1）- 什么是靜電
靜電荷是：電荷在一物體表面上停留不動，沒有流動 。
當電荷在一導體（conductor）表面時，它會自由流動，直至電荷平均分布在該表面上，才會停止 。若該導體表面接地，則電荷會全數流走 。
當電荷在一絕緣體（insulator）表面時，它會被束縛著，不能自由流動 。所以，在絕緣體表面，不同區域，可有不同的電荷量和極性 。若該絕緣表面接地，電荷仍會停留不動，不會流走 。

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如何測量物體表面的靜電荷：
最精準的應該是用法拉第籠（Faraday Cage）測試方法, 但這方法從來在生產線上都很難進行 。
因此，流行的方法是使用靜電場測量儀 (Fieldmeter), 從測量靜電荷所帶有的靜電場在一標準距離的強度，表示物件表面的靜電荷數量 。


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【如何測量物體表面的靜電荷 靜電釋放的模式有那幾種】2）： 靜電的產生
靜電的產生．最常見的莫過于摩擦 。其所產生的電荷稱為”摩擦電荷”（Tribocharging） 。
下圖示出每當二種材料接觸，由于在材料 A 中其原子核對其最外圍電子的吸附力較小，因此附著到材料 B 上 。最后 A 之極性為 “+”， B 為 “-“ 。材料的分離速度、摩擦力、空氣濕度的高低和材料種類等等都能影響因摩擦而產生的靜電量 。


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對導電材料，因電子能在它的表面自由流動，所以：
又或由接觸做成：從一帶有電荷的導體 A，透過瞬間接觸，將電荷轉送至另一導體 B，以達至整個系統電壓平衡 。


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又或由感應做成：從一帶有電荷的導體 A，靠近另一導體 B，而導體 B 有接地的機會，當接地斷開，導體 B 會成感應帶電 。


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3）-靜電帶來的問題
由靜電荷所引起的問題有：
1：靜電放電（Electrostatic Discharge (ESD)）：
當一表面上有靜電荷時，它就有電位，若附近有另一不同的電位，產生電壓差，而距離又合符放電條件時，其電荷就以放電方式，把兩電位等同 。在放電時所產生的放電電流是強大，通常在 Ampere 級，但放電時間十分短促，通常在 nanosecond 級或 GHz 級 。


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放電能量 ∝ (放電電流)2 ∝ (電壓差 V1-V2 / 放電時間)2
潛伏性的靜電放電 (ESD) 問題：
有些時候 ESD 的發生，并沒有把物體完全破壞，而只把某部份的品質降低，這一現象便稱為「潛伏性的 ESD 問題」 。
請留意以下幾點：
1. 「潛伏性的 ESD 問題」會累積起來而加深其嚴重性 。
2. 「潛伏性的 ESD 問題」表面上看來只影晌了完成品的用家，但實際上亦影晌了各層次的制造商，如保用費、維修及公司的聲譽等等 。
3. 「潛伏性的ESD問題」無可否認是一個非常嚴重的問題，現今的科技仍未有辦法透過某些的測試把已含有此類問題 – 已受損但應正常工作的元件 – 的物件找出來 。
請注意，已完全受到破壞的元件，可以在工廠內透過各種測試可以輕易地把它找出來，但已存有「潛伏性的 ESD 問題」的元件，未必一定能透過高溫或老化測試把它找出來 。
根據美國 ESDA 協會，靜電放電可分為 3 種模式：
1. 人體放電模式 (Human Body Model (HBM)) – 物體與人放電
2. 金屬放電模式 (Machine Model (MM)) – 物體與金屬放電
3. 帶電器件放電模式 (Charged Device Model (CDM)) – 物體與帶有靜電荷的用具放電
這 3 種模式，都是根據物體與不同對象之間放電時，放電路徑上的由 電阻 / 電容 / 電感 組成的 阻抗，對所產生的放電 能量 / 電流 / 脈沖，根據模式歸納，并系統化測試評定物體對靜電的敏感度，是電子工業的重要指引 。
2：靜電吸附（ESA）：
當有靜電荷在一表面時, 它的靜電場會把附近異性的電荷微粒吸引到它的表面. 亦會把附近不帶電的微粒極化, 從而引致其隱性帶有異性電荷, 吸引到它的表面上. 其吸力與電場強度(亦即是表面上有多少電荷)成正比, 亦和與微粒的距離成平方反比. 微粒吸附在帶靜電荷的表面時, 其吸力是最大, 故極難在沒有機械力的情形下清除. 這種靜電吸附的問題，會令：
1. 產品表面吸附塵埃微粒而受污染；
2. 產品被靜電吸附在包裝口不能掉進包裝；
3. 產品之間互相吸附成團而造成堵塞和阻礙流通；
4. 產品放下時受靜電影響而位置錯放 。


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吸附綁定力 ∝ (微粒的電荷)×(表面的電荷) / (距離)2
3：靜電放電引起的電磁波干擾（ESD Induced EMI）：
由靜電放電所產生的電流脈沖約在 1 – 10 ns 之間，即約 100 MHz 至 1GHz 的水平，會在空間產生一相應的電磁脈沖 。這脈沖若與設備上的處理器或數據流的訊號頻率相若，則可能會做成干擾，影響設備正常運作 。
1. 混亂的程式指令
2. 混亂的資料
3. 不明之錯誤信息
4. 微處理器無故停止運作
5. 不真實存在之粒子
6. 校準失效
7. 軟件錯誤的假象


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4）- 避免靜電的產生
1. 為了防止受到感應帶電，應該避免靠近有可能帶有靜電荷的物體，或最少應有 30 cm 距離以減弱可能受到的影響 。
(考慮問題：或需要有很大的工作空間，一般生產線空間有限，固此很多時候，這都不能滿足 。)
2. 增加環境濕度：環境的相對濕度對靜電的產生有極大的關系：


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(考慮問題：在某些對濕度不敏感的生產線，增加環境濕度絕對是一個壓低靜電產生量的方法 。但現在很多生產線都對環境濕度有嚴格的要求，尤其在潔凈室內，因為環境濕度超標或會做成：細菌生長，塵埃黏附，金屬腐蝕，水汽冷凝，光刻退化，吸水變質，等等 。)
3. 減低活動的速度和壓力，減少摩擦和接觸次數和面積，從而減少每次的靜電荷產生量和累積速度 。
(考慮問題：生產活動是由制程工藝決定，壓力和面積不能隨意更改 。另外，生產速度以決定摩擦和接觸次數是商業上的考量 。)
4. 嚴謹選用材料, 利用材料的摩擦電序列 （tribocharging series）或透過測試，選用材料盡量與所接觸的材料在摩擦電序列位置的附近 。摩擦電序列表明，在序列上的材料，相差愈遠，互相摩擦所產生的靜電量愈高 。


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(考慮問題：材料的選擇肯定是一個方向，但是，材料的選擇會受很多條件影響，主條件還是在功能，減少靜電產生是較不被重視的條件 。)
5）- 控制靜電的殘留
1. 物件被屏蔽：
把物件放進導電材料的包裝或周轉箱，然后接地 。這樣可利用法拉利原理，可把外部的靜電問題擋掉，不影響內部物件 。如物件上有靜電荷，也可受導電材料的包裝，經接觸轉出 。
如果包裝或周轉箱不接地，那它會成為一隔離導體，有機會存留靜電荷，從而透過接觸或感應把內部物件產生靜電 。


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2. 導體材料接地：
對導電材料，將它接地即能非常容易地消除靜電電荷，是絕對有效的消除靜電荷的方法 。


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當接地時，如該接地點有機會與人體接觸，那接地線上就要增加連接一支 1MΩ 的電阻，以符合對人體的電氣安全規范 。


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3. 絕緣材料保護或中和：
對絕緣體材料，可有兩種方法：
– 在它表面增加一層導電面，如噴上導電涂層，然后經由接地帶走 。（考慮問題：導電面的時效性和貼付性，和對產品會否造成不良），這就是豪曄靜電消除器廠多年來服務市場的工作 。


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6）- 電子工業對靜電的一般防控
如前說，靜電荷帶來了靜電放電的破壞（和相關的電磁波干擾）和靜電吸附所引至的微粒污染問題 。對電子工業制程來說，如果不能避免靜電荷的產生，那就要針對所引起的問題，了解處理的優先：
微粒污染相對來說是環境問題，微粒掉下可以是靜電吸附，也可以是地心吸力，也可能是隨機漂到 。
要令靜電吸附成為主因，把微粒吸向和黏附在表面，微粒的大小和表面的靜電荷有關 。下圖比較：在一距離，地心吸力，隨機漂移擴散，和由靜電荷所形成的靜電場，以強度 200 V/cm為例，對不同大小的微粒，所做成的沉降速度 。


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在一相對濕度，對一般環境，微粒較大和受地心吸力影響為主，如對一制程有潔凈要求，建議把除了消除靜電荷外，應把制程隔離 。對高或超高潔凈環境，靜電荷成為污染的主因，影響由電荷場度決定，固此應使用 豪曄靜電消除器，盡快把靜電荷數量降低，以免引來更多的污染微粒 。
靜電放電就一定要降低表面的靜電荷數量和增加可負載的電容值 。電容值由物件的材料和結構決定，因此較難控制，只可以從增加“距離”令對外放電較難產生 。所以決定因素還是靜電荷數量，盡量把它消到零 。
1. 完美的接地可把導體表面達到零靜電荷，但如靜電荷泄走的速度太快，會產生高電流，對產品不利 。所以在靜電防控業內，把材料從導體到絕緣體之間，以表面的電阻數值，重新定義 ：
– 導體材料 (Conductor) : R < 105 Ohm/Sq
– 靜電消散材料 (Static Dissipative) : 105 < R < 1012 Ohm/Sq
– 絕緣體材料 (Insulator)：R > 1012 Ohm/Sq
使用靜電消散材料 (Static Dissipative) 可以把靜電荷慢一點但仍能可靠地從接地線泄走
2. 屏蔽是保障物件但并不一定會消掉靜電荷，
3. 使用 豪曄靜電消除器來中和靜電荷，就是針對絕緣體或不能接地的導體，降低甚或消掉們表面的靜電荷 。
不同的電子工業制程，對靜電荷所帶來的問題處理，有不同的優次：


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固此，所采取的靜電防控策略和考慮并不相同，從而影響所選用的靜電防護用品 。
在電子工業，通用的靜電防控的基本是：
1. 在電子組件內加入靜電保護性線路
2. 減除工作桌上絕緣材料對象，或不能接地的導體材料對象
3. 對所有可接地物體接地
4. 對所有絕緣體或不能接地的導體, 考慮使用離子產生器, 以中和和控制物件上 的靜電量
5. 適當的標示，管理和維護程序


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電子工業內常見由靜電導致損失的原因：
1. 員工的手，頭發或身體其他部分的覆蓋物，如手套，指套，工作服
2. 沒有接地的員工拿取對靜電敏感的物件
3. 沒有接地的員工影響在包裝袋，周轉箱和類同容器內的對靜電敏感的物件
4. 沒有接地的推車運輸對靜電敏感的物件
5. 對靜電敏感的物件放在沒有靜電防控措施的表面
6. 容易產生靜電的裝箱
7. 破舊的防靜電包裝
8. 干燥的壓縮空氣吹噴
9. 晶片電路的拿取工具
10. 電路板上的保形涂料
11. 晶片電路包裝管放進機臺的轉取器
12. 晶片電路包裝帶和卷餅組件
13. 晶圓的裝置容器
14. 晶圓黏放在塑料薄膜
15. 離子產生器的失效
16. 沒有遵守 30 cm 間距法則
17. 電路板組件裝在塑料板殼
18. 晶片電路的測試插座
19. 晶片電路的測試插座的塑料蓋
20. 電路板組件上的柔性電纜和光纖電纜
21. 晶片電路的干燥儲存箱
22. 電路板組裝的針筒注射

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