SMT生產(chǎn)中的靜電防護技術(shù)講課講稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。SMT生產(chǎn)中的靜電防護技術(shù)-HYPERLINK/blog/article.php?tid=3601SMT生產(chǎn)中的靜電防護技術(shù)在電子產(chǎn)品制造中，靜電放電往往會損傷器件，甚至使器件失效，造成嚴重損失，因此SMT生產(chǎn)中的靜電防護非常重要。本刊分別邀請北京、上海的兩位專家撰文介紹與分析電子產(chǎn)品制造中的靜電產(chǎn)生源及靜電防護原理，較詳細地介紹了SMT生產(chǎn)中的一些靜電防護技術(shù)基礎(chǔ)與相應(yīng)措施。供大家參考。靜電和靜電的危害靜電是一種電能，它存留于物體表面，是正負電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果，是通過電子或離子的轉(zhuǎn)換而形成

2、的。靜電現(xiàn)象是電荷在產(chǎn)生和消失過程中產(chǎn)生的電現(xiàn)象的總稱。如摩擦起電、人體起電等現(xiàn)象。隨著科技發(fā)展，靜電現(xiàn)象已在靜電噴涂、靜電紡織、靜電分選、靜電成像等領(lǐng)域得到廣泛的有效應(yīng)用。但在另一方面，靜電的產(chǎn)生在許多領(lǐng)域會帶來重大危害和損失。例如在第一個阿波羅載人宇宙飛船中，由于靜電放電導(dǎo)致爆炸，使三名宇航員喪生；在火藥制造過程中由于靜電放電(ESD)，造成爆炸傷亡的事故時有發(fā)生。在電子工業(yè)中，隨著集成度越來越高，集成電路的內(nèi)絕緣層越來越薄，互連導(dǎo)線寬度與間距越來越小，例如CMOS器件絕緣層的典型厚度約為01m，其相應(yīng)耐擊穿電壓在80-100V；VMOS器件的絕緣層更薄，擊穿電壓在30V。而在電子產(chǎn)品制造

3、中以及運輸、存儲等過程中所產(chǎn)生的靜電電壓遠遠超過MOS器件的擊穿電壓，往往會使器件產(chǎn)生硬擊穿或軟擊穿(器件局部損傷)現(xiàn)象，使其失效或嚴重影響產(chǎn)品的可靠性。為了控制和消除ESD，美國、西歐和日本等發(fā)達國家均制定了國家、軍用和企業(yè)標準或規(guī)定。從靜電敏感元器件的設(shè)計、制造、購買、入庫、檢驗、倉儲、裝配、調(diào)試、半成品與成品的包裝、運輸?shù)染邢鄳?yīng)規(guī)定，對靜電防護器材的制造使用和管理也有較嚴格的規(guī)章制度要求。我國也參照國際標準制定了軍用和企業(yè)標準。例如有航天部、機電部、石油部等標準。2靜電敏感器件(SSD)對靜電反應(yīng)敏感的器件稱為靜電敏感元器件(SSD)。靜電敏感器件主要是指超大規(guī)模集成電路，特別是金屬化

4、膜半導(dǎo)體(MOS電路)。表1為靜電敏感器件的分級表?？筛鶕?jù)SSD分級表，針對不同的SSD器件，采取不同的靜電防護措施。3電子產(chǎn)品制造中的靜電源(1)人體的活動，人與衣服、鞋、襪等物體之間的摩擦、接觸和分離等產(chǎn)生的靜電是電子產(chǎn)品制造中主要靜電源之一。人體靜電是導(dǎo)致器件產(chǎn)生硬(軟)擊穿的主要原因。人體活動產(chǎn)生的靜電電壓約05-2KV。另外空氣濕度對靜電電壓影響很大，若在干燥環(huán)境中還要上升1個數(shù)量級。表2為相對濕度對與人體活動帶電的關(guān)系。人體帶電后觸摸到地線，會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，人體就會產(chǎn)生不同程度的電擊感反應(yīng)，其反應(yīng)的程度稱為電擊感度。表3為不同靜電壓放電過程中人體的電擊感度。(2)化纖或棉制工作服與

5、工作臺面、坐椅摩擦?xí)r，可在服裝表面產(chǎn)生6000V以上的靜電電壓，并使人體帶電，此時與器件接觸時，會導(dǎo)致放電，容易損壞器件。(3)橡膠或塑料鞋底的絕緣電阻高達1013，當與地面摩擦?xí)r產(chǎn)生靜電，并使人體帶電。(4)樹脂、漆膜、塑料膜封裝的器件放人包裝中運輸時，器件表面與包裝材料摩擦能產(chǎn)生幾百伏的靜電電壓，對敏感器件放電。(5)用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚內(nèi)乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、樹脂等高分子材料制作的各種包裝、料盒、周轉(zhuǎn)箱、PCB架等都可能因摩擦、沖擊產(chǎn)生1-35KV靜電電壓，對敏感藉件放電。(6)普通工作臺面，受到摩擦產(chǎn)生靜電。(7)混凝土、打臘拋光地板、橡膠板等絕

6、緣地面的絕緣電阻高，人體上的靜電荷不易泄漏。(8)電子生產(chǎn)設(shè)備和工具方面：例如電烙鐵、波峰焊機、再流焊爐、貼裝機、調(diào)試和檢測等設(shè)備內(nèi)的高壓變壓器、交盲流電路都會在設(shè)備卜感應(yīng)出靜電。如果設(shè)備靜電泄放措施不好，都會引起敏感器件在制造過程中失效。烘箱內(nèi)熱空氣循環(huán)流動與箱體摩擦、CO2低溫箱冷卻箱內(nèi)的CO2蒸汽均會可產(chǎn)生大量的靜電荷。4靜電防護原理電子產(chǎn)品制造中，不產(chǎn)生靜電是不可能的。產(chǎn)生靜電不是危害所在，其危害所在于靜電積聚以及由此產(chǎn)生的靜電放電。靜電防護的核心是“靜心消除”。靜電防護原理：(1)對可能產(chǎn)生靜電的地方要防止靜電積聚。采取措施在安全范圍內(nèi)。(2)對已經(jīng)存在的靜電積聚迅速消除掉，即時釋放

7、。5靜電防護方法(1)使用防靜電材料：金屬是導(dǎo)體，因?qū)w的漏放電流大，會損壞器件。另外由于絕緣材料容易產(chǎn)生摩擦起電，因此不能采用金屬和絕緣材料作防靜電材料。而是采用表面電阻l105cm以下的所謂靜電導(dǎo)體，以及表面電阻1105-1108cm的靜電亞導(dǎo)體作為防靜電材料。例如常用的靜電防護材料是在橡膠中混入導(dǎo)電碳黑來實現(xiàn)的，將表面電阻控制在1106cm以下。(2)泄漏與接地：對可能產(chǎn)生或已經(jīng)產(chǎn)生靜電的部位進行接地，提供靜電釋放通道。采用埋大地線的方法建立“獨立”地線。使地線與大地之間的電阻10。(參見GBJl79或SJT106941996)靜電防護材料接地方法：將靜電防護材料(如于作臺面墊、地墊、防

8、靜電腕帶等)通過1M的電阻接到通向獨立大地線的導(dǎo)體上(參見SJT10630-1995)。串接1M電阻是為了確保對地泄放5mA的電流，稱為軟接地。設(shè)備外殼和靜電屏蔽罩通常是直接接地，稱為硬接地。IPC-A-610C標準中推薦的防靜電工作臺接地方法如圖1。(3)導(dǎo)體帶靜電的消除：導(dǎo)體上的靜電可以用接地的方法使靜電泄漏到大地。放電體卜的電壓與釋放時間可用下式表示：UT=U0L1/RC式中UT-T時刻的電壓(V)U0一起始電壓(V)R-等效電阻()C-導(dǎo)體等效電容(pf)一般要求在1秒內(nèi)將靜電泄漏。即1秒內(nèi)將電壓降至1OOV以下的安全區(qū)。這樣可以防止泄漏速度過快、泄漏電流過大對SSD造成損壞。若U0=

9、500V，C=200pf，想在1秒內(nèi)使UT達到100V，則要求R=128109。因此靜電防護系統(tǒng)中通常用1M的限流電阻，將泄放電流限制在5mA以下。這是為操作安全設(shè)計的。如果操作人員在靜電防護系統(tǒng)中，不小心觸及到220V工業(yè)電壓，也不會帶來危險。(4)非導(dǎo)體帶靜電的消除：對于絕緣體上的靜電，由于電荷不能在絕緣體上流動，因此不能用接地的方法消除靜電?？刹捎靡韵麓胧?a)使用離子風(fēng)機離子風(fēng)機產(chǎn)生正、負離子，可以中和靜電源的靜電。可設(shè)置在空間和貼裝機貼片頭附近。(b)使用靜電消除劑靜電消除劑屬于表面活性劑。可用靜電消除劑檫洗儀器和物體表面，能迅速消除物體表面的靜電。(c)控制環(huán)境濕度增加濕度可提高

10、非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率，使物體表面不易積聚靜電。例如北方干燥環(huán)境可采取加濕通風(fēng)的措施。(d)采用靜電屏蔽對易產(chǎn)生靜電的設(shè)備可采用屏蔽罩(籠)，并將屏蔽罩（籠）有效接地。(5)工藝控制法：為了在電子產(chǎn)品制造中盡量少的產(chǎn)生靜電,控制靜電荷積聚，對已經(jīng)存在的靜電積聚迅速消除掉，即時釋放，應(yīng)從廠房設(shè)計、設(shè)備安裝、操作、管理制度等方面采取有效措施。6靜電防護器材(1)人體防靜電系統(tǒng)包括防靜電腕帶、工作服、帽、手套、鞋、襪等(2)防靜電地面包括防靜電水磨石地面、防靜電橡膠地面、PVC防靜電塑料地板、防靜電地毯、防靜電活動地板等。(3)防靜電操作系列：包括防靜電：I：作臺墊、防靜電包裝袋、防靜電物流小車、防

11、靜電烙鐵及工具等。7靜電測量儀器(1)靜電場測試儀：用于測量臺面、地面等表面電阻值。平面結(jié)構(gòu)場合和非平面場合要選擇不同規(guī)格的測量儀。(2)腕帶測試儀：測量腕帶是否有效。(3)人體靜電測試儀：用于測量人體攜帶的靜電量，人體雙腳之間的阻抗，測量人體之間的靜電差,腕帶、接地插頭、工作服等是否阻護有效。還可以作為入門放電，把人體靜電隔在車間之外。(4)兆歐表：用于測量所有導(dǎo)電型、抗靜電型及靜電泄放型表面的阻抗或電阻。8電子產(chǎn)品制造中防靜電技術(shù)指標要求(1)防靜電地極接地電阻10。(2)地面或地墊：表面電阻值105-1010;摩擦電壓100V。(3)墻壁：電阻值5104-109。(4)工作臺面或墊：表面

12、電阻值106-109；摩擦電壓100V；對地系統(tǒng)電阻106-108。(5)工作椅面對腳輪電阻106-108。(6)工作服、帽、手套摩擦電壓300V；鞋底摩擦電壓100V。(7)腕帶連接電纜電阻1M；佩帶腕帶時系統(tǒng)電阻1-1OM。腳跟帶(鞋束)系統(tǒng)電阻05105-108。(8)物流車臺面對車輪系統(tǒng)電阻106-109。(9)料盒、周轉(zhuǎn)箱、PCB架等物流傳遞器具一表面電阻值103-108;摩擦電壓100V。(10)包裝代、盒一摩擦電壓100V。(11)人體綜合電阻106-108。9電子產(chǎn)品制造中防靜電措施及靜電作業(yè)區(qū)(點)的一般要求SMT生產(chǎn)設(shè)備必須接地良好，貼裝機應(yīng)采用三相無線制接地法并獨立接地。

13、生產(chǎn)場所的地面、工作臺面墊、坐椅等均應(yīng)符合防靜電要求。車間內(nèi)保持恒溫、恒濕的環(huán)境。應(yīng)配備防靜電料盒、周轉(zhuǎn)箱、PCB架、物流小車、防靜電包裝帶、防靜電腕帶、防靜電烙鐵及工具等設(shè)施。(1)根據(jù)防靜電要求設(shè)置防靜電區(qū)域，并有明顯的防靜電警示標志。按作業(yè)區(qū)所使用器件的靜電敏感程度分成1、2、3級，根據(jù)不同級別制訂不同的防護措施。1級靜電敏感程度范圍：0-1999V2級靜電敏感程度范圍：2000-3999V3級靜電敏感程度范圍：4000-15999V16000V以上是非靜電敏感程產(chǎn)品。(2)靜電安全區(qū)(點)的室溫為233，相對濕度為45-70RH。禁止在低于30的環(huán)境內(nèi)操作SSD(靜電敏感元器件)。(3

14、)定期測量地面、桌面、周轉(zhuǎn)箱等表面電阻值。(4)靜電安全區(qū)(點)的工作臺上禁止放置非生產(chǎn)物品，如餐具、茶具、提包、毛織物、報紙、橡膠手套等。(5)工作人員進入防靜電區(qū)域，需放電。操作人員進行操作時，必須穿工作服和防靜電鞋、襪。每次上崗操作前必須作靜電防護安全性檢查,合格后才能生產(chǎn)。(6)操作時要戴防靜電腕帶，每天測量腕帶是否有效。(7)測試SSD時應(yīng)從包裝盒、管、盤中取一塊，測一塊,放一塊，不要堆在桌子上。經(jīng)測試不合格器件應(yīng)退庫。(8)加電測試時必須遵循加電和去電順序：低電壓高電壓信號電壓的順序進行。去電順序與此相反。同時注意電源極性不可顛倒，電源電壓不得超過額定值。(9)檢驗人員應(yīng)熟悉SSD

15、的型號、品種、測試知識，了解靜電保護的基本知識。10靜電敏感元器件(SSD)運輸、存儲、使用要求(1)SSD運輸過程中不得掉落在地，不得任意脫離包裝。(2)存放SSD的庫房相對濕度：30-40RH。(3)SSD存放過程中保持原包裝，若須更換包裝時，要使用具有防靜電性能的容器。(4)庫房里，在放置SSD器件的位置上應(yīng)貼有防靜電專用標簽。(5)發(fā)放SSD器件時應(yīng)用目測的方法，在SSD器件的原包裝內(nèi)清點數(shù)量。(6)對EPROM進行寫、擦及信息保護操作時，應(yīng)將寫入器擦除器充分接地，要帶防靜電手鐲。(7)裝配、焊接、修板、調(diào)試等操作人員都必須嚴格按照靜電防護要求進行操作。(8)測試、檢驗合格的印制電路板

16、在封裝前應(yīng)用離子噴槍噴射一次，以消除可能積聚的靜電荷。11防靜電工作區(qū)的管理與維護(1)制訂防靜電管理制度，并有專人負責(zé)。(2)備用防靜電工作服、鞋、手鐲等個人用品以備外來人員使用。(3)定期維護、檢查防靜電設(shè)施的有效性。(4)腕帶每周(或天)檢查一次。(5)桌墊、地墊的接地性、靜電消除器的性能每月檢查一次。(6)防靜電元器件架、印制板架、周轉(zhuǎn)箱；運輸車、桌墊、地墊的防靜電性能每六個月檢查次。HYPERLINK/blog/article.php?tid=3603電子產(chǎn)品制造防靜電系統(tǒng)測試方法作者:HYPERLINK/blog/blog.php?uid=2lfq發(fā)表日期:2007-06-0515

17、:20HYPERLINKjavascript:o/blog/article.php?tid=3603復(fù)制鏈接本標準與電子行業(yè)標準SJT105331994電子設(shè)備制造防靜電技術(shù)要求及SJT106301995電子元器件制造防靜電技術(shù)要求兩項標準配套使用。本標準圖樣所占篇幅較大，集中列在標準條文之后。本標準的附錄A是提示的附錄。本標準由電子工業(yè)部標準化研究所歸口。本標準起草單位：國營北京有線電總廠、電子工業(yè)部標準化研究所、國營前鋒無線電儀器廠。本標準主要起草人：穆祥鎮(zhèn)、袁寶貴、陳曉雄、李善貞、張清海。1范圍本標準規(guī)定了電子產(chǎn)品制造過程中防靜電系統(tǒng)的測試方法。本標準適用于電子設(shè)備、元器件等產(chǎn)品制造過程

18、中防靜電系統(tǒng)(包括：地面、墻壁、工作臺、工作椅、工位器具、物流傳遞器具、包裝袋、防靜電腕帶、離子風(fēng)機、人員、服裝等)的測試。2引用標準下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構(gòu)成為本標準的條文。在標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應(yīng)探討使用下列標準最新版本的可能性。GB282887逐批檢查計數(shù)抽樣程序及抽樣表(適用于連續(xù)批的檢查)SJT105331994電子設(shè)備制造防靜電技術(shù)要求SJT106301995電子元器件制造防靜電技術(shù)要求3定義本標準采用以下定義。3.1系統(tǒng)接地電阻resistanceofgroundingsystem在防靜電接地系統(tǒng)中，接地電阻的總和

19、。對地限流電阻規(guī)定為1M。3.2測試點testpoint測試時，所選定放置測試電極(或表筆)的部位。4一般要求4.1測試依據(jù)按SJT10533及SJT10630。4.2測試條件全部測試均在生產(chǎn)場地內(nèi)進行，環(huán)境溫度2025，相對濕度4060。4.3測試儀器測試儀器包括：非接觸式靜電電壓表、地電阻測量儀、500VDC兆歐表、萬用表、腕帶測試儀、人體綜合電阻測試儀、離子風(fēng)機測試裝置等。所使用的儀器精度不低于2.5級，均應(yīng)在計量檢定有效期內(nèi)。允許使用符合測試要求的類似儀表。.4測試技術(shù)指標見附錄A(提示的附錄)。5摩擦起電電壓測試5.1使用非接觸式靜電電壓表測量。5.2測試時手持干燥布料(選用純棉或防

20、靜電面料)，以頻數(shù)約120次min，手掌適當施加壓力，單向摩擦被測件某一部位20次，按靜電電壓表使用方法立即接近摩擦部位，觀察儀表顯示數(shù)值。反復(fù)測試5次取平均值。5.3對生產(chǎn)場地防靜電設(shè)施進行摩擦起電電壓總體效果測試，包括：地面(地墊)、墻壁、窗簾、工作臺(臺墊)、工作椅、貨架、工位器具、物流傳遞器具、包裝袋(盒)、工作服(工作帽、手套)、工作鞋等。6電阻測試6.1防靜電地極6.1.1按圖1所示，使用接地電阻測量儀測試防靜電地極的接地電阻。6.1.2測試步驟：a)將被測地極用導(dǎo)線接于儀器端子E；b)在相同直線方向20m、40m潮濕土地處，分別插入電位探測針及電流探測針，各接于儀器端子P、C；c

21、)設(shè)置“倍率盤”倍數(shù)；d)自緩至快搖動儀器手柄，達到約120rmin，調(diào)整“測量標度盤”，指針指于零位時，讀數(shù)乘以倍率標度，即為接地電阻值；e)按測試步驟c、d反復(fù)測試35次，取平均值。6.2地面6.2.1按圖2所示，劃分測試網(wǎng)格。6.2.2按圖3所示，隨機選定測試點。6.2.3按GB282887中4.8規(guī)定的抽樣程序，將待測地面全部網(wǎng)格看做樣本大小(批量范圍)，以一般檢查水平，確定樣本大小字碼；再用“正常檢查一次抽樣方案”。6.2.4以合格質(zhì)量水平(AQL)為6.5，決定抽樣樣本大小字碼，查表得出Ac、Re。按圖4所示，測試地面表面電阻。6.2.5以合格質(zhì)量水平(AQL)為10，決定抽樣樣本

22、大小字碼，查表得出Ac、Re。按圖5所示，測試地面對地極母線電阻。6.3地墊(工作臺墊)6.3.1按圖6a所示，測試表面電阻。6.3.2按圖6b所示，測試體積電阻。6.4工作臺隨機選定測試點，每個工作臺不得少于3點。6.4.1按圖6a所示，測試工作臺面表面電阻。6.4.2按圖7所示，測試工作臺面對腕帶插孔電阻。6.4.3按圖8所示，測試工作臺面對地系統(tǒng)電阻。6.5工作椅隨機選定測試點，每把工作椅不得少于5點。6.5.1按圖9所示，測試椅面對腳輪的電阻。6.5.2按圖10所示，測試椅面與靠背間電阻。6.6工作鞋按圖11所示，測試鞋底體積電阻。6.7工位器具及物流傳遞器具按圖12所示，測試容器表面

23、電阻和體積電阻。6.8物流車按圖13所示，測試車臺面對車輪系統(tǒng)電阻。6.9腕帶6.9.1按圖14所示，測試腕帶內(nèi)表面對電纜扣電阻。6.9.2按圖15所示，測試連接電纜系統(tǒng)電阻。6.9.3按圖16所示，用腕帶測試儀測試佩戴腕帶時系統(tǒng)電阻。6.10腳跟帶(鞋束)按圖17所示，測試腳跟帶系統(tǒng)電阻。6.11人體綜合電阻被檢測人員應(yīng)穿工作服、工作鞋，按圖18所示，測試人體綜合電阻。7其它測試使用專用儀器測試離子風(fēng)機的中和靜電性能HYPERLINK/blog/article.php?tid=3604電子行業(yè)防靜電措施作者:HYPERLINK/blog/blog.php?uid=2lfq發(fā)表日期:2007-

24、06-0515:21HYPERLINKjavascript:o/blog/article.php?tid=3604復(fù)制鏈接生活,生產(chǎn)中靜電可謂無處不在,無時不在,從舉手投足間服裝的磨擦,到干燥空氣的流動,都是靜電產(chǎn)生的青萍之末.如果條件適宜,發(fā)端乎幾伏,登峰造極于幾百上千伏,瞬間亦可實現(xiàn).這些都對CMOS等靜電敏感電路造成極大威脅,更不待說設(shè)備漏電造成的危害了,故電子行業(yè)無不將靜電當成大敵,盡一切努力將之柜之門外.靜電是相對于“動電”,即導(dǎo)體中的流動電荷而言,是一般情況下不流動的電荷.多由絕緣體物體間互相磨擦或干燥空氣與絕緣物磨擦產(chǎn)生.當它能量積累到一定程度,防礙它中和的絕緣體再也阻擋不住時,

25、即發(fā)生劇烈放電,即靜電放電(ESD),這時的最高電壓可達幾千乃至幾萬伏.勢必對靜電敏感組件造成損害(見表1表2)表1生產(chǎn)現(xiàn)場易產(chǎn)生的靜電電壓.生產(chǎn)場合靜電電壓濕度1020%濕度6590%在地毯上走動時35000V1500V在乙烯樹脂地板上走動時12000V250V手拿乙烯塑料袋裝入器件時7000V600V在流水線工位接觸聚酯塑袋時20000V1200V在操作工位與聚胺酯類接觸時18000V1500V表2靜電對部分電子器件的擊穿電壓.器件類型EOS/ESD的最小敏感度(以靜電電壓V表示)VMOSMOSFET砷化鎵FETEPROMJFETSAW(聲表面波濾波器)運算放大器CMOS肖特基二極管SMD

26、薄膜電阻器雙極型晶體管射極耦合邏輯電路可控硅肖特基TTL301800100200100300100以上140700015050019025002503000300250030030003807800500150068010001002500雷電是氣流與云層中水滴磨擦產(chǎn)生的高壓靜電放電而形成,高壓帶電云層經(jīng)過建筑物附近時,可由避雷針的尖端放電效應(yīng)中和掉一部分電荷;當云層中電荷量太大,或云層移動太快而來不及全部中和時,將通過避雷針劇烈放電形成雷擊.這兩種情況下,尤其是雷擊時,整個建筑物及附近地面都是帶電的,雷擊的危害主要是直擊雷和雷電感應(yīng).由于人在建筑物中處于等電位狀態(tài),象鳥兒落在高壓線上一樣,所

27、以一般不會受到雷擊.但雷電感應(yīng)(超高壓靜電感應(yīng)和強電磁感應(yīng))會對靜電敏感器件造成損害.設(shè)備漏電,尤其是不會對人造成觸電傷害的徽小漏電并不屬于靜電.雖然大多數(shù)情況下人們幾乎感覺不到,但由于其普遍性(任何電器設(shè)備多少總有些漏電)和高內(nèi)阻的特點,產(chǎn)生最高近似于電源電壓(100400V),時間很短的尖峰電脈沖,仍足以對靜電敏感器件造成電氣過載(EOS)損害.所以也是靜電防護體系中極為重要的一個方面.靜電放電(ESD)及電氣過載(EOS)對電子元器件造成損害的主要機理有:熱二次擊穿;金屬鍍層熔融;介質(zhì)擊穿;氣弧放電;表面擊穿;體擊穿等等。見附表3元器件類別元器件組成部分失效機理失效標志MOS結(jié)構(gòu)MOSF

28、ET(分立)MOS集成數(shù)字集成線性集成混合電路電壓引起的介質(zhì)擊穿和接著發(fā)生的大電流現(xiàn)象短路漏電大半導(dǎo)體結(jié)二極管(PN.PIN肖特基)雙極晶體管結(jié)型場效應(yīng)管可控硅雙極型集成電路,MOSFET和MOS集成電路電過剩能量和過熱引起的微等離子體二次擊穿和微擴散由Si和AL的擴散引起電流束增大(電熱遷移)失效薄膜電阻器混合集成電路(厚膜、薄膜)電阻單片集成電路薄膜電阻器密封薄膜電阻器介質(zhì)擊穿,與電壓有關(guān)的電流通路與焦爾熱量有關(guān)的微電流通路的破壞電阻漂移金屬化條混合IC單片IC梳狀覆蓋式晶體管與焦爾熱能量有關(guān)的金屬燒毀開路場效應(yīng)結(jié)構(gòu)和非導(dǎo)電性蓋板存貯器EPROM等由于ESD使正離子與表面積壘.引起表面反型

29、或柵閥值電壓漂移性能退化、失效壓晶體管晶振聲表面波電壓過高產(chǎn)生的機械力使晶體破裂性能退化、失效電極閥的間距較小部位聲表面波器件IC內(nèi)各種微電路電孤放電使電極材料熔融性能退化、失效防靜電應(yīng)以防止和抑制靜電荷的產(chǎn)生,積聚,并迅速安全有效地消除已產(chǎn)生的靜電荷為基本原則.但防靜電諸多措施實為一套系統(tǒng)工程,一個環(huán)節(jié)的疏漏可能就有千里之堤潰于蟻穴之臾,不可不慎.1.防靜電地線的埋設(shè):(1).廠房建筑物的避雷針一般與建筑物鋼筋混凝土焊接在一起妥善接地,當雷擊發(fā)生時,接地點乃至整個大樓的地面都將成為高壓大電流的泄放點,一般認為在泄放接地點20M范圍內(nèi)都會有跨步電壓產(chǎn)生,即在此范圍內(nèi)不再是理想零電位.另外,三相

30、供電的零線由于不可能絕對平衡而也會有不平衡電流產(chǎn)生并流入零線的接地點,故防靜電地線的埋設(shè)點應(yīng)距建筑物和設(shè)備地20米以外.(見圖一)(2).埋設(shè)方法:為保證接地的可靠,致少應(yīng)有三點以上接地,即每隔5m挖深1.5m以上坑,將2m以上鐵管或角鐵打入坑內(nèi)(即角鐵插入地下2m以上),再用3mm厚銅排將這三處焊接在一起,用16絕緣銅芯線焊上引入室內(nèi)為干線.(3).坑內(nèi)施以適量木炭粉和工業(yè)鹽,以增加土壤導(dǎo)電性,填埋后用接地電阻測試儀測量,接地電阻應(yīng)4.(見圖2)且每年至少測試一次。2.防靜電地線的鋪設(shè)和測試:(1).防靜電地線全部使用6多股銅芯絕緣線,每樓層或適當區(qū)段用銅排或40A以上開關(guān),閘刀與主干線相連

31、,以利檢查維修.(2).防靜電地線纜應(yīng)與設(shè)備外殼,工作臺鐵架,工作燈架等良好絕緣,防止短路,搭連或破皮連接.(3).于分段銅排或開關(guān)的干線端,另鋪一條檢查線.(1.52即可),每車間設(shè)23檢查點,固定好,標識清楚.(4).測量:使用指針式萬用表,電阻檔.a).各防靜電測試點與防靜電地線間電阻515,理想應(yīng)為0.但實際測得為2導(dǎo)線從測試點到總結(jié)點電阻6,導(dǎo)線從總結(jié)點到被測點電阻之和,這一值約5-15且基本不變,如測量結(jié)果趨于無窮大,是為防靜電地線或測量線有一條斷線,應(yīng)及時修好.b).防靜電地與設(shè)備地間電阻,這一阻值為防靜電地線本身線阻設(shè)備地線本身線阻兩地線間地電阻組成.但兩接地線間由于地面干濕程

32、度,地電流影響等十分復(fù)雜,尤其地電流,每時每刻大小方向頻率等都在變,且主要決定測量結(jié)果,故只能用指針表測量,且其值從十幾歐到幾百K都算正常,僅說明兩地間未短路也未開路即可.3.防靜電地板(見圖4):最規(guī)范的防靜電地板是類似防靜電橡膠的復(fù)合結(jié)構(gòu),下層為導(dǎo)電層與防靜電地連在一起,上層為絕緣防靜電產(chǎn)生層,不會因行走的磨擦產(chǎn)生靜電.鋪設(shè)時導(dǎo)電層應(yīng)用絕緣墊與建筑物地面和墻壁隔開,防止雷擊時地板帶靜電,并將導(dǎo)電層通過1M20W電阻與防靜電地接好.起到靜電屏蔽和電磁屏蔽作用.這種地板造價太高,但可以有效防止雷電的各種危害和靜電產(chǎn)生.一般電子廠多用簡易防靜電地板(僅有絕緣防靜電產(chǎn)生層多為涂料或地板膠),直接鋪

33、在建筑物地面上,大大降低造價,且也可起到防行走產(chǎn)生的靜電作用.但對雷擊產(chǎn)生的超高壓靜電感應(yīng)和強電磁感應(yīng)防護作用較差.4.防靜電工作臺面:如圖4防靜電橡膠綠色面為防靜電產(chǎn)生層,電阻較大,表面電阻1081010.防靜電橡膠的黑色面電阻較小,表面電阻104106,與綠色面良好連接,可保妥善接地.起靜電屏蔽和泄放作用.可通過扣式連接,由專用靜電手環(huán)導(dǎo)線(內(nèi)含1M電阻)接地.或在絕緣臺面上放0.2mm厚鐵板或銅箔,焊好導(dǎo)線通過1M電阻連接到靜電地線,然后鋪平防靜電橡膠(黑面向下,貼緊導(dǎo)電片).該1M電阻同樣起提供靜電泄放通路,防止過速放電打火和隔離的作用.甚至坐椅(凳)也應(yīng)引起重視,多數(shù)生產(chǎn)線上使用普通

34、塑料凳,極易與衣物摩擦產(chǎn)生靜電,有條件應(yīng)采用防靜電椅,并通過1M電阻接靜電地,至少要將塑料凳用防靜電布料套上.5.電烙鐵,小錫爐,測試儀器等用電設(shè)備的接地與測試:電烙鐵,小錫爐測試儀器等必須用三端插頭妥善接設(shè)備地,做到并不難,但由于經(jīng)常發(fā)生如:插座接地端松脫,斷線,烙鐵頭因氧化而與外殼(接設(shè)備地)斷開等現(xiàn)象,故應(yīng)每班次檢測,可用自制簡易通斷指示燈測試,發(fā)現(xiàn)問題立即更換.6.防靜電服(衣,鞋,手套等):所謂防靜電服,是用特殊合成纖維織成布料,一般情況下揉搓磨擦不會產(chǎn)生靜電.但它不是靜電屏蔽服,它不能消除身上其它衣料產(chǎn)生的靜電.故正確穿著應(yīng)是里面只著一件襯衣或內(nèi)衣,外著防靜電服.冬季內(nèi)穿多件化纖類

35、,毛類衣物穿著防靜電服也無大用.所以做好控制環(huán)境溫度,濕度,戴好靜電手環(huán)比著靜電服重要.防靜電手套則起防止靜電產(chǎn)生;隔離手與產(chǎn)品(絕緣);防止汗?jié)n污染產(chǎn)品等多重作用,是必用的.7.防靜電手環(huán):防靜電手環(huán)是由緊貼手腕的不銹鋼外殼通過線內(nèi)1M電阻由導(dǎo)線,鐵夾接地.目的是既要隨時泄放掉人體上的靜電,又要防止快速放電產(chǎn)生的火花,對靜電敏感器件造成損害,并起隔離作用.而斷線或接觸不良會使靜電手環(huán)形同虛設(shè).所謂無線手環(huán)實際起不到泄放人體攜帶的靜電荷作用。(1).規(guī)范靜電手環(huán)佩戴,夾持方法:a.靜電手環(huán)不銹鋼殼應(yīng)戴在左手腕內(nèi)側(cè),此處接觸電阻最小.b.要與皮膚緊密接觸,不得松馳,不得隔以衣物.c.鱷魚夾應(yīng)用根

36、部夾持靜電地線裸露部份,而不應(yīng)使用前端齒部夾持.d.下班或行走時,操作員可摘下手環(huán),流動人員(干部,品管)應(yīng)取下夾子,將聯(lián)機繞在手腕上,以便流動使用.(2).靜電環(huán)應(yīng)每班上午,下午各測一次并記錄,松緊以通過測試為準,不合格的應(yīng)立即調(diào)整或更換.(3).不準佩戴無線手環(huán).8.加裝離子風(fēng)扇:波峰爐預(yù)熱部份溫度為80120,在這樣高溫干燥熱風(fēng)吹佛下極易產(chǎn)生靜電.離子風(fēng)扇是由高壓將空氣電離成正負離子,由風(fēng)扇將含大量正負離子的空氣吹入爐內(nèi),以中和PCB及組件上因高溫?zé)犸L(fēng)產(chǎn)生的靜電.故波峰爐入口應(yīng)加裝離子風(fēng)扇.防靜電工作區(qū)入口處,傳送帶起點或上方也可根據(jù)實際需要加裝離子風(fēng)扇.9.傳送帶加裝防靜電清潔輥:自制

37、簡易裝置:將長度略小于傳送帶寬度的硬塑管纏上毛巾布(應(yīng)較平整),沾濕后中間穿以鐵棍(做軸)固定于傳送帶兩端,并用可樂瓶灌水后彷醫(yī)院吊瓶方法不斷加濕,傳送帶開動時輥在自重下隨傳送帶轉(zhuǎn)動,起清潔,加濕防靜電作用.這種簡易自制裝置可在一定場合下起到傳送帶離子風(fēng)扇的作用.10.PCB在流水線上(主要指DIP后補焊,測試,裝配等工序)即應(yīng)下墊防靜電海棉墊,防止產(chǎn)生靜電和板面刮傷.工序間轉(zhuǎn)運應(yīng)用防靜電板卡儲運車或卡箱.(其表面電阻106以下),通過1M電阻妥善接靜電地.分清靜電屏蔽材料(袋)和防靜電材料(袋)很重要,防靜電材料(袋、墊)多為粉紅色,僅用來作為靜電敏感器件的廉價墊襯和中介包裝物,它只是自身不易產(chǎn)生靜電而已,如果有靜電放電發(fā)生,則能穿過這些防靜電材料造成危害.靜電屏蔽包裝多為銀色、黑色、灰色,有鋁箔形不透明和黑色、