電裝生產(chǎn)線(xiàn)防靜電技術(shù)

1、電裝生產(chǎn)線(xiàn)防靜電技術(shù)與防靜電產(chǎn)品簡(jiǎn)介概述 關(guān)于電裝生產(chǎn)中的防靜電技術(shù)，已討論多年,市場(chǎng)上也有很多防靜電產(chǎn)品, 但防靜電問(wèn)題并沒(méi)有得到很有效的解決,原因很多。本文僅對(duì)此與近年來(lái)國(guó)際先進(jìn)防靜電技術(shù)的發(fā)展做一簡(jiǎn)介,希望能對(duì)改進(jìn)國(guó)內(nèi)的電裝生產(chǎn)線(xiàn)的防靜電技術(shù)有所幫助。靜電的產(chǎn)生與危害靜電產(chǎn)生的原理 從原理上講，靜電的產(chǎn)生主要有以下三種方式：摩擦起電、接觸帶電、感應(yīng)帶電。對(duì)于后二種方式比較容易預(yù)防與控制。在實(shí)際生產(chǎn)中最難控制的主要是第一種起電方式摩擦起電，而且主要由于人體的動(dòng)作及設(shè)備的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。常見(jiàn)靜電的數(shù)量級(jí) 首先先讓我們了解一下日常生活中所接觸到的靜電放電情況： 當(dāng)人能夠聽(tīng)到放電聲時(shí)，此時(shí)的靜電電壓

2、為2至3千伏；當(dāng)人能夠感到靜電電擊時(shí)電壓已達(dá)3至4千伏；而當(dāng)人能夠看到靜電放電火花時(shí)，電壓則至少在5千伏以上！它對(duì)產(chǎn)品的危害性之大是可想而知的,這需要引起我們?cè)陔娧b工作的工人和技術(shù)以及管理人員的高度重視.不同條件下各種動(dòng)作所產(chǎn)生的靜電情況 現(xiàn)在再來(lái)看一下電裝生產(chǎn)中幾項(xiàng)常規(guī)動(dòng)作所產(chǎn)生的靜電電壓范圍（單位 伏）：相 對(duì) 濕 度動(dòng) 作 人 在 塑 膠 地 板 上 行 走 人 在 工 作 臺(tái) 面 的 動(dòng) 作 從 塑 料 管 中 取 出 DIP 從 塑 料 盤(pán) 中 取 出 DIP 從 泡 沫 塑 料 中 取 出 DIP 從 塑 料 包 裝 中 取 出 PWB 用 泡沫 塑 料 包 封 PWB 由此可見(jiàn)，

3、一個(gè)很常見(jiàn)，很普通的動(dòng)作，都會(huì)引起相當(dāng)高的靜電電壓，這也正是在電裝生產(chǎn)中靜電的產(chǎn)生防不勝防的主要原因。靜電放電的危害 這里需要說(shuō)明的是，通常我們所說(shuō)的靜電破壞，是指由于靜電的放電而造成的破壞。從這個(gè)意義上講，電裝領(lǐng)域人們常說(shuō)的”防靜電”，并非是防止靜電的產(chǎn)生，而是防止靜電的放電,在談到防靜電問(wèn)題時(shí)常使用的英文詞ESD是指Electricity Static Discharge, 也是這個(gè)意思。通常，靜電放電對(duì)元器件所造成的損壞主要有：1. PN結(jié)的軟擊穿，降低產(chǎn)品的可靠性。2. 擊穿芯片單晶硅金屬鍍膜，造成廢品。3. 擊穿器件內(nèi)引線(xiàn)，造成廢品。以下列出的是部分元器件對(duì)靜電的敏感度：元 器 件

4、類(lèi) 型損 壞 電 壓 RF-FETS (MICROWAVE)1-5VMR-HEADS5VPENTIUM5VV.MOS30VMOSFET100VEPROM 100VJ.FET 140VSAW 150VOP AMP 190V CMOS 250V 因此，按電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，常規(guī)條件下的電裝車(chē)間，其防靜電等級(jí)為100V。而對(duì)于特殊產(chǎn)品（如磁頭）的生產(chǎn)，則要求人體所帶的靜電電壓值確保不能高于5伏。對(duì)于這一要求，常規(guī)的處理方式很難達(dá)到，必須采取特殊的方式加以保證。在后面的文章里會(huì)就此問(wèn)題進(jìn)行討論。防止靜電損壞的措施根據(jù)靜電放電發(fā)生的原理與規(guī)律，我們?cè)诖颂岢龇乐轨o電放電破壞的基本三要素：1. 防防止靜電荷

5、的積聚2. 泄建立安全的的泄放通路3. 控對(duì)所有防靜電措施的有效性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控這里需要說(shuō)明的是, 第三條要素是根據(jù)多年防靜電技術(shù)的發(fā)展與總結(jié)的基礎(chǔ)上提出的，是實(shí)現(xiàn)完全、徹底防止靜電放電損壞的關(guān)鍵措施。因?yàn)椋壳按蠖鄶?shù)廠(chǎng)家，有效性監(jiān)控實(shí)際上沒(méi)有，他們的防靜電措施還只是單純的泄放。我想強(qiáng)調(diào)的是如果沒(méi)有有效性的監(jiān)控，其它各項(xiàng)措施的成效就得不到保證。這也正是多年來(lái)防靜電問(wèn)題一直沒(méi)有得到完全解決的主要原因。以下將就上述三項(xiàng)措施的原理與方法進(jìn)行討論。防止靜電荷的積聚由前述可知，靜電主要是因磨擦面引起，而不同的材料在經(jīng)過(guò)磨擦后所產(chǎn)生的靜電電壓各不相同。其原因是不同材料的表面起電量不同。因此，可以在因起電量大

6、而容易產(chǎn)生靜電荷積聚在表面覆蓋一層起電量小、甚至不起電的材料，即可減少、甚至不會(huì)產(chǎn)生靜電荷。防止靜電荷積聚的第二種方法是離子中和法。在進(jìn)行離子中和法討論之前，首先介紹一個(gè)概念表面電阻率：即材料表面的單位面積上電阻,它與常用體電阻不同，表面電阻率只代表材料表面的電阻，與內(nèi)部電阻無(wú)關(guān)。由于靜電荷的產(chǎn)生與積聚均在材料的表面，因此表面電阻率決定了材料本身防靜電的技術(shù)特性。按國(guó)軍標(biāo)規(guī)定，按照材料的表面電阻率的不同范圍，我們可以將材料劃分為以下三種：1. 導(dǎo)電體：表面電阻率小于105歐姆/平方2. 靜電耗散材料（放電體）：表面電阻率界于105歐姆/平方與1012歐姆/平方之間，也就是我們常說(shuō)的防靜電材料。

7、3. 絕緣體：表面電阻率大于1012歐姆/平方對(duì)于導(dǎo)電體與放電體靜電荷可以通過(guò)泄放通路得到泄放而不會(huì)產(chǎn)生靜電荷和積聚。而對(duì)于絕緣體而言，由于靜電荷在其表面不能發(fā)生遷移運(yùn)動(dòng)，所產(chǎn)生的靜電荷不能通過(guò)泄放的方式消除，唯一行之有效的方法是采用離子中和法。離子中和法的原理是：在絕緣體表面所產(chǎn)生的靜電荷以正、負(fù)電荷對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生，離子中和法是采用離子風(fēng)機(jī)對(duì)靜電荷積聚區(qū)吹送經(jīng)電離的含有正、負(fù)離子的空氣氣流，氣流中的正、負(fù)離子遵循同性相斥、異性相吸的原理與絕緣體表面所積聚的靜電電荷進(jìn)行中和，從而徹底將靜電消除。離子中和法還可應(yīng)用于佩戴腕帶不方便的工位，如大型設(shè)備操作及總裝調(diào)試工位等。在這些工位，可以將離子風(fēng)機(jī)懸吊于

8、工位上方，離子風(fēng)可以將人體及其它工具上產(chǎn)生的靜電荷即時(shí)中和。目前世界上在電裝行業(yè)所使用的離子風(fēng)機(jī)主要分為直流與交流兩類(lèi)，其中直流風(fēng)機(jī)又可分為穩(wěn)態(tài)直流和脈沖直流兩種，目前穩(wěn)態(tài)直流由于其有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而被眾多企業(yè)廣泛采用。穩(wěn)態(tài)直流風(fēng)機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在于：1. 正、負(fù)離子發(fā)射頭分開(kāi)設(shè)置，離子自中和可能性降低；2. 可在低氣流量下正常發(fā)揮效用；3. 可近距離操作而不損壞敏感元器件；OK公司的離子風(fēng)機(jī)除同樣具有上述優(yōu)勢(shì)外，還具有以下特點(diǎn)：1. 適用于CLASS100級(jí)凈化車(chē)間；2. 離子風(fēng)的流態(tài)呈U形，而非普通的V形，從而使其覆蓋積明顯增大；3. 帶平衡反饋系統(tǒng)，對(duì)不平衡狀態(tài)作出聲光報(bào)警；4. 離子平衡度可

9、達(dá)0V；5. 靜電衰減時(shí)間極短；6. 具有網(wǎng)絡(luò)接口，可以實(shí)現(xiàn)全面網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理。建立安全的泄放通路由上節(jié)可知，材料可以分為導(dǎo)電體、放電體和絕緣體三大類(lèi)，其中絕緣體表面的靜電荷主要靠離子中和法消除，以防止積聚，產(chǎn)生靜電放電。而對(duì)于導(dǎo)電體與放電體而言，由于靜電荷能夠在其上遷移，從而可以通過(guò)接地的方式將生產(chǎn)中所產(chǎn)生的靜電荷泄放。這里需要強(qiáng)調(diào)的是泄放的安全性，為了滿(mǎn)足這一要求，靜電的泄放”必須”通過(guò)放電體進(jìn)行。所謂的安全是指無(wú)論是對(duì)元器件，還是對(duì)操作者人身都必須保證絕對(duì)的安全。防靜電的安全性有二個(gè)指標(biāo)：一是靜電電壓必須在10秒鐘內(nèi)降至100V；二是放電電流不能高于50mA。也就是說(shuō)，靜電荷的泄放

10、既要快，又不能過(guò)快，過(guò)快的泄放即是靜電放電。因此，在靜電的泄放路徑中需有一定的阻值。這也就是為什么在導(dǎo)電體與絕緣體之間分出了一個(gè)放電體范圍的原因之所在。特別應(yīng)注意的是，許多廠(chǎng)家在進(jìn)行設(shè)備與人的防靜電技改中只是簡(jiǎn)單地在設(shè)備與操作臺(tái)的底鋪放了一張鐵板！這是很危險(xiǎn)的:因?yàn)槿绻O(shè)備發(fā)生漏電就相當(dāng)于直接給人體加上一個(gè)數(shù)百伏電壓,所以,靜電的對(duì)地泄放必須要以有足夠的安全性。另一個(gè)需要強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題是接地問(wèn)題。在正規(guī)的防靜電車(chē)間內(nèi)通常有多個(gè)”地”，且?guī)讉€(gè)各不相同。防靜電的”地”必須與其它的”地”嚴(yán)格區(qū)分開(kāi)，而且該”地”對(duì)埋設(shè)方法、埋設(shè)位置、埋設(shè)深度等均有著嚴(yán)格的規(guī)定。絕對(duì)不可以將靜電地連接在暖氣管或電源地線(xiàn)上。

11、有效性的實(shí)時(shí)監(jiān)控提起防靜電一詞，但凡點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的人均會(huì)想到接地。確實(shí)，接地是電裝生產(chǎn)中防靜電技術(shù)的主要內(nèi)容之一。多年來(lái)，許多電子企業(yè)均在此方面投入大量的資金，但是收效如何？恐怕很少有人能夠?qū)崿F(xiàn)100地消除。例如，在對(duì)許多電子產(chǎn)品進(jìn)行故障分析時(shí)，人們常常會(huì)馬上想到”會(huì)不會(huì)是靜電問(wèn)題？”。原因很簡(jiǎn)單，由于大部分企業(yè)在進(jìn)行防靜電改造時(shí)，只注重了地面與桌面等的接地設(shè)施的改造，而沒(méi)有安裝或者不知道需要安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，從而對(duì)于桌面、人體、溫度、濕度以及其它靜電控制裝置是否有效？是否所有的接地系統(tǒng)工作正常？誰(shuí)也沒(méi)有絕對(duì)的把握。防靜電是一個(gè)系統(tǒng)工程，當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)企業(yè)的管理方法是將電裝車(chē)間劃分出非ESD控制區(qū)與E

12、SD控制區(qū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ESD區(qū)），在ESD區(qū)內(nèi)不但需要采取相應(yīng)的防靜電措施如鋪設(shè)防靜電地面、選用防靜電工作臺(tái)與工作椅、設(shè)立正確的接地系統(tǒng)、操作人員的接地腕帶等之外，通常還安裝有設(shè)施有效性實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，目前還能夠?qū)⑺泄铝⒌谋O(jiān)控設(shè)備組成一個(gè)監(jiān)控局域網(wǎng)，不僅可以提高監(jiān)控的有效性，而且能夠?qū)⒈O(jiān)控結(jié)果存入計(jì)算機(jī)中，作為生產(chǎn)檔案?jìng)洳?。電子元器件靜電放電損傷技術(shù)電子元器件抗ESD損傷的基礎(chǔ)知識(shí)1、靜電和靜電放電的定義和特點(diǎn)2、對(duì)靜電認(rèn)識(shí)的發(fā)展歷史3、靜電的產(chǎn)生4、靜電的來(lái)源5、靜電放電失效制造過(guò)程的防靜電損傷技術(shù)6、靜電防護(hù)的作用和意義7、靜電對(duì)電子產(chǎn)品的損害8、靜電防護(hù)的目的和原則9、

13、靜電防護(hù)材料靜電防護(hù)器材電子分廠(chǎng)的防靜電措施和要求10、電子分廠(chǎng)靜電防護(hù)的具體措施11、日?；橹嘘P(guān)于靜電防護(hù)的內(nèi)容第一章電子元器件抗ESD損傷的基礎(chǔ)知識(shí)隨著電子元器件技術(shù)的發(fā)展，靜電對(duì)元器件應(yīng)用造成的危害越來(lái)越明顯。一方面，電子元器件不斷向輕、薄、短、小、高密度、多功能等方向發(fā)展，因而元器件的尺寸越來(lái)越小，尤其是微電子器件，CMOS IC中亞微米珊已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化，柵條寬度達(dá)到0.18um，柵氧厚度為幾個(gè)nm，柵氧的擊穿電壓小于20V。尺寸的減小，就使電子器件對(duì)靜電變得更加敏感。另一方面，在電子元器件制造和應(yīng)用環(huán)境中，作為靜電主要來(lái)源的各種高分子材料被廣泛的采用，使得靜電的產(chǎn)生更加容易和廣泛。

14、因此，必須應(yīng)用各種抗經(jīng)典放電損傷的技術(shù)，使靜電對(duì)電子元器件的危害減小到最低的程度。靜電和靜電放電的定義和特點(diǎn)通俗的來(lái)說(shuō)，靜電就是靜止不動(dòng)的電荷。他一般存在與物體的表面，是正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果。靜電是通過(guò)電子或或離子轉(zhuǎn)移而形成的。靜電可由物質(zhì)的接觸和分離、靜電感應(yīng)、介質(zhì)極化和帶電微粒的附著等物理過(guò)程而產(chǎn)生。靜電放電（Electrostatic Discharge,ESD）,處于不同經(jīng)典電位的兩個(gè)物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移就是靜電放電。這種轉(zhuǎn)移的方式有多種，如接觸放電、空氣放電。對(duì)靜電認(rèn)識(shí)的發(fā)展歷史人類(lèi)對(duì)靜電放電危害的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了一段漫長(zhǎng)的歷史，電子行業(yè)認(rèn)識(shí)到ESD的危害只是最近幾十年的事

15、情。1千百年前，靜電對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)曾經(jīng)是非常神秘的。2中國(guó)發(fā)明了火藥之后，靜電對(duì)火藥制造行業(yè)不再神秘了3美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)期間，火藥是在有潮濕的泥墻和泥地頂房子中制造的4現(xiàn)在，在靜電火花可能引起爆炸的行業(yè)如面粉廠(chǎng)和醫(yī)院的手術(shù)室都采取了特殊的防靜電措施。5在其它行業(yè)，靜電仍然是神秘的6在40和50年代，在塑料和膠片制造行業(yè)，發(fā)現(xiàn)了靜電問(wèn)題7在50和60年代，在電子行業(yè)，出現(xiàn)靜電問(wèn)題。常常發(fā)生奇怪的失效，在光學(xué)顯微鏡下看不到失效原因。失效分析的結(jié)論是原因不明。8MOS晶體管的普及和IC的發(fā)展使靜電問(wèn)題加劇970年代后，IC的幾何尺寸縮小使問(wèn)題變得更加糟糕10真正的突破是半導(dǎo)體領(lǐng)域掃描電鏡的應(yīng)用，第一次即使最

16、小的ESD損傷也能看到111979年，EOS/ESD研討會(huì)成立，主要研究ESD問(wèn)題，尋求解決方法1280年代除，多數(shù)主要的電子制造商建立了他們的ESD組織，負(fù)責(zé)ESD問(wèn)題13EOS/ESD也許是當(dāng)今電子制造行業(yè)最主要的失效機(jī)理靜電的產(chǎn)生通常物體保持電中性狀態(tài)，這是由于它它所具有的正負(fù)電荷量相等的緣故。如果兩種不同材料的物體因直接接觸或靜電感應(yīng)而導(dǎo)致相互之間電荷的轉(zhuǎn)移，使之存在過(guò)剩電荷，這樣就產(chǎn)生了靜電。帶有靜電電荷的物體之間或者它們之間有一點(diǎn)的電勢(shì)差，稱(chēng)之為靜電勢(shì)。經(jīng)典產(chǎn)生的方式有很多種，如接觸、摩擦、沖流、冷凍、電解、壓電、溫差等，但主要是兩種形式，即摩擦產(chǎn)生靜電和感應(yīng)產(chǎn)生靜電。圖1.是兩種

17、物體直接接觸后形成的，通常發(fā)生于絕緣體與絕緣體之間或者絕緣體與導(dǎo)體之間；圖2.是帶電物體與導(dǎo)體之間，兩種物體不需要直接接觸。圖1圖23.1摩擦產(chǎn)生靜電實(shí)際上，只要兩種不同的物體接觸再分離就會(huì)有靜電產(chǎn)生。但由于摩擦產(chǎn)生的熱能為電子轉(zhuǎn)移提供了足夠的能量，因此靜電產(chǎn)生作用大大增強(qiáng)。表1常見(jiàn)物體帶電順序表序號(hào)材料序號(hào)材料序號(hào)材料正電荷方向8羊毛16硬橡皮1空氣9絲綢17鑷、銅2人的手10鋁18黃銅、銀3兔毛11紙19聚酯人造纖維4玻璃12棉布20聚乙烯5云母13鋼21聚丙烯6頭發(fā)14木材22聚氯乙烯（PVC）7尼龍15琥珀負(fù)電荷方向表中任何兩種物體摩擦?xí)r，可以接此來(lái)判斷它們帶電的極性，還可以大致估計(jì)所

18、帶電荷的多寡程度。排在前面的材料與排在后面的材料相互摩擦?xí)r，前者帶正電，后者帶負(fù)電。同種材料與不同材料相互摩擦?xí)r所點(diǎn)電荷的極性可能不同，如棉布與玻璃棒摩擦帶負(fù)電，但與硅片摩擦帶負(fù)電。棉布與玻璃棒摩擦后所帶的電量大于它與尼龍摩擦所帶電量。3.2感應(yīng)產(chǎn)生靜電靜電產(chǎn)生的另一個(gè)重要來(lái)源是感應(yīng)生電。當(dāng)一個(gè)導(dǎo)體靠近帶電體時(shí)，會(huì)受到該帶電體形成的靜電場(chǎng)的作用，在靠近帶電體的導(dǎo)體表面感應(yīng)出異種電荷。盡管這時(shí)導(dǎo)體所帶靜電荷量仍為零，但出現(xiàn)了局部帶電區(qū)域。顯然，非導(dǎo)體不能通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生靜電。3.3影響靜電產(chǎn)生和大小的因素靜電的產(chǎn)生及其大小與環(huán)境濕度和空氣中的離子濃度有密切的關(guān)系，在高濕度環(huán)境中由于物體表面吸附有一定

19、數(shù)量雜質(zhì)離子的水分子，形成弱導(dǎo)電的濕氣薄層，提高了絕緣體的表面電導(dǎo)率，可將靜電荷散逸到整個(gè)材料的表面，從而是靜電電勢(shì)降低。所以在相對(duì)濕度高的場(chǎng)合，如海洋性氣候地區(qū)或潮濕的梅雨季節(jié)，靜電勢(shì)低。在相對(duì)濕度低的場(chǎng)合，如大陸性氣候地區(qū)或干燥的冬季，靜點(diǎn)勢(shì)就高。與普通場(chǎng)合相比，在空氣純凈的場(chǎng)所（如無(wú)塵車(chē)間）內(nèi)，因空氣中的離子濃度低，所以靜電更加容易產(chǎn)生。表2是電子生產(chǎn)中產(chǎn)生的靜電勢(shì)的典型值。從中可以看到，同樣的動(dòng)作在不同的濕度下，產(chǎn)生的靜電電壓可以相差一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。表2 電子生產(chǎn)中產(chǎn)生的靜電勢(shì)的典型值（單位：V）事件相對(duì)濕度10%40%50%走過(guò)乙烯地毯1200050003000在工作椅子上操作人員的

20、移動(dòng)6000800400將DIP封裝的器件從塑料管中取出2000700400將印刷電路板裝進(jìn)泡沫包裝盒中21000110005500靜電的來(lái)源在電子制造業(yè)中，靜電的來(lái)源是多方面的，如人體、塑料制品、有關(guān)的一起設(shè)備以及電子元器件本身。4.1人體靜電人體是最重要的靜電源，這主要有三個(gè)方面的原因。其一，人體接觸面廣，活動(dòng)范圍大，很容易與帶有靜電荷的物體接觸或摩擦而帶電，同時(shí)也有許多機(jī)會(huì)將人體自身所帶的電荷轉(zhuǎn)移到期間上或者通過(guò)器件放電。其二，人體與大地之間的電容低，約為50250pf，典型值為150pf，所以少量的人體靜電荷即可導(dǎo)致很高的靜點(diǎn)勢(shì)。其三，人體的電阻比較低，相當(dāng)于人體處于靜電場(chǎng)中也容易感應(yīng)

21、起電，而且人體某一部分帶電即可造成全身帶電。人體靜電與人體所接觸的環(huán)境及活動(dòng)方式有關(guān)：如走路、抬腳、坐下等動(dòng)作在手上產(chǎn)生的靜電分別可以達(dá)到800V、3200V、3800V。人體靜電與環(huán)境濕度有關(guān)，濕度越低則靜電勢(shì)越高，從表2中可以清楚的看到這一點(diǎn)人體靜電與所穿衣服和鞋帽的材料有關(guān)，化纖和塑料制品較之棉制品更容易產(chǎn)生靜電。工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r產(chǎn)生的靜電是人體靜電的主要原因之一，表3中列出了質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體所帶的靜電勢(shì)。表3 質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體的靜電勢(shì)（KV）內(nèi)衣工作服棉紗毛丙烯聚酯尼龍維尼棉純棉（100%）1.20.911.714.71.51.8維尼龍/棉（55%/4

22、5%）0.64.512.312.34.80.8聚酯/人造纖維（65%/35%）4.28.419.217.14.81.2聚酯/棉（65%/35%）14.115.312.37.514.713.8人體靜電與個(gè)人體質(zhì)有關(guān)，主要表現(xiàn)在人體等效電容與等效電阻上，人體電容越小，則因摩擦越容易帶電，帶電電壓越高，人體電阻越小，則因感應(yīng)帶電越容易。由于人體電容的60%是腳底對(duì)地電容，而電容量正比于人體與地之間的接觸面積，所以單腳站立的人體靜電勢(shì)遠(yuǎn)大于雙腳站立的人體靜電勢(shì)。（c=q/u,q為人體所帶的電荷數(shù)量，電容越小，電壓u越高）人體靜電與人的操作速度有關(guān)，操作速度越快，人體靜電勢(shì)越高。人體各部位所帶的靜電電荷

23、是不均勻的，一般認(rèn)為手腕側(cè)的靜電勢(shì)最高。4.2儀器和設(shè)備的靜電儀器和設(shè)備也會(huì)由于摩擦或靜電感應(yīng)而帶上靜電，如傳輸帶在傳動(dòng)過(guò)程中由于與轉(zhuǎn)軸的接觸和分離產(chǎn)生靜電，或是接地不良的儀器金屬外殼在電場(chǎng)中感應(yīng)產(chǎn)生靜電，儀器設(shè)備帶電后，與元器件接觸也會(huì)產(chǎn)生靜電放電，并造成靜電損傷。4.3器件本身的靜電電子元器件的外殼（主要指陶瓷、玻璃和塑料封裝管）與絕緣材料互相摩擦，也會(huì)產(chǎn)生靜電，器件外殼帶電后，會(huì)通過(guò)某一接地的管腳或外接引線(xiàn)釋放靜電，也會(huì)對(duì)器件造成靜電損傷。4.4其它靜電來(lái)源除上述三種靜電來(lái)源外，在電子器件的制造、安裝、傳遞、運(yùn)輸、試驗(yàn)、存儲(chǔ)、測(cè)量和調(diào)試等過(guò)程中，會(huì)遇到各種各樣的由絕緣材料制成的物品，如表

24、4所列，這些物品相互摩擦或與人體摩擦都會(huì)產(chǎn)生很高的靜電勢(shì)。表4 電子元器件操作環(huán)境的其它靜電源物體材料工作桌、椅油漆或打臘的表面、有機(jī)玻璃纖維材料地板水泥地板、油漆或打臘的木地板、熟料地磚或地板革工作服化纖工作服、非導(dǎo)電工作鞋、清潔棉質(zhì)工作服包裝容器熟料包裝袋、盒、箱、瓶、盤(pán)、泡沫塑料襯墊器皿、工具噴霧清洗器、熱吹風(fēng)、熟料或橡膠傳導(dǎo)軌、熟料吸錫器、毛刷、未接地的烙鐵靜電放電失效元器件由靜電放電引發(fā)的失效可以分為突發(fā)性失效和潛在性失效兩種模式。突發(fā)性失效指元器件受到靜電放電損傷后，突然完全喪失其規(guī)定的功能，主要表現(xiàn)為開(kāi)路、短路或參數(shù)嚴(yán)重漂移；潛在性失效是指靜電放電能量比較低，僅在元器件內(nèi)部造成輕

25、微損傷，放電后器件電參數(shù)仍然合格或略有變化，但器件的抗過(guò)電能力已經(jīng)明顯削弱，或者使用壽命已明顯縮短，再受到工作應(yīng)力或經(jīng)過(guò)一段時(shí)間工作后將進(jìn)一步退化，直至造成徹底失效。在使用環(huán)境中出現(xiàn)的靜電失效大多數(shù)是潛在性失效，椐統(tǒng)計(jì)，在由靜電放電造成的使用失效中，潛在性失效約占90%，而突發(fā)性失效只占10%。潛在性失效比突發(fā)性失效具有更大的危險(xiǎn)性，一方面是由于潛在失效難以檢測(cè)、器件在制造和裝配過(guò)程中受到潛在性靜電損傷后會(huì)影響整機(jī)的使用壽命；另一方面，靜電損傷具有積累性，即使一次靜電放電未能使器件失效，多次靜電損傷累積起來(lái)最終必然使之完全失效。靜電放電的失效模式可分為過(guò)電壓失效和過(guò)電流失效，過(guò)電壓失效多發(fā)生于

26、MOS器件，包括MOS電容或鉭電容的雙極型電路和混合電路，過(guò)電流熱失效則多發(fā)生與雙極器件，包括輸入用pn結(jié)二極管保護(hù)的MOS電路、肖特基二極管以及含有雙極器件的混合電路。實(shí)際元器件發(fā)生哪種失效，取決于經(jīng)典放電回路的絕緣程度，如果放電回路阻抗低，絕緣性差，元器件往往會(huì)因放電產(chǎn)生強(qiáng)電流脈沖導(dǎo)致高溫?fù)p傷，這屬于過(guò)電流損傷；如果放電回路阻抗較高，絕緣性好，則元器件會(huì)因接受了高電荷而產(chǎn)生高電壓，導(dǎo)致強(qiáng)電場(chǎng)損傷，這屬于過(guò)電壓損傷。第二章制造過(guò)程的防靜電損傷技術(shù)靜電現(xiàn)象是客觀存在的，防止靜電對(duì)元器件損傷的途徑只有兩種：一方面，從元器件的設(shè)計(jì)和制造上進(jìn)行抗靜電設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化；另一方面，就是采取經(jīng)典防護(hù)措施，使

27、器件在制造、運(yùn)輸和使用過(guò)程中盡量避免靜電帶來(lái)的損傷。我們作為元件的使用方，只能采取后一種辦法來(lái)防止或減少靜電對(duì)元器件的損害。護(hù)的作用和意義為什么要在制造過(guò)程中采取防靜電措施？1.1 多數(shù)的電子元器件是靜電敏感器件多數(shù)未采取保護(hù)措施的元器件靜電放電敏感度都很低，很多在幾百伏以?xún)?nèi)，而且大部分單管不能增加保護(hù)電路，如二極管。一些電路采取了保護(hù)電路，但也只能達(dá)到20004000伏，而在實(shí)際使用環(huán)境中產(chǎn)生的靜電電壓可能達(dá)到上萬(wàn)伏。所以我們說(shuō)，絕大多數(shù)元器件是靜電敏感器件，需要在制造、運(yùn)輸和使用過(guò)程中采取防靜電保護(hù)措施。1.2靜電對(duì)電子行業(yè)造成的損失很大電子行業(yè)如微電子、光電子的制造和使用廠(chǎng)商因?yàn)殪o電造成

28、的損失和危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。根據(jù)美國(guó)的報(bào)道，他們的電子行業(yè)中，由于ES的影響，每年的損失達(dá)50億美元；據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，他們不合格的電子器件中有45%是由于靜電而引起的；我國(guó)每年因靜電危害造成的損失至少也有幾千萬(wàn)。美國(guó)半導(dǎo)體可靠性新聞對(duì)1993年從制造商、測(cè)試方和使用現(xiàn)場(chǎng)得到的3400例失效案例進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，從中可以看出，EOS/ESD造成的失效達(dá)到20%。1.3靜電會(huì)對(duì)電子元器件造成潛在損傷潛在的損傷嚴(yán)重威脅器件的壽命和可靠性，并且不能通過(guò)檢驗(yàn)等手段挑選出來(lái)，危害巨大。靜電對(duì)電子產(chǎn)品的損害靜電對(duì)電子產(chǎn)品的損害有多種形式，并具有自身的特點(diǎn)。2.1靜電損害的形式靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電

29、位差，會(huì)產(chǎn)生放電電流。這三種特性能對(duì)電子元器件的三種影響：a.靜電吸附灰塵、降低元器件的絕緣電阻（縮短壽命）；b.靜電放電（ESD）破壞，造成電子元器件損傷；c.靜電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)幅度很大（達(dá)到幾百伏/米），頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對(duì)電子產(chǎn)品造成干擾甚至損壞（電磁干擾）。這三種形式對(duì)元器件造成的損傷，既可能是永久性的，也可能是暫時(shí)性的；既可能是突發(fā)失效，也可能是潛在失效。其中ESD事件是造成元器件損傷最常見(jiàn)和最主要的原因。2.2靜電損害的特點(diǎn)隱蔽性：人體不能直接感知靜電除非發(fā)生靜電放電，但是發(fā)生靜電放電人體也不一能有電擊的感覺(jué)，這是因?yàn)槿梭w感知的靜電放電電壓為23KV，所以靜電具有隱蔽

30、性；潛在性和累積性：有些電子元器件受到靜電損傷后性能沒(méi)有明顯的下降，但多次累積放電會(huì)給器件造成內(nèi)傷而形成隱患，所以靜電對(duì)器件的損傷具有潛在性；隨機(jī)性：電子元件什么情況下會(huì)遭受靜電破壞呢，從一個(gè)元件被生產(chǎn)出來(lái)后，一直到它損壞以前，所有的過(guò)程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)性，其損壞也具有隨機(jī)性的特點(diǎn)復(fù)雜性：靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產(chǎn)品的精、細(xì)、微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、費(fèi)錢(qián)，要求較高的技術(shù)并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)分，使人誤把靜電損傷造成的失效當(dāng)作其它失效。這在對(duì)靜電放電損害未有充分認(rèn)識(shí)之前，常常歸因與早期失效或情況不明的失效，