[摘要]簡述了靜電產(chǎn)生的原因，靜電積累和放電對敏感產(chǎn)品的危害，介紹了某些電子和*產(chǎn)品的靜電感度。對防靜電包裝原理進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。通過對防靜電包裝技術(shù)現(xiàn)狀的分析，作者認(rèn)為應(yīng)采取果斷措施，強(qiáng)制推行靜電防護(hù)技術(shù)。建議加強(qiáng)對靜電危害的測試研究，從理論和實踐的結(jié)合上，深化對靜電危害的認(rèn)識，并盡快制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

    關(guān)鍵詞：靜電 感度 防靜電包裝

1 靜電的積累和靜電放電

    兩種物質(zhì)相互摩擦?xí)r，容易失去電子的一方帶上正電，容易得到電子的一方帶上負(fù)電。這兩種獨立存在的正電荷和負(fù)電荷就是人們通常所指的靜電（即靜止的電荷）。除摩擦作用之外，電場或電磁場的感應(yīng)也是靜電產(chǎn)生的一個重要原因。

    靜電可以積累，即失去的電子越多，積累的正電荷就越多；得到的電子越多，積累的負(fù)電荷就越多。

    靜電積累可產(chǎn)生*的電壓，達(dá)到十分驚人的程度。日常生活中的一些常見活動產(chǎn)生的靜電電壓如表1。

    實驗測得的某些塑料摩擦后所帶靜電電壓如表2。

表1 日常生活中所產(chǎn)生的靜電電壓

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產(chǎn) 生 方 式 靜 電 電 壓（V）
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10%~20%（RH） 65%~90%（RH）
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在地毯上行走 3500 1500
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在聚烯烴類地毯上行走 1200 250
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在工作臺上工作 6000 100
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撕開信封 7000 600
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從工作臺上拿起聚乙烯袋子 20000 1200
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坐在充填聚氨酯泡沫的工作椅上18000 1500
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表2 某些塑料摩擦后所帶的靜電電壓
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塑料種類 靜電電壓（kV）
硬質(zhì)PVC 2-4
軟質(zhì)PVC 1-3
HDPE 1-2
LDPE 0.4-0.8
PP 2-4
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注：摩擦片為不銹鋼，在200C，65%RH下測定。

積累的靜電遇到合適的條件（如兩物體相互接近），便產(chǎn)生靜電放電（Electrostatic Discharge），瞬間釋放出巨大的能量。日常生活中，當(dāng)我們脫去化纖衣服時，會聽到“啪啪”的響聲。如果在黑暗中還會看到明亮的閃光。這就是化纖在摩擦中產(chǎn)生的靜電放電現(xiàn)象。自然現(xiàn)象中的雷電，實質(zhì)上也就是水分子在相互摩擦中所產(chǎn)生的靜電積累在一定條件下的放電現(xiàn)象。

 

2 靜電的危害

靜電的危害指靜電放電對靜電敏感產(chǎn)品造成的損害。靜電危害的大小或靜電損害的嚴(yán)重程度取決于靜電積累的程度（靜電電壓）和靜電敏感產(chǎn)品的靜電感度。靜電電壓越高，危害越大；產(chǎn)品的靜電感度越大，越易于受到靜電的危害。

（1）靜電對光電產(chǎn)品的危害

靜電對光電產(chǎn)品的危害主要表現(xiàn)在三個方面。一是使光電產(chǎn)品吸附灰塵，影響光電產(chǎn)品的透光度，同時造成光電產(chǎn)品的銹蝕、生霉。這方面的危害主要發(fā)生在產(chǎn)品總裝前后。二是使光電產(chǎn)品的性能衰減，這可能影響到光電產(chǎn)品的壽命。三是造成光電產(chǎn)品失效報廢。第二、三兩個方向的危害來自電子元、器件的靜電損傷，即由電子元、器件的損傷或失效所引起。這一點，可以從一些常用電子元、器件的靜電感度上看出（見表3）。

表3 某些常用電子產(chǎn)品的靜電感度

產(chǎn) 品 靜電感度（靜電電壓V）
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晶體管 30~7000 ----------------------------------------------------------
工作放大器（微型組件） 20-2500
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二極管 300-2500
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薄膜電阻 300-3000
------------------------------------------------------------ 低功率集成電路 500-2500
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可控硅整流器 700-1000
------------------------------------------------------------ 值得重視的是，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微電子元件的集成度越來越高。一個極微弱的靜電電壓就可能擊穿元件，造成斷路或短路，使器件失效或報廢。例如，MOS場效應(yīng)管靜電感度為100V，而某些采用新工藝生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路，靜電感度僅20~30V。

日本曾對不合格的電子產(chǎn)品進(jìn)行過解剖分析，發(fā)現(xiàn)元件不合格的45%是由靜電造成。美國也曾作過統(tǒng)計，它的電子工業(yè)每年由于靜電造成的損失高達(dá)100億美元。英國的電子產(chǎn)品，每年因靜電造成的損失為20億英磅。

靜電對電子產(chǎn)品危害的嚴(yán)重性，從60年代開始，就引起了人們的高度重視。美國在60年代就制訂了一系列的防靜電計劃和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在軍事工業(yè)和電子工業(yè)中，強(qiáng)制推行防靜電技術(shù)。

（2）靜電對彈藥、火工品、火*的危害

美國軍方頒布的*個防靜電包裝材料標(biāo)準(zhǔn)（MIL-P-82646，1969.2）就是針對特種兵器產(chǎn)品（火工品、火*）的靜電危害的。此后，又頒布了另一個標(biāo)準(zhǔn)（MIL-P-81705，1969.7.14）也是道德針對導(dǎo)彈發(fā)射藥和火工品的靜電危害。由于彈藥、引信、火工品、火*本身就是易燃易爆危險品。它們的材料構(gòu)成就決定了它們極易受到靜電的危害，造成重大燃爆事故，帶來無法挽回的損失。因而對這類產(chǎn)品的靜電防護(hù)就顯得特別重要。

*某艦艇在雷達(dá)開機(jī)時，強(qiáng)大的電磁場誘使魚雷發(fā)射。某戰(zhàn)役中，某部存放在陣地上的火箭彈，在雷雨中從包裝箱內(nèi)飛出。某廠在進(jìn)行子母彈子彈靜破甲試驗時，職工衣著化纖服裝，腳穿普通膠鞋，在用木制器具將產(chǎn)品送往試驗場途中突然發(fā)生爆炸，造成嚴(yán)重傷亡事故。

在兵工行業(yè)，尤其是火*、火工品的科研、生產(chǎn)部門，人們對靜電的危害是有充分認(rèn)識的。因而在生產(chǎn)過程中，非常重視靜電的防護(hù)。需要注意的是產(chǎn)品包裝的靜電防護(hù)。彈藥、火工品、火*在運輸、裝卸、儲存中的某些重大爆炸、燃燒事故，極有可能是由于包裝防護(hù)不當(dāng)所造成的。

靜電對彈藥、火工品、火*的危害程度取決于這些產(chǎn)品的靜電感度和靜電電壓的大小。產(chǎn)品的靜電感度越高，越容易受到靜電的危害。靜電電壓越高，危害程度越大。某些火工品的常用藥劑靜電感度見表4。

表4 彈藥、火工品常用藥劑的靜電感度
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名稱 二硝基重氮酚 雷汞 四氮烯 三硝基*鉛 迭氮化鋁
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靜電感度（J）0.0012 0.025 0.01 0.0009 0.007
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注：以靜電能量表示的靜電感度，遵循如下公式：
2
E=1/2CV

E棗靜電發(fā)火能量（J）

C棗電容（μμF）

V棗靜電電壓（V）

一般情況下，人體靜電能量zui大值為12.3mJ。若按人體電容為280pF計算，對應(yīng)的靜電電壓為9.4kV。

使單基藥發(fā)火所需zui小靜電能量為0.01~10J。靜電感度測量結(jié)果（表5）表明，它們的靜電感度高得驚人。

表5 靜電感度測試結(jié)果
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電容C（pF） 0.3×108
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放電電壓V（V） 3000 1000 500 500 400 350 350 300
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藥量G（g） 8 8 8 8 8 8 8 8
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著火次數(shù)/放電次數(shù) 1/1 1/1 1/1 1/4 1/2 1/4 1/5 1/2
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注：表中所列靜電放電電壓，嚴(yán)格地講不能看作是靜電感度，因為不能證明它們就是著火的臨界靜電電壓。

1991年7月，59所受海后裝備研究所委托，到某地測試了部分產(chǎn)品在運輸過程中與包裝材料之間的靜電，驚人的靜電電壓，使參加測試的所有人員感到恐懼。產(chǎn)品與包裝材料（聚苯乙烯泡沫）之間運輸過程中所產(chǎn)生的靜電電壓競高達(dá)3萬伏。這一嚴(yán)峻的現(xiàn)實，為我們提出了防靜電包裝的緊迫課題。

3 防靜電包裝原理

靜電是一種常見的物理現(xiàn)象。靜電的產(chǎn)生并不可怕，對光電產(chǎn)品、彈藥、火工品造成危害并釀成重大事故的是靜電的積累和放電。知道了這一點，防止靜電的危害就不難了。簡單地說，只要能夠造成一個不積累靜電的條件，就可以避免靜電的危害。

靜電的產(chǎn)生主要來自兩個方面。一是物體（尤其是絕緣體）間的相互摩擦，一是外界電場或電磁場的感應(yīng)。一般講，物體電導(dǎo)率越高（電阻率越低）越不容易產(chǎn)生和積累靜電。因為電導(dǎo)率高的物體，一旦因摩擦等外界作用失去電子，很快就會有其它部位的電子去*空缺，即產(chǎn)生電荷的轉(zhuǎn)移，使物體顯現(xiàn)出電中性。反之，如果物體電導(dǎo)率極低（電阻率大，如絕緣體），當(dāng)摩擦作用使其某一部份失去電子時，就不可能在短時間內(nèi)產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，于是物體的一部份產(chǎn)生正電荷的積累（失去電子），另一部份產(chǎn)生負(fù)電荷的積累（得到電子）。由于電荷的積累僅出現(xiàn)在物體的表面，物體的表面電導(dǎo)率（通常用表面電阻率來表示）就成為研究靜電的產(chǎn)生和積累的重要物理參數(shù)。

大量的研究和實踐表明，從包裝角度來看，材料表面電阻率與靜電防護(hù)程度有圖1的關(guān)系。

有效的靜電防護(hù)除了必須了解上述材料表面電阻率與防護(hù)程度的關(guān)系之外，還必須熟悉產(chǎn)品本身的靜電感度和產(chǎn)品流轉(zhuǎn)、儲存可能經(jīng)由的環(huán)境。

產(chǎn)品本身的靜電感度決定了選用何種防靜電材料較為合適。例如，對靜電不太敏感（鈍感）的產(chǎn)品，以表面電阻率為109~2012Ω的包裝材料較為理想。因為這類材料已屬不容易因摩擦振動而產(chǎn)生靜電，具有了防靜電的功能，成本低、材料易得。一般普通紙張、棉麻等天然纖維制品即具有這種功能。如果產(chǎn)品對靜電極為敏感，如場效應(yīng)晶體管、大規(guī)模集成電子元件、電起爆器、電點火具等，則必須選用表面電阻率在109Ω以下的包裝材料。

對產(chǎn)品流通環(huán)境的了解，有助于幫助我們了解靜電可能產(chǎn)生的大小。大家知道，靜電積累的程度與環(huán)境相對濕度的關(guān)系*。相對濕度較低（空氣越干燥），靜電越容易積累；相對濕度越大（空氣潮濕），靜電越不易積累。這是因為空氣中的水分子是極性分子，大量水分子的存在可以帶走一部份電荷的緣故，尤其是在空氣流通的情況下。知道了產(chǎn)品流轉(zhuǎn)和儲存環(huán)境，可預(yù)測出靜電危害的大小。例如，冬季的北方，干燥的沙漠，產(chǎn)品包裝材料與材料之間，產(chǎn)品與包裝之間，在運輸振動摩擦中就可能產(chǎn)生*的靜電電壓，構(gòu)成對產(chǎn)品的嚴(yán)重威脅和危害。這種情況就更要特別注意靜電的防護(hù)。

4 國內(nèi)防靜電包裝技術(shù)的發(fā)展

國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家在60年代對靜電危害已有充分認(rèn)識，相繼制定了大量的防靜電包裝標(biāo)準(zhǔn)。防靜電包裝材料也隨之迅速發(fā)展，有效地控制了靜電的危害。表現(xiàn)在工業(yè)上，電子產(chǎn)品質(zhì)量可靠性不斷提高，電子器件的使用壽命在幅度增長，軍事上的易燃易爆品燃爆事故大為減少。

國內(nèi)近年來對靜電的危害也有了認(rèn)識，表現(xiàn)在生產(chǎn)過程中，已經(jīng)普遍注意到了靜電的防護(hù)。

但是，不能不看到，無論電子產(chǎn)品還是軍用為*、火工品、彈藥等對靜電極為敏感的產(chǎn)品，至今沒有明確提到包裝防靜電問題，更不要說制定相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)了。這里有幾個方面的原因值得我們探索。

一是對靜電的危害尚缺乏充分的認(rèn)識。一些電子元件生產(chǎn)廠，競?cè)挥?不具有防靜電功能的普通塑料箱進(jìn)行半成品的周轉(zhuǎn)?；?生產(chǎn)廠也用一般的塑料袋作為硝公棉的內(nèi)包裝袋。對某些燃爆事故的原因分析，也從未從靜電危害的角度去分析問題等等。二是缺乏對防靜電包裝技術(shù)的深入研究。至今我們還并不十分清楚某些產(chǎn)品（尤其是電火工品）的靜電感度到底是多少。防靜電包裝材料的研究也缺乏系統(tǒng)性，可供選擇的包裝材料十分有限。

1986年以來，針對國內(nèi)防靜電包裝材料奇缺的狀況。59所開展了這方面的研究。到目前為止，已初步形成防靜電包裝的系列材料。這主要包括防靜電包裝用塑料薄膜，緩沖泡沫、注塑成形和擠出成形用防靜電塑料。這些材料的電性能和力學(xué)性能可滿足不同產(chǎn)品靜電防護(hù)的需要，有的產(chǎn)品性能已達(dá)到國外80年代水平。初步滿足了目前國內(nèi)部份市場的需求。

我們相信，隨著人們對靜電危害認(rèn)識的深化，在電子行業(yè)和*行業(yè)，防靜電包裝技術(shù)必將得到迅速發(fā)展。

5 結(jié)論和建議

靜電的積累和放電已經(jīng)對微電子行業(yè)和*行業(yè)造成了巨大的損失。靜電的危害并不可怕，可怕的是人們對它缺乏認(rèn)識。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，靜電的危害必將引起越來越多的部門的高度重視。防靜電包裝技術(shù)也將得到迅速發(fā)展。

為了將靜電的危害減小到zui低限度，有必要采取果斷措施，強(qiáng)制推行防靜電技術(shù)。在此建議：

（1）加強(qiáng)對靜電危害的宣傳。增強(qiáng)靜電敏感產(chǎn)品行業(yè)各類人員的防靜電意識。

（2）*產(chǎn)品的研究和生產(chǎn)部門共同協(xié)作，從理論和實踐的結(jié)合上進(jìn)一步弄清某些常用藥劑的靜電感度，為防靜電包裝奠定理論基礎(chǔ)。

（3）對*行業(yè)中的火*、火工品、彈藥（包括引信、可燃藥筒等）進(jìn)行一次全面的調(diào)查，弄清各種環(huán)境條件下產(chǎn)品周轉(zhuǎn)和儲存中靜電的大小。為防靜電包裝提供基礎(chǔ)資料。

（4）對于靜電敏感產(chǎn)品從生產(chǎn)過程到產(chǎn)品出廠，嚴(yán)格控制各個環(huán)節(jié)的靜電防護(hù)。針對出廠包裝這一薄弱環(huán)節(jié)，盡快抓緊防靜電包裝的立法工作。

來源：西南技術(shù)工程研究所