浅谈电子制造过程中的静电及静电防护

浅谈电子制造过程中的静电及静电防备前言ESD(ElectrostaticDischarge）即静电开释：两个带不一样静电电平的物体，经过直接接触或静电电场的作用会使两物体的静电电荷发生位移,当静电电场达到必定能量，之间的介质被击穿而产生放电，这就是ESD的全过程。因为生活中静电无处不在,所以ESD也常常发生。我们能够按以下描绘简单判断ESD的强弱，当放电电压低于3kV时，ESD过程会发生但我们不会感觉到,电压大于3kV时,人体有稍微麻麻的感觉，当电压大于6kV时，我们会听到＆quot；劈啪＆quot；的放电声,而当电压大于8kV时，同时还会陪伴快速的电弧火花出现。跟着科学技术的飞快发展，电子、通讯、航天航空等高新家产的快速兴起，特别是电子仪器仪表和设备等电子产品日益小型化、多功能及智能化。高密度集成电路已成为电子工业对上述要求中不行缺乏的器件.这种器件拥有线间距短、线细、集成度高、运算速度快、低功率和输入阻抗高的特色,因此致使这种器件对静电愈来愈敏感。静电放电是导致元器件击穿危害和对电子设备的运转产生扰乱的主要原由。在电子产品的生产中,从元器件的预办理、安装、焊接、冲洗、至单板测试、总测、直到包装、储藏、发送等工序，都可能产生对器件的静电放电击穿危害。所以，静电防备显得愈来愈重要.静电作为一种自然现象，不让它产生几乎是不行能的，可是，把它的存在控制在危险的水平下，使其造成的损失尽可能减小，则是能够做获得的。有效地进行静电防备与控制，依靠于对静电现象的认识和对其发生、存在、除去的控制;依靠于掌握和认识静电与环境条件的关系性和静电发生的规律。2静电的产生在电子组装工业中，产生静电的主要门路为：摩擦、感觉和传导。2。1摩擦在平时生活中,任何两个不一样材质的物体接触后再分别，即可产生静电，而产生静电的最一般方法,就是摩擦生电。资料的绝缘性越好，越简单产生摩擦生电。此外，任何两种不一样物质的物体接触后再分别，也能产生静电。2.2感觉针对导电资料而言，因电子能在它的表面自由流动，如将其置于一电场中，因为同性相斥，异性相吸,正负电子就会转移。2.3传导针对导电资料而言，因电子能在它的表面自由流动,如与带电物体接触，将发生电荷转移.3静电对电子产品的危害静电对电子产品的危害有多种形式，并拥有自己的特色。3.1．静电危害的形式静电的基本物理特征为：吸引或排挤，与大地有电位差,会产生放电电流。这三种特征能对电子元器件产生三种影响:(1）静电吸附尘埃,降低元器件绝缘电阻(缩短寿命)。（2)静电开释(ESD)破坏,造成电子元件不可以工作。表1列出了一些常有电子元器件所能承受静电破坏的静电电压，从表中能够看出大多数器件的静电破坏电压都在几百至几千伏,而在干燥的环境中人活动所产生的静电可达几千伏到几万伏。图2是一个CMOS器件和一个双极型器件在遇到ESD损害后芯片内部的容颜像；（3)静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏／米）频谱极宽（从几十兆到几千兆)，对电子产品造成扰乱甚至破坏(电磁扰乱)。这3种形式对元器件造成的损害，既可能是永远性的（如功能丧失，不可以恢复)，也可能是暂时性的（如静电放电产生的扰乱使功能暂时丧失）；既可能是突发无效，也可能是潜伏无效。此中静电开释（ESD)事件是造成元器件损害最常有和最主要的原由。3。2静电危害的特色相关于其余应力,静电对电子产品危害存在以下一些特色：（1)隐蔽性。人体不可以直接感知静电除非发生静电放电，可是发生静电放电人体也不必定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2～3kV，所以静电拥有隐蔽性。（2)潜伏性。即器件在遇到ESD应力后其实不立刻失效，而会在使用过程中渐渐退化或忽然无效。这时的器件是"带伤工作＆quot；.这是人们对静电危害认识不够的一个主要原由。实质上,静电放电对元器件损害的潜伏性和积累效应会严重地影响元器件的使用靠谱性。因为潜伏损害的器件没法鉴识和剔除,一旦在上机应用时无效，造成的损失就更大.而防止或减少这种损失的最好方法就是采纳静电防备举措，使元器件防止静电放电的危害。(3)随机性.电子元件什么状况下会遭到静电破坏呢?能够这么说，从一个元件产生此后，向来到它破坏从前，全部的过程都遇到静电的威迫，而这些静电的产生也拥有随机性,其破坏也拥有随机性。（4）复杂性。静电放电损害的无效剖析工作，因电子产品的精、细、细小的构造特色而费时、费事、花钱，要求较高的技术并常常需要使用一些高精细仪器。即便这样，有些静电损害现象也难以与其余原由造成的损害加以差别，令人误把静电损害无效看作其余无效。这在对静电放电危害未充分认识从前,常常归因于初期无效或状况不明的无效,进而不自觉地掩饰了无效的真切原由。所以静电对电子器件损害的剖析拥有复杂性。3.3可能产生静电危害的制造过程元器件从生产到使用的整体过程中都可能遭到静电损害，依各阶段的可分为：（1)元器件制造过程；(2)印刷电路板生产过程；(3)设备制造过程；(4)设备使用过程；（5)设备维修过程。在整个过程中，每一个阶段中的每一个小步骤，元件都可能遭到静电的影响，而实质上，最主要而又简单大意的一点倒是在元器件的传递与运输的过程。在这整个过程中，不只包装因挪动简单产生静电外，并且整个包装容易裸露在外界电场（如经过高压设备邻近，工人挪动屡次、车辆快速挪动等）而遇到破坏，所以传递与运输过程需要特别注意以减少损失，防止无谓之纠葛。所以，从元器件的制造、使用到维修的任一环节都有可能发生静电危害。4静电防备静电防备的基来源则是:(1)克制静电荷的聚集；（2)快速、安全、有效地除去已经产生的静电荷。4.1接地接地就是直接将静电经过一条导线的连结泄放到大地，这是防静电举措中最直接最有效的方法，关于导体往常用接地的方法，若有绳防静电手段带、地板及工作台面接地等。接地通过以下方法实行：（1)人体经过手段带接地；（2)人体经过防静电鞋(或鞋带)和防静电地板接地；（3）工作台面接地;(4）测试仪器，工具夹，烙铁接地；（5）防静电地板，地（台)垫接地;（6)防静电周转车，箱，架接地;(7）防静电椅接地。4.2静电障蔽静电敏感元件在储藏或运输过程中会裸露于有静电的地区中，用静电障蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响，最往常的方法是用静电障蔽袋和防静电周转箱作为保护.此外防静电衣对人体的衣服拥有必定的障蔽作用。4。3离子中和绝缘体常常是易产生静电,对绝缘体静电的除去,用接地方法是无效的，往常采纳的方法是离子中和(部分采纳障蔽)，即在工作环境顶用离子风机等，供给一等电位的工作地区。5静电防备材料与静电防备设备所以在防静电资料和防静电设备中，均是按这3种方式派生出来的产品,可分为防静电仪表，接地系统类防静电产品，障蔽类防静电包装，运输及储藏防静电材料，中和类静电除去设备，以及其余防静电用品。5.1防静电仪表(1)手段带／脚腕带／防静电鞋综合检测仪用途:检测手段带，脚腕带，防静电鞋能否切合要求；（2)测试脚带及防静电鞋时，需增添一块金属板及仪表连结的导线;(3）除静电离子风机检测仪用途：按期对离子风机均衡度和衰减时间进行检测及校验以保证离子风机工作在安全的指标范围；（4）静电场测试仪用途：丈量静电场以反应静电的存在，以电压形式读数，用来测试环境的静电强度。一般受环境影响和静电瞬时特征,很难真切反应实质状况;(5）静电障蔽袋测试仪用途：检测静电障蔽袋的障蔽成效；（6)表面电阻丈量仪用途：丈量资料表面电阻,体积电阻。5。2接地类防静电产品（1)防静电手段带:宽泛用于各样操作工位,手段带种类好多，建议一般采纳配有1兆欧姆电阻的手段带，线长应留有必定余量。（2)防静电脚腕带／防静电鞋：厂房使用防静电地面后，应装备防静电鞋,建议车间以穿防静电鞋为主，可降低尘埃的引入。操作人员再联合配带防静电脚腕带成效将会更佳.(3）防静电台垫：用于各工作台表面的铺设，每个台垫串上1兆欧电阻后与防静电地靠谱连接。防静电台垫主假如防静电复合胶板，主要用于捕垫桌面、流水线工作台面、货架及制做地垫等。资料面层分为草绿色，导电物质是抗静电剂；基层为黑色，导电物质是碳黑。(4）防静电地板:防静电地板也有多种，准时效性分,有永远性和暂时性；按资料分有导电橡胶、PVC、导电陶瓷等；按铺设方式分，有地面直接铺设的和架空的活动地板。可依据实质需要和成本决定。如需要在地面走多种电缆、管道的环境如计算机房选择架空铺设的活动地板比较好。图5是一些防静电地板。5。3障蔽类防静电包装运输及储藏资料(1）防静电周转箱、防静电元件盒:用于车间单板和零件的周转，运输及储藏；（2）防静电包装袋：用于单板和零件的包装、运输和储藏，拥有必定的防潮成效；(3）防静电胶带：用于各样包装箱等;(4)防静电IC包装管管及IC托盘：用于生产车间IC元器件的储藏、搬运。严禁在使用前,露天寄存IC；或打开包装运输；(5）防静电货架、手推车及工作台：防静电货架、手推车宽泛用于电子装置车间的单板、零件的周转，搬运等。防静电货架及工作台要有防静电接地，手推车应有金属链与大地接触；（6)防静电工作服工作鞋：在拥有静电敏感元器件,拥有必定干净度要求的加工车问，一般应严格要求职工穿着防静电工作服工作鞋。防静电服饰是用不一样色的防静电布制成。布料纱线含必定比率的导电纱，导电纱又是由必定比率的不锈钢纤维或其余导电纤维与一般纤维混纺而成。经过导电纤维的电晕放电和泄露作用除去服饰上的静电。因为不锈钢纤维属金属类纤维，所以，由它织成的防静电布料的导电性能稳固，不随服饰的清洗次数而变化；（7)防静电手指套：如操作职工需常常手拿静电敏感元器件时，要戴防静电手指套。5。4中和类设备离子风机、风枪、风嘴、风帘、离子棒等.6防静电的一般工艺规程要求静电就象细菌同样,固然是看不见，摸不着，可是它随时随处存在。在日常生活中，如走动，翻书，甚至空气流动等都会产生静电。静电开始产生时，静电量跟着时间的持续而增添，但积到必定程度时，静电量不会无穷增添而趋于某一稳固值。当电子元件表面聚集的静电达到稳固值时，它的性能会遇到很大的影响。下边介绍电子制造过稗中静电防护的一般工艺规程要求:(1）生产地区长久处丁恒温、恒湿的稳固环境，一般温度控制在25℃，湿度控制在65％，并每日有专人进行测试，并做有效记录；（2）张贴醒目的静电敏感器件标记,图7是各样防静电标记。此中（a）是防静电工作区的标记，（b)和（c)是防静电容器、元件架、运输车等器械上的标记；(d)是经防静电办理的物件和场所的标记；(3）车间内的各种机器（丝网印刷机、贴片机、测试台)应拥有优秀的接地；（4)操作者在接触电子产品时一定戴防静电手段带，并要求戴腕带的操作人员每日上、下午上班前各测试一次，以保证腕带与人体的优秀接触,腕带电阻1MΩ；（5）在贴装过程中，需要手拿电路板时，规定只好拿电路板边沿无电子元器件处，而不可以直接接触电子元器件引脚；（6）ESD敏感型器件一定用静电障蔽;(7)准备开封、测试静电敏感器件时必须在防静电工作台长进行，有条件的可配用离子风机除去空气中的不一样等电荷;(8)组装所用的焊接设备及成形工装设备都一定接地，焊接工具使用内热式烙铁,接地要优秀，接地电阻要偏小;（9)产品测试时，在电源接通的状况下，不可以任意插拔器件，一定在关掉电源的状况下插拔；(10）凡ESD敏感型器件不该过早地取出原封装，要正确按操作规范，尽量不可以触摸ESD敏感型器件管腿；（11）用波峰焊接时，焊料和传达系统一定接地;（12)在ESD敏感型测试仪器生产线上，应严格使用静电电位测试仪，监督静电电位的变化状况，以便实时采纳静电除去举措;(13）防静电安全工作台：a、静电安全工作台是防静电工作区的基本构成部分，它由工作台、防静电台垫、腕带接头和接地线等构成；b、防静电台垫上应许多于两个腕带接头，一个供操作人员使用，另一个供技术人员，查验人员或其余人员使用；c、必需时，静电安全工作台上应装备离子风机；d、静电安全工作台上不一样意堆放塑料盒（片)、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物，图纸资料等应装入防静电文件袋内;(14）防静电容器在电子设备研制生产过程中，全部储存、周转ESD敏感型器件的容器（元器件袋、转运箱、印制板架、元器件寄存盒等)应具备静电防备性能。不一样意使用金属和一般塑料容器。必需时，寄存零件用的周转箱应接地;（15)静电除去器除去绝缘资料表面的静电荷应使用离子风静电除去器；(16)防静电工作服：a、进入防静电工作区或接触ESD敏感型器件的人员应穿防静电工作服，防静电工作服面料应切合G