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工廠的防靜電對(duì)策

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工廠的防靜電對(duì)策
2012-12-20
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靜電的基本知識(shí)
易受靜電破壞的場(chǎng)所
工廠的靜電對(duì)策
防靜電的具體實(shí)施
消除靜電的方法
靜電防護(hù)工作中的注意事項(xiàng)
ESD防護(hù)的物品儀器設(shè)備

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一、靜電的基本知識(shí)
1、靜電的發(fā)生與帶電
        所謂靜電，主要是指伴隨兩個(gè)物體的接觸和分離等力學(xué)運(yùn)動(dòng)，本來(lái)是中性的物體，呈現(xiàn)往正或負(fù)某一方偏移的狀態(tài)的電荷。另外，已產(chǎn)生的靜電在物體上蓄積稱之為靜電帶電。

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2、各種靜電帶電現(xiàn)象
靜電帶電現(xiàn)象有多種，常見(jiàn)的有:
摩擦帶電:兩物體摩擦產(chǎn)生靜電。特別是絕緣體之間更容易產(chǎn)生靜電并很難除掉。
     人行走時(shí)（鞋底和地面的摩擦、衣服的摩擦）
剝離帶電:在剝離密切貼附的物體時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電。物質(zhì)間相互傳送電荷并按照帶電列極性帶上電荷。 一般情況下，高電位帶電可達(dá)到數(shù)百~數(shù)千Ｖ。

撕掉膠帶（撕掉保護(hù)膜）
  ①平衡狀態(tài)          ②接觸(離子移動(dòng))     ③形成電氣二重層      ④因剝離帶電
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誘導(dǎo)帶電:帶電物體附近有絕緣導(dǎo)體時(shí)，受靜電誘導(dǎo)的電荷分布不均會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體帶電。
         因此，電子部品和實(shí)裝基板的周?chē)袔щ娢矬w的情況，就算不直接接觸，也必須考慮電子部品和實(shí)裝基板帶電的問(wèn)題。
流動(dòng)帶電：管路中液體、氣體的流動(dòng) 
攪拌帶電：儲(chǔ)存槽內(nèi)液體的流動(dòng)
飛沫帶電：液體、氣體細(xì)小分開(kāi)的飛散 
……

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半導(dǎo)體裝置的靜電敏感度-靜電敏感器件       (Static Sensitive Device 簡(jiǎn)稱SED）
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3、ESD(Electro-Static discharge靜電放電)的風(fēng)險(xiǎn)     從上表可以看出電子元器件靜電承受電壓是很低的，敏感元件只需要20V的電壓即能被損壞（大部分＜1000V)。而且大部分的靜電破壞是潛在的，并不能夠被馬上識(shí)別出。找出靜電破壞的證據(jù)和根源一般相當(dāng)不容易，而且成本可能很高。
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4、靜電對(duì)電子工業(yè)的影響
 4-1、微污染
   因?yàn)槿魏螘r(shí)候晶片本身或空氣中的灰塵粒子帶有電荷，在它附近即會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電場(chǎng)，靠近這些材料將感應(yīng)由此被極化。庫(kù)倫力F即會(huì)出現(xiàn)并將它們拉在一起，如果兩者帶 有不相同的電荷，那結(jié)果更不用說(shuō)了。

為了消除微污染，對(duì)于有的產(chǎn)品即使對(duì)大電流不敏感，但對(duì)塵埃污染敏感的元件也需要進(jìn)行靜電的防護(hù)，如FPC原材料，避免造成FPC異物。

由于B上發(fā)生極化而感出庫(kù)倫力F

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備注：半導(dǎo)體放電一是會(huì)導(dǎo)致電子元器件本身受到靜電造成損傷
備注：8
4-2、靜電失效
        大規(guī)模的生產(chǎn)、包裝或測(cè)試過(guò)程中，靜電放電對(duì)電子裝置所造成的危害是無(wú)須置疑的。隨著對(duì)器件體積各容限的要求的提高，電路尺寸也已不斷地減少，但這也使得器件對(duì)靜電放電的危害承受力下降。特別是在專為越來(lái)越低的工作電壓所設(shè)計(jì)的電路中，微小的電荷就能導(dǎo)致致件損壞。一旦器件在制造階段發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題所需的費(fèi)用是高昂的。

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備注：半導(dǎo)體放電一是會(huì)導(dǎo)致電子元器件本身受到靜電造成損傷
備注：9
5、靜電造成的損害：
元件吸附灰塵，改變線間的阻抗，影響元件的功能及壽命。
因電場(chǎng)或電流破壞元件絕緣層和導(dǎo)體，使元件不能工作（完全破壞）。
因瞬間的電場(chǎng)軟擊穿或電流產(chǎn)生過(guò)熱，使元件受傷，雖然仍能工作，但是壽命受損。

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備注：半導(dǎo)體放電一是會(huì)導(dǎo)致電子元器件本身受到靜電造成損傷
備注：10
6、靜電放電敏感試驗(yàn)的三個(gè)模型及標(biāo)準(zhǔn)：

人體放電模式（Human Body Model ， HBM）－（標(biāo)準(zhǔn)：EOS/ESD-S5.1） 顧名思義此為借由人體于走動(dòng)摩擦產(chǎn)生靜電，而影響到組件的模式。
機(jī)械放電模式（電場(chǎng)感應(yīng)模式Field Induced Model ， FIM）－（標(biāo)準(zhǔn)：EOS/ESD-S5.2）指由于外來(lái)電場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生電荷。
帶電器件放電模式（ Charged Device Mode，CDM ）－（標(biāo)準(zhǔn)：EOS/ESD-S5.3）。

上述FIM模式中當(dāng)組件被移離開(kāi)電場(chǎng),巧遇機(jī)緣將電荷引導(dǎo)接地就變成導(dǎo)接地就變成CDM模式。

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備注：半導(dǎo)體放電一是會(huì)導(dǎo)致電子元器件本身受到靜電造成損傷
備注：11
二、易受靜電破壞的場(chǎng)所
        實(shí)際上電子產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用的全過(guò)程，從器件制造到插件裝焊，整機(jī)裝聯(lián)，包裝運(yùn)輸直至產(chǎn)品應(yīng)用都在靜電的威脅之下。
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三、工廠的靜電對(duì)策
1、靜電對(duì)策的基本
靜電對(duì)策的基本考慮方式有：
 防止靜電產(chǎn)生
 即使產(chǎn)生了靜電也不帶電
 即便帶電也不放電（適量緩慢釋放）
以此為本進(jìn)行對(duì)策。

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2、工廠常用的靜電對(duì)策
2-1、工廠環(huán)境
        作為工廠環(huán)境內(nèi)的防靜電對(duì)策的根本應(yīng)設(shè)置靜電對(duì)策用接地線。不得已的情況除外，應(yīng)與設(shè)備用接地線分離，單獨(dú)鋪設(shè)防靜電對(duì)策用的接地線。
        另外，與鋪設(shè)接地線對(duì)策并用的還有濕度控制。如果濕度能控制在５０～６０％左右就能大幅有效防止靜電的產(chǎn)生。

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備注：14
2-2、作業(yè)環(huán)境
    對(duì)作業(yè)臺(tái)及作業(yè)椅子等工廠內(nèi)使用物品的基本對(duì)策是連接接地線，確保靜電的釋放路徑。
        換言之，在有帶電可能性的場(chǎng)所使用表面電阻率在104～109Ω／□之間的材料，并且與防靜電對(duì)策用接地線相連接。
        另外，使用不銹鋼鋼板時(shí)，由于自身的電阻率較低，電流突然通過(guò)接地線就會(huì)造成半導(dǎo)體部品的破損和設(shè)備的漏電，所以從保護(hù)人身安全考慮應(yīng)該在通路中加入１ＭΩ的電阻。

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備注：15
2-3、作業(yè)者
    作業(yè)者防靜電對(duì)策的基本是穿戴防靜電服、靜電手環(huán)和靜電鞋。
    通常情況下，人體和椅子及衣服摩擦、鞋與地面的摩擦等會(huì)產(chǎn)生數(shù)ｋＶ的帶電。防帶電作業(yè)服可以抑制帶電，并且靜電可以通過(guò)靜電手環(huán)和靜電鞋接地，不對(duì)半導(dǎo)體放電。靜電手環(huán)內(nèi)置１ＭΩ(１０６Ω)的電阻，目的是為了發(fā)生漏電時(shí)保護(hù)作業(yè)人員無(wú)觸電危險(xiǎn)。
    其中最基本的要求是產(chǎn)線上所有接觸半導(dǎo)體和基板的作業(yè)人員都應(yīng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)定。特別是向外來(lái)客人解說(shuō)的人員和技術(shù)或生產(chǎn)技術(shù)擔(dān)當(dāng)者等，也就是說(shuō)即使是平常作業(yè)者以外的人員不會(huì)接觸到基板也應(yīng)嚴(yán)格遵守。

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備注：16
2-4 、設(shè)備/治具
      對(duì)設(shè)備/治具的靜電對(duì)策基本上與作業(yè)臺(tái)和作業(yè)椅的對(duì)策相同。也就是說(shuō)，在有帶電可能性的場(chǎng)所，應(yīng)使用表面電阻率高（在106～109Ω／□范圍內(nèi)）的材料，設(shè)備與治具都要用接地線相連接。
        傳送帶本體與回轉(zhuǎn)部分應(yīng)與接地線連接，無(wú)法連接的部分應(yīng)用除電刷等進(jìn)行除電。
         焊烙鐵、電動(dòng)或氣動(dòng)螺絲刀使用3芯型的，若用2芯的話要與接地線連接。
        鑷子、刷子等用防靜電專用刷。
        在治具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意選擇不易帶電的材料。

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備注：17
2-5、基板存放
    基板存放的防靜電對(duì)策基本上分為兩部分。首先，對(duì)靜電耐壓值以下的靜電實(shí)施抑制管理；同時(shí)，除了對(duì)作業(yè)者采取措施之外還有必要注意用防靜電袋來(lái)存放基板。
    其次，基板實(shí)裝結(jié)束的部品因?yàn)榛芈吩O(shè)計(jì)時(shí)已進(jìn)行了防護(hù)，部品單品的靜電耐壓值有提高，這是事實(shí)。但是，如果使用沒(méi)有進(jìn)行靜電對(duì)策的周轉(zhuǎn)箱就很容易帶上數(shù)ｋＶ的靜電，所以有必要使用防靜電的周轉(zhuǎn)箱或者其它采取靜電防護(hù)的周轉(zhuǎn)車(chē)等存放。

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備注：18
2-6、除電器
      前面所陳述的接地對(duì)策，對(duì)導(dǎo)體來(lái)說(shuō)是有效的，但對(duì)于絕緣體來(lái)說(shuō)基本上沒(méi)有什么作用。若是絕緣體帶電的話，就算接地電荷也不會(huì)移動(dòng)。
        對(duì)于帶電的塑料和外殼除電，以及其他接地?zé)o法對(duì)策的情況，使用除電器就可以解決。另外，如果使用表面電位計(jì)檢查帶電狀況后，接地也無(wú)法取得良好除電效果的話，有必要考慮是否應(yīng)導(dǎo)入除電器。

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備注：19
2-7、檢測(cè)
       為了確認(rèn)各種對(duì)策的效果，使用表面電位計(jì)測(cè)量電位。
        雖然有必要精確測(cè)量帶電物體的電荷，但因?yàn)檫@種測(cè)量比較困難，所以現(xiàn)在采用的一般較廣泛的電位測(cè)量。對(duì)生產(chǎn)中使用的作業(yè)臺(tái)和作業(yè)椅、周轉(zhuǎn)箱和插板、作業(yè)者等的帶電電位進(jìn)行測(cè)量。
        另外，作業(yè)臺(tái)前放置導(dǎo)電墊時(shí)，測(cè)定接地電阻的同時(shí)，還應(yīng)確定接地點(diǎn)的阻值是否在適合的范圍內(nèi)，這是非常重要的。
         還有購(gòu)入防靜電周轉(zhuǎn)箱和印刷基板收納箱時(shí)，如果想知道其材質(zhì)及導(dǎo)電率的話，可以測(cè)定表面阻率。

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備注：20
2-8、管理
     采取的靜電對(duì)策必須進(jìn)行管理，要確認(rèn)靜電手環(huán)的導(dǎo)通和接地間的阻值。雖說(shuō)靜電手環(huán)的耐用性有很大的提高，但由于是極易斷線和發(fā)生導(dǎo)通不良的物品，所以需要每天進(jìn)行確認(rèn)。
        關(guān)于靜電鞋，接地間的阻值不會(huì)急劇變動(dòng)，但如果鞋底變臟會(huì)降低其導(dǎo)電性，所以還是有確認(rèn)阻值的必要。
        最后，為了識(shí)別靜電對(duì)策品和未對(duì)策品，以及明示對(duì)策品，需要使用“防靜電標(biāo)識(shí)”并能有效識(shí)別多數(shù)的周轉(zhuǎn)箱。

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備注：21
四、防靜電的具體實(shí)施
 1、ESD的首要認(rèn)知是：
        你個(gè)人是整個(gè)防制過(guò)程中最重要的一部分，ESD主要癥結(jié)在于人員的管理問(wèn)題。缺乏人員的完全參與，任何的防護(hù)計(jì)劃均無(wú)法實(shí)行。
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2、缺乏管制意識(shí)的主要原因：

和電子器件相比之下，我們敏感性極差。

1、人能 * 感覺(jué)到：＞2000－3000V
                  聽(tīng)到：　＞4000－5000V
　　　　  見(jiàn)到：　 ＞5000V
而敏感器件只須＜100V便能被損壞（大部分＜1000V）
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備注：23
3、防靜電的具體操作
3-1、劃分靜電安全區(qū)域
 完整的導(dǎo)電材料及接地系統(tǒng),使產(chǎn)生靜電運(yùn)動(dòng)物體及時(shí)泄放或中和。
 通常規(guī)定在該區(qū)域內(nèi)任意兩點(diǎn)之間的靜電電壓不得超100V。
防靜電工作區(qū):由各種防靜電設(shè)施、器件及明確的區(qū)域界限形成的工作場(chǎng)地

靜電安全
工作區(qū)2
靜電屏蔽容器
靜電安全工作區(qū)1
防靜電標(biāo)志應(yīng)符合GJB 1649的規(guī)定，如下圖所示 
注意:靜電工作區(qū)域標(biāo)志為黃黑相間的斜條紋，線條寬度為2 ~ 5 cm，如下圖所示

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備注：24
3-2、在靜電安全區(qū)域使用或安裝敏感元件

離子風(fēng)機(jī)
防靜電
桌 墊
防靜電
工作臺(tái)
屏蔽袋
防靜電
地 板
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備注：25
3-3、用靜電屏蔽容器運(yùn)送敏感元件或電路板

靜電敏感元件應(yīng)用封閉的導(dǎo)電容器存放或運(yùn)輸,只有在靜電防護(hù)工作區(qū)或容器置在接地的靜電表面,才可打開(kāi)防靜電容器。

把靜電敏感元件放于周轉(zhuǎn)箱或可再用靜電電屏蔽袋或TYAY中
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備注：26
3-4、定期檢測(cè)所安裝的靜電防護(hù)系統(tǒng)是否操作正常

定期測(cè)試靜電環(huán)及靜電鞋的接地電阻是否介于百萬(wàn)至千萬(wàn)歐姆內(nèi)。
 定期測(cè)試桌墊接地電阻是否介于百萬(wàn)至千萬(wàn)歐姆之內(nèi)并檢查接地通路。
 測(cè)試在用屏蔽袋是否符合規(guī)格。
及時(shí)向靜電防護(hù)人員報(bào)告問(wèn)題并予以記錄

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備注：27
3-5、確保供應(yīng)商明白及遵從以上原則。

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備注：28
3-6、其它防護(hù)措施

避免靜電敏感元件及電路板與塑膠制品或工具接觸，如計(jì)算器，電腦及電腦線端。
把所工具及機(jī)器接上地線。
用防靜電桌墊。
遵守公司的電氣安全規(guī)定與靜電防護(hù)規(guī)定。
禁止沒(méi)有帶手環(huán)的員工及客人接近靜電防護(hù)工作站并立刻告之有關(guān)引致靜電電破壞的可能。
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備注：29
五、消除靜電的方法
             在靜電防護(hù)過(guò)程中打算將靜電完全消除是困難的，但是我 們可采取措施，將靜電的產(chǎn)生和積聚控制在最小限度之內(nèi)。
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1、導(dǎo)電性物體的靜電消除

導(dǎo)電物體的物理性是物體中的電子可以自由移動(dòng)，電位會(huì)迅速一衡，達(dá)到每點(diǎn)電位相等。因此我們利用電子自由移動(dòng)特性，給導(dǎo)電物體接地，給予不平衡電子一個(gè)通路， 將多余的電子釋放至大地，即可消除物體帶的靜電。

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備注：31
2、非導(dǎo)體靜電的消除

非導(dǎo)體的電荷無(wú)法在物體中自移動(dòng)，要想將其表面電荷消除，只能采用以下方法:
  * 控制環(huán)境的溫度和濕度
  * 用靜電導(dǎo)體制品取代非導(dǎo)體制品
  * 采用靜電消除劑
  * 采用靜電屏蔽

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備注：32
六、靜電防護(hù)工作中的注意事項(xiàng)
靜電衣必須確實(shí)穿著以確保無(wú)內(nèi)層衣物外露，避免其它飾物碰觸元件, 及肩長(zhǎng)發(fā)應(yīng)綁束于腦后再戴靜電帽。
減少手與靜電敏感元件間非必要的接觸，且愈少愈好。
敏感元件置于靜電消散桌墊上時(shí)應(yīng)將元件pin腳朝下,元件的線腳可藉此得到保護(hù)。
請(qǐng)勿在任何工作表面滑動(dòng)靜電敏感元件。滑動(dòng)造成摩擦并進(jìn)而產(chǎn)生靜電荷。
處理IC元件時(shí)應(yīng)將接觸元件本體，避免碰觸線腳，線腳是最容易造成元件損壞的傳導(dǎo)路徑。

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不可將元件置於防護(hù)容器外。
不可將絕緣材料及高靜電物品存放于靜電料盒或靜電工作區(qū)內(nèi)。比如：塑膠資料夾或書(shū)面資料置于容器內(nèi)，標(biāo)簽應(yīng)貼于容器外面。
進(jìn)入靜電安全工作區(qū)，應(yīng)遵循公司靜電防護(hù)程序。
注意靜電標(biāo)簽。

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1、靜電手環(huán)(Wrist Straps)
為什么要戴靜電環(huán)呢？（限流電阻及金屬導(dǎo)體）
   A. 靜電釋放
   B. 降低電壓，保護(hù)元件及人體
   C. 限制電流，使通過(guò)人體的電流小于5mA
正確配戴:
   A. 讓靜電環(huán)上金屬片充分接觸人體皮膚
   B. 保證靜電腕線確實(shí)與接地線連接
   C. 每次作業(yè)之前必須用靜電環(huán)測(cè)試器測(cè)量人體接地狀況；測(cè)試器上綠燈亮并伴有蜂鈴聲，則表明接地狀況良好，可取用靜電敏感元件。

七、ESD防護(hù)的物品儀器設(shè)備
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緊貼皮膚  限流電阻
確實(shí)接地  易于分離

OK
NG
NG
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2、靜電扣，防靜電桌墊
                處理靜電放電敏感（ESDS）元件,工作臺(tái)應(yīng)為接地的、去靜電桌面。絕不可使用金屬桌面代替去靜電桌面, 因?yàn)榻饘僮烂嫣菀自陔姎庋b置使用的地方存在不少電擊的危險(xiǎn)。必須使用時(shí)需要加靜電消散性材料進(jìn)行于金屬表面上進(jìn)行隔離，如發(fā)現(xiàn)有靜電膠皮破損變色等情況時(shí)需要及時(shí)匯報(bào)進(jìn)行更換。

106~109?
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3 、容 器
在封閉的導(dǎo)電容器或容器盒內(nèi)存放和運(yùn)輸靜電放電敏感元件。
4 、工作臺(tái)，送貨車(chē)
                 為保護(hù)靜電放電敏感元件不受到外部強(qiáng)靜電場(chǎng)的影響，運(yùn)送靜電放電敏感元件的防靜電運(yùn)輸工具應(yīng)由 高導(dǎo)電性材料（建議使用不銹鋼）制作，車(chē)子經(jīng)常固定時(shí)要求硬接地。
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5、離子風(fēng)機(jī)
5-1、 懸掛式離子風(fēng)機(jī)應(yīng)懸掛在離工作臺(tái)面60厘米的高度，離子風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口不能有異物阻擋。
    ** 離子風(fēng)機(jī)的平衡電壓保持在50V以內(nèi)，
    ** 消電時(shí)間（從1000V中和到100V）應(yīng)小于10秒（高風(fēng)速）。
5-2、臺(tái)式離子風(fēng)機(jī)應(yīng)放置在工作臺(tái)上且離工作區(qū)域30~45厘米左右，以保證有足夠的 覆蓋范圍和快速的靜電消除。離子風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口不能有異物阻擋。
       ** 離子風(fēng)機(jī)的平衡電壓保持在50V以內(nèi)，
       ** 消電時(shí)間（從1000V中和到100V）應(yīng)小于3秒（高風(fēng)速）。

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6 、靜電鞋及靜電工衣
                需要正確的穿戴靜電衣與靜電鞋，靜電工衣及靜電工鞋需要定期測(cè)試以避免失效。

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7、測(cè)試儀器
1 將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“FOOTPLATE”(測(cè)試靜電工鞋)
2 雙腳分別踩上兩個(gè)平臺(tái)(注:腳要分別踩在兩平臺(tái)中央)
3 用手按儀器中央的不銹鋼片
判斷標(biāo)準(zhǔn):
1 當(dāng)手按住不銹鋼片時(shí), 儀器發(fā)出”O(jiān)K”的聲音時(shí), 表明此靜電鞋符合ESD要求
2 當(dāng)手按住不銹鋼片時(shí), 儀器沒(méi)有發(fā)出”O(jiān)K”聲音時(shí), 表明此靜電鞋不符合要求

1 將選擇開(kāi)關(guān)置于“WRIST CORD”檔 （靜電環(huán)測(cè)試）
2 在測(cè)試儀相應(yīng)的測(cè)試端口上插好靜電帶
3 用手按儀器中央的不銹鋼片1-2秒
判斷標(biāo)準(zhǔn): 靜電帶測(cè)試OK時(shí)，測(cè)試儀阻值指示燈右邊亮綠燈并伴有“吱”聲音；NG時(shí)，測(cè)試儀阻值指示燈均亮紅燈并伴有“吱嘀”混音。

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