靜電危害與防護(hù)

1、安全技術(shù)靜電危害與防護(hù)0 引言 靜電的產(chǎn)生是由于電子在外力的作用下，從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或者是受外界磁場的影響而產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，在具有不同靜電勢(shì)的兩個(gè)物體之間的靜電轉(zhuǎn)移。 摩擦、碰撞、剝離、靜電感應(yīng)、電容轉(zhuǎn)變、壓電效應(yīng)、電磁輻射感應(yīng)都會(huì)產(chǎn)生靜電。閃電、冬天在地毯上行走及接觸把手時(shí)的觸電感、在冬天穿毛衣時(shí)所產(chǎn)生的噼啪聲這些好像對(duì)人體沒有影響，但它對(duì)電子元件及電子線路板卻有很大的沖擊。電子生產(chǎn)中的靜電防護(hù)，可避開增加生產(chǎn)成本、減低產(chǎn)品質(zhì)量、引致客戶不滿而影響公司信譽(yù)。 1 靜電的基本物理特性 1.1 吸引或排斥的力氣 靜電就是不平衡分布的電子，正負(fù)電荷有異性相吸，同性相斥的力氣，即庫倫定律：

2、Q=CV，V=Q/C，其中，Q為電量，V為電壓，C為電容。 1.2 與大地間有電位差 因電荷存在，在四周空間中形成電場，其強(qiáng)度為：V=Q/C，其中，V為電位，Q為電荷，C為電容。 靜電與大地間因有電位存在，假如觸及電路時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流即為放電電流(Electrostatic Discharge Current)，這個(gè)放電電流常會(huì)將電路導(dǎo)體燒融。其放電電流為：I=V/R，其中，I為電流，V為電壓，R為電阻。 1.3 生活中產(chǎn)生的靜電 人在地毯上行走，人在塑料地板上行走，坐在椅子上的人，從包裝箱上拿出泡沫，無接地措施時(shí)人體的運(yùn)動(dòng)等日常行為都會(huì)產(chǎn)生靜電，靜電電壓范圍見表1。 2 靜電放電的破壞 從一

3、個(gè)元件產(chǎn)生以后，始終到它損壞以前，全部的過程都受到靜電的威逼。這一過程包括：元件制造：包含制造、切割、接線、檢驗(yàn)到交貨;印刷電路板：收貨、驗(yàn)收、儲(chǔ)存、插入、焊接、品管、包裝到出貨;設(shè)備制造：電路板驗(yàn)收、儲(chǔ)存、裝配、品管、出貨;設(shè)備使用：收貨、安裝、試驗(yàn)、使用及保養(yǎng)。其中最主要而又簡單疏忽的一點(diǎn)卻是在元件的傳送與運(yùn)輸?shù)倪^程。 2.1 靜電對(duì)集成電路的損傷 靜電對(duì)集成電路的損傷主要表現(xiàn)為：芯片內(nèi)熱二次擊穿、金屬噴鍍?nèi)廴凇⒔橘|(zhì)擊穿、表面擊穿、體積擊穿等，最終綜合表現(xiàn)為功能故障甚至造成人身損害。 2.2 靜電對(duì)半導(dǎo)體元件的損壞 半導(dǎo)體的損壞形式有兩種： 災(zāi)難性損壞 器件不能操作，約占受靜電破壞的原件的

4、10%。 潛在性損壞 瞬間電場或電流產(chǎn)生的熱使元件受傷，器件可以操作但性能不穩(wěn)定，修理次數(shù)因而增加，約占受靜電破壞原件的90%。 3 導(dǎo)電性物體的靜電消退方法 3.1 接地 接地就是將靜電通過一條線的連接放入大地，這是防靜電措施中最直接最有效的方法。導(dǎo)體常用的接地方法有：帶防靜電腕帶(見圖1)、腳帶(見圖2)、穿防靜電服、鋪防靜電地板、防靜電臺(tái)墊及工作表面接地等?；陔娮涌梢宰杂梢苿?dòng)的特性，可以簡潔地加以接地，賜予這些不平衡電子一個(gè)簡潔的通路，釋放到大地，即可消退物體所攜帶的靜電。 假設(shè)工作人員到達(dá)工作場所及接觸零件時(shí)間為1 s(在1 s中需將人體靜電釋放至平安情形)則： 式中：voe為帶電體

5、電壓(單位：V);v(t)為t秒后的電壓(單位：V);t為接地后時(shí)間(設(shè)為1 s);R為接地電阻(單位：);C為帶電體電容量(單位：pF)。 由此式可知，接地電阻R=10 以下時(shí)，釋放時(shí)間會(huì)小于1 s，R越小，時(shí)間t越短，但為人員平安起見，建議串聯(lián)1 M限流電阻。 在2021年12月17日12月24日變頻冰箱生產(chǎn)中，冰箱不啟動(dòng)48臺(tái)，其中主板壞18臺(tái)，驅(qū)動(dòng)板壞12臺(tái)，主板、驅(qū)動(dòng)板同時(shí)壞5臺(tái)，主板壞占全部性能不良的4.9%，驅(qū)動(dòng)板壞占全部性能不良的4.1%。對(duì)全部更換下來的主板、驅(qū)動(dòng)板重新測(cè)試，冰箱依舊不能啟動(dòng)。在2021年12月25日要求生產(chǎn)現(xiàn)場與主板接觸人員全部佩戴上防靜電手腕才能上崗操作，

6、經(jīng)過一周統(tǒng)計(jì)后發(fā)覺，主板壞5臺(tái)，驅(qū)動(dòng)板壞14臺(tái)，主板壞占全部性 能不良的2.7%，驅(qū)動(dòng)板壞占全部性能不良的7.6%。裝主板操作人員佩戴上防靜電手腕后主板壞不良率下降45%，裝驅(qū)動(dòng)板操作人員由于未佩戴防靜電手腕，驅(qū)動(dòng)板壞不良率有所上升。以后在要求裝主板、驅(qū)動(dòng)板、顯板的操作人員必需佩戴上防靜電手腕，并經(jīng)相關(guān)檢測(cè)合格后才能操作，冰箱主板、驅(qū)動(dòng)板、顯板的不良率均下降了50%，電路板因靜電擊穿現(xiàn)象明顯削減，僅此一項(xiàng)就每年為公司節(jié)省十多萬元資金。腕帶佩戴時(shí)應(yīng)緊貼皮膚;腳帶雙腳都須穿帶;靜電服應(yīng)無破損，扣緊。 3.2 靜電屏蔽 靜電敏感元件在儲(chǔ)存或運(yùn)輸過程中會(huì)暴露于有靜電的區(qū)域中，用靜電屏蔽的方法可減弱外界靜電對(duì)電子元件的影響。最常用的方法是用靜電防護(hù)袋(見圖3)、靜電遮擋袋作為愛護(hù)。防靜電袋，不行使用在ESD防護(hù)區(qū)外。在某些特別狀況，如需要看得見容器內(nèi)之元件(透亮)或高度敏感元件，靜電遮擋要求更嚴(yán)格的情形時(shí)，可能需要靜電遮擋袋。目前防靜電袋、靜電遮擋袋使用的導(dǎo)電性材料均為碳化性材料，是不透亮的黑色物質(zhì)，體積電阻為500 /cm以下。 靜電遮擋袋的構(gòu)造及功能如下： 內(nèi)層：抗靜電聚乙烯，不產(chǎn)生靜電。 中層：加強(qiáng)聚脂纖維，增加機(jī)械強(qiáng)度。 外層：鍍鎳，成一良好導(dǎo)體，可瞬間釋放電荷，形成法拉第容器。 DC/DC轉(zhuǎn)換器(見圖4)在未采納靜電防護(hù)袋的狀況下，不良率過高，從生產(chǎn)現(xiàn)場取50片不良品進(jìn)