线、器件在包装内摩擦带电时高发

怎么做 / 关键点

1. 划 EPA 区域并标识

ESD 防护区（EPA，ESD Protected Area）要有明确边界、入口警示标识与区域标识；区域内所有人必须遵守 ESD 控制程序，区域内物品不能产生超过规定值的电压。没有边界的"防静电"等于没有。

2. 接地与等电位

• 工作台面铺防静电台垫并可靠接地；
• 地面用防静电地坪/打蜡处理；
• 座椅接地；
• 人员腕带、防静电鞋形成人体泄放通道；
• 交流设备与电动工具必须正确接地（漏接地是常见硬伤）。

3. 材料与阻值分级

类别	表面电阻	用途
导电材料	< 1×10⁵ Ω	屏蔽、快速泄放
静电耗散材料	1×10⁵ – 1×10¹¹ Ω	台垫、周转箱、地板（泄放要慢，避免放电电流过大）
抗静电材料	摩擦电压 < 100 V	一般工装、包装辅材
绝缘材料	> 1×10¹¹ Ω	带电不易泄放，尽量远离敏感器件

4. 绝缘物管理（最容易被忽略）

• 非必要绝缘物（水杯、食品袋、个人物品、普通胶带、塑料袋）清出 EPA；
• 必要绝缘物：与敏感器件的距离要控制，或改用离子风机中和；
• 直接用于生产的材料（靠近产品 30 cm 以内）必须做 ESD 检测，未经许可不得带入产线。

5. 离子化与屏蔽

• 离子风机/离子棒：中和无法接地的绝缘体表面电荷，重点用于印刷、贴片、组装工位；
• 屏蔽包装：防静电袋、防静电托盘、导电泡棉、ESD 周转箱，用于存储与转运。

6. 人员与行为纪律

• 防静电服要覆盖全身、不能敞开，袖口/领口不露内部衣物；
• 防静电鞋按规定穿着，供应商/访客可用鞋套替代；
• 进入 EPA 走测试通道：双脚踩金属踏板、手触感应板、刷卡确认，绿灯才放行；
• 头发、手表、首饰不外露；
• PCBA 只放在防静电托盘、推车、工作桌、静电箱、夹具上。

落地要点

1. 先测再改：用表面电阻仪、静电场测试仪做 baseline，找出真正的高静电源（往往是普通胶带、气泡膜、塑料周转箱）。
2. 接地系统要定期验证：台垫、腕带、设备接地阻值纳入 PM 点检，不能装完就不管。
3. 把 ESD 写进 SOP 与培训：新人上岗考核、年度复训，违规要能被发现（巡线检查表）。
4. 包装与产线同步设计：来料包装、周转容器、成品包装都要在 ESD 体系内。
5. 对 CDM 场景单独评估：自动化设备、料带、托盘摩擦是 CDM 高发点，必要时加离子化与导电材料。

常见坑

• 以为"有防静电台垫"就够了：腕带没戴、地线断了、设备没接地。
• 普通胶带、气泡袋、塑料盒进产线：这是最常见的静电源。
• 离子风机装了不维护：针尖积灰、风速衰减，实际早已失效。
• 测试通道被绕过：赶产量时"先刷卡后不踩踏板"，数据好看但防护失效。
• 只防 HBM 不防 CDM：自动化线器件带电放电，损失照样发生。
• 包装不匹配：器件在防静电袋里，外面却套普通泡沫，等于没包。