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導電地板與防靜電地板

什麼是導電地板?為什麼地板需要導電? 


導電地板(Conductive Flooring)與防靜電地板(Static Dissipative Flooring),都屬於ESD防護地板(Electrostatic Discharge Flooring)。這是一種特殊設計的功能性鋪地材料,主要用途在於控制並引導靜電電荷流入大地,以防止靜電放電對精密電子元件造成損害,或在易燃環境中防止火花引爆。 這類地材廣泛應用於半導體晶圓廠、無塵室、手術室、數據中心等空間。其核心分類依據為表面電阻值 (Surface Resistance),並以1.0 × 106 Ω為關鍵分界點。


導電地板的基本原理


在日常環境中,一般地板(如木板、PVC、磁磚)通常都為電氣絕緣體(電阻值 > 1.0 × 1012 Ω)。 當人員在絕緣地板上行走時,鞋底與地板接觸摩擦起電,會導致電荷分離。由於地板絕緣,電荷無法導走,導致正負電荷累積在人體表面。此時,人體就如同一顆蓄滿電的電容,行走電壓(Body Voltage Generation)甚至可高達 3,000V ~ 15,000V。


ESD 地板在材料內均勻混入了導電介質(如碳粉顆粒或碳纖維)。這些導電粒子在地材內部形成立體網狀結構的導電通路。 當人體接觸地板時,累積在人身上的電荷會經由鞋子傳導至地板。 電荷沿著地磚內的導電粒子流動,傳導至地磚下方的導電膠與銅箔網。 最後經由接地線引導至大地的接地系統,完成電荷洩放(Discharge)。


導電地板的分類定義與標準規範

依據美國材料試驗協會 ASTM F150 及國際靜電放電協會 ANSI/ESD S20.20 標準,ESD 地材依據「導電速度」與「電阻大小」分為兩類:


導電地板 (Conductive Flooring) 

定義: 表面電阻值低於 1.0 × 106 Ω  

特性: 導電性極佳,阻抗極低

靜電衰減期 (Decay Time): 極快,通常小於 0.05 秒

物理現象: 電荷接觸地板瞬間即被導走

風險: 由於電阻極低,若發生漏電事故(如電器短路),電流通過人體入地的阻礙極小,可能對操作人員造成較大的觸電傷害風險。 


靜電消散地板 / 防靜電地板 (Static Dissipative Flooring) 

定義: 表面電阻值介於 1.0 × 106 Ω 至 1.0 × 109 Ω 之間

特性: 具有導電性,但具備一定的阻抗值

物理現象: 電荷以「受控」的速度流向大地,而非瞬間崩洩

優勢: 這是目前電子製造業廠房的主流標準。1.0 × 106 Ω ~ 1.0 × 109 Ω 的區間被稱為「安全區間」,既能有效保護晶片不被靜電擊穿,又能限制流經人體的電流大小,保障人員安全


導電地板的材料構成

ESD 地板並非單純鋪設地磚,而是一套完整的「接地系統工程」。若省略任何一層,導電功能即失效。


1. 素地層 (Subfloor): 必須確保平整、堅固且乾燥,由於水氣會破壞導電膠的化學結構,導致乳化或黏性失效,施工前需要要求素地相對濕度 < 85% RH 或含水率 < 5%,並由檢測儀器而定。 

2. 導電銅箔 (Copper Foil Grid): 在地磚下方鋪設銅箔,形成方格狀網絡。功能是作為電荷匯集的「高速公路」,將分散在地磚各處的電荷收集起來。

3. 導電介質 - 導電膠 (Conductive Adhesive): 必須使用專用的導電膠水,將地磚底部的電荷黏合並傳導至銅箔上。
4. 面材層 (Finish Material):即導電或靜電消散地磚本身,優質的 ESD 地磚通常為透心結構 (Homogeneous),在生產過程中將導電碳顆粒均勻混入 PVC 原料中。

- 垂直導電通道: 如果您仔細觀察導電地磚,會發現表面有無數不規則的黑色顆粒,這些不是印刷花紋,而是貫穿地磚厚度,從表層直通底背的碳元素通道。 

- 導電路徑: 當帶靜電鞋底接觸地磚表面 > 接觸到碳顆粒 > 電荷沿著碳顆粒形成的垂直通道向下流動 > 到達地磚底背 > 傳給導電膠/導電銅箔。 

- 永久性導電優勢: 由於導電碳顆粒是立體分佈且垂直貫穿整塊地磚,即使地磚經過 10 年使用、表面被磨損或刮傷,下層裸露出來的依然是導電碳顆粒,因此其導電性能不會隨時間衰退,這就是「永久性導電」。


導電地板與防靜電地板的比較


比較項目 導電地板(Conductive Flooring) 防靜電/靜電消散地板(Static Dissipative Flooring)
定義(電阻值範圍) < 1.0 × 106 Ω 1.0 × 106 Ω ~ 1.0 × 109 Ω
靜電排除速度 極快 安全釋放
導電原理 低阻抗,瞬間接地 阻抗適中,緩衝釋放
人員觸電風險 較高(需嚴格管控漏電) 較低(位於安全區間)
主要應用場景 易燃氣體室、特定手術室、無塵室 晶圓廠、數據中心、實驗室
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