1、電子產品的靜電防護一、概述在人們的日常生活和工作中，經常會遇到靜電現象。那么，靜電到底是什么，它的產生機理以及它有哪些危害，如何預防和消除？是人們必須考慮和解決的問題。1 .什么是靜電？靜電是一種電能，它存在于物體外表，是正負電荷在局失衡時產生的一種現象。靜電現象是指電荷在產生與消失過程中所表稱，如摩擦起電就是一種靜電現象。2 .為什么要防靜電？由于電子行業的迅速開展，體積小、集成度高的器件得到大規模生產，從而導致導線間距越來越小，絕緣膜越來越薄，致使耐愈低。而電子產品在生產、運輸、儲存和轉運等過程中所產生的靜電電壓卻遠遠超過其擊穿電壓閾值，這就可能造成器件的品的技術指標，降低其可*性。由此可

2、見，靜電是電子行業開展中的一大障礙。所以預防靜電必須提到議事日程上來，以確為使電子器件及產品在購置、入庫、發料、檢驗、儲存、調測和安裝等過程中免受靜電危害，了解靜電產生的機理和一些防止靜電放電的相關知識是非常必要和重要的。二、電子行業中靜電隕害的形成電子行業中靜電隕害可分為兩類：一是由靜電引力引起的浮游塵埃的吸附；二是由靜電放電引起的介質擊穿；1 .靜電吸附在半導體元器件的生產制造過程中，由于大量使用了石英及高分子物質制成的器具和材料，其絕緣度很高，在使用過程中一些不可防止可造成其外表電荷不斷積聚 ，且電位愈來愈高。表1列出了半導體元器件及其使用環境中局部物品外表的靜電電位。從表1可見，它們的

3、靜電電位都很高。由于靜電的力學效應，在這種情況下，很容易使工作場所的浮游塵埃吸附于芯片外表都有可能影響半導體器件的良好性能。所以電子產品的生產必須在清潔環境中操作，并且操作人員、器具及環境必須采取一系列的防以防止和降低靜電危害的形成。2 .介質擊穿的分類由靜電引起元器件的擊穿是電子工業中靜電危害的主要方式。在強電場中，隨著電場強的增強，電荷不斷積累，當到達一定程度失去極化特征而成為導體，最后產生介質的熱損壞現象，這種現象稱為電介質的擊穿。介質擊穿分熱擊穿、化學擊穿和電擊1熱擊穿介質工作時，當損耗產生的熱量大于介質向周圍散發的熱量時，介質的溫度迅速升高，導電隨之增加，直至介熱擊穿的核心問題是散熱

4、問題。所以熱設計是產品設計的重要環節之一。2化學擊穿在高壓下，強電場會在介質外表或內部的缺陷小孔附近產生局部空氣碰撞電離，引起介質電輝，生成化學碳，使絕緣性能降低，致使介質損壞。3電擊穿電擊穿是介質在強電場作用下，被擊發出自由電子而引起的。自由電子隨電場強度的增加而 急劇增加，從而破壞介能。可見電擊穿的本質是電荷積聚所致，因而防止電荷積聚就可防止電擊穿。一般把擊穿的臨界電壓稱 為擊穿電壓，臨界場強如：ES氣=3 kV/m, MOS 管構造的 E#氧化摸=1.0 xi06kV/m。3 .靜電的擊穿與放電1靜電放電靜電放電與外加穩定電源產生的放電雖然同為電荷積聚所致，但又有著明顯的區別。首先，在靜

5、電放電的情是空間電荷，因而它所儲存的能量是有限的，不像外加電源那樣具有持續放電的能力，故它僅能提供短暫發生的局部擊穿能量能量較小，但其放電波形很復雜，控制起來也比擬麻煩。半導體器件的軟擊穿就與它有關。2靜電擊穿由靜電擊穿引起的元器件擊穿損壞是電子工業中，特別是電子產品制造中最普遍、最嚴重的危害。靜電放電可能造成器件硬擊穿或軟擊穿。硬擊穿是一次性造成器件的永久性失效，如器件的輸出與輸入 開路或短路。軟擊劣化，并使其指標參數降低而造成故障隱患。由于軟擊穿可使電路時好時壞指標參數降低所致，且 不易被發現，給整機很大麻煩。軟擊穿時設備仍能帶"病"工作，性能未發生根本變化，很可能通過

6、出廠檢驗，但隨時可能造 成再次失效。屢次軟擊穿，使設備運行不正常，既給用戶造成損失，也影響廠家聲譽和產品的銷售。4 .人體靜電在工業生產中，引起元器件損壞和對電子設備的正常運行產生干擾的一個主要原因是人體靜電放電。人體靜電放電既可能造成人體遭低工作效率，又可能引發二次事故即器件損壞，因此人體靜電應引起足夠重視。人體形成靜電的原因是人體在日常工作中機械能在活動中轉換為電能。人體是一個靜電導體，當與大地絕緣時如穿的鞋底為絕緣物質，人體與大地就形成一個電來，具充電電壓一般 m0kV。當電荷儲積到一定程度時，一旦條件成熟會放電形成火花，瞬時放電電壓可達數千千伏，放瓦。1人體靜電的起電方式 起步電流當人

7、行走在絕緣地板上時， 抬起的一只腳由于鞋底電阻的存在可產生一個充電電流 I1,而另 一只腳也由于鞋底時有一個泄露電流I2。這種電流一般小于10-8A ,其大小和步行方式與地板材料有關。摩擦帶電及其它帶電人體在日常工作中，會與所穿的衣服、鞋帽、手套產生摩擦，并且衣服與周圍物體之間、鞋子與之間等都可產生摩擦。此外，當人體*近帶電物體時，也會感應出大小相等、符號相反的電荷以及帶電顆 粒的吸附，所有這電荷的誘因，進而通過傳導和靜電感應，最終使人體呈帶電狀態。2影響人體帶電的因素起電電流操作者的起電電流一般為10=10-810-6 , IMAX=10-4。當人體對地電阻一定時，起電電流I 越大，人體帶電

8、量高。I0一定時，人體對地電阻R越大，電壓就越高，人體帶電荷q就越多。即：U 但I 1RT q 能U 1C人體對地電阻人體電阻分兩種：外表電阻和體積電阻。由公式 U = I R和q =U C可見，對地電阻R越大, 其帶電量q也越高小與皮膚的枯燥程度和空氣的濕度有關。枯燥時一般為100600kQ,潮濕X犬態為11kQ,人體手到腳的體積電阻一般為500 Q人體電容一般指人體對地的電容和人體對周圍物體的電容。由公式 q = UC可見：電量一定時，電壓U 隨電容C的減小而增大W=q2/2C可見：人體所儲存的靜電可隨人體電容的減小而增大。3人體放電電擊感度人體帶電放電時，人體會有不同程度的反映，這種反映

9、稱為電擊感度。當人體受到靜電電擊時理障礙，但可能影響人的工作效率，或造成精神緊 X和二次破壞等。人體靜電電位和靜電感度的關系見表2。人體電位kV電擊感度1.0無感覺2.0手指外側有感覺發出微弱的放電聲2.5有針刺的感覺，但不疼4.0有針深刺的感覺，手指微疼見到放電微光6.0手指感到劇疼，手腕感到沉重10.0手腕感到劇疼，手感到麻木12.0手指劇麻，整個手感覺被強電擊三、靜電防護目的和途徑電子工業中靜電防護的根本目的是在電子元器件、組件和設備的制造過程中，通過一定的途徑，防止靜 電的力學效應和放能產生的障害，或把障害限制到最小程度，確保產品的設計性能和使用性能不因靜電作用而受到損害。防靜電主要是

10、防止靜電放電。控制靜電放電要從控制靜電的產生和控制靜電的消除兩方面入手。控制靜 電的產生主要是控制工過程中材料的選擇；控制靜電的消除主要是加速靜電的泄露和中和。這兩點共同作用才能使靜電電壓不 超過平安閾值，以達1 .消除靜電的途徑靜電能對靜電敏感器件造成障害，但它是可控的，可消除的。為此要討論生產過程中靜電防護系統的平 安工作原理，以及的防護方法。1靜電的消除特性要消除靜電首先要明確對靜電防護的根本思想： 對有可能產生靜電的地方要防止靜電荷的聚集。即采取一定的措施防止或減少靜電放電的產生。可采用邊產生邊泄露的荷聚集的目的。 對已存在的電荷積聚，應迅速地消除掉。當絕緣物體帶電時，電荷不能流動，無

11、法進展泄漏，可利用 靜電消除器產電荷。當帶電的物體是導體時，那么采用簡單的接地泄露方法，使其所帶電荷完全消除。要構成一個完整的靜電平安工作區，電臺墊、專用地線和防靜電腕帶等。2靜電的根本防護途徑靜電的控制技術是在靜電電荷積聚不可防止的情況下，采取綜合措施將靜電危害控制在允許工藝控制法目的是在生產過程中盡量少地產生靜電荷。對工藝流程中材料的選擇、設備安裝和操作管 理等過程應靜電的產生和電荷的聚集，抑制靜電電位和放電能量，使危害降到最小程度。泄露法目的是使靜電荷通過泄露到達消除。一般采用靜電接地使電荷向大地泄露，通常利用增大物體 電導的方法使 靜電屏蔽法采用接地的屏蔽罩把帶電體與其它物體隔離開，這

12、樣帶電體的電場將不影響周圍其它物 體，這種屏蔽方法叫時也用接地的屏蔽罩把被隔離物體包圍起來使被隔離物免受外界電場的影響，這種屏蔽方法叫外場屏蔽。 復合中和法及其它通過復合中和法來到達靜電荷的消除。 通常用靜電消除器產生的異性離子來中和帶 電體的電荷體外表光滑以及周圍環境更加清潔，從而減少尖端放電的可能性。2.靜電平安工作區根本條件的選擇1平安電阻值確實定與計算對靜電平安區的工作人員,提供防電擊的條件，依據人體受電擊時有可能 脫離險境的極的要求，我們取平安電流為5mA 0由公式I=V/R V=200380V, I=5mA得出：R=4.4X1047.6M04Q 那么：R取值應大于1.0X105 Q

13、2防靜電系統的泄露條件分析與最大允許接地電阻的計算在電子產品的生產作業現場必須設有嚴格的防靜電系統。的人必須在入口處放去人體靜電，并穿戴好防靜電衣和防靜電鞋等方可入內。必要時還要在現場帶防靜 電腕帶作業。對于臨時位的人員或外來人員也要經過嚴格的靜電釋放，否那么對工作現場的器件、組件及設備都有可能造成損 壞的危害，并且這種損間內發生，大約為1秒鐘。就靜電泄露系統而言，應計算最大通地電阻值，使放電電壓在1秒鐘內降到100V之內。物體放電時，除需考慮通過的接地慮放電物體電容的大小，因為它可能影響放電時間，一般取值為 200PF。通常，國際上取放電電壓初始值為5000V,因此所計靜電放電在1秒鐘內把5

14、000V的靜電電壓降到100V以下，其計算公式為：U = U0 e-t/RC 1其中：U = 100V(靜電系統平安電壓)；U0=5000V(放電初始電壓； T =1 s(放電電壓釋放到100V以下 所需時間；CF(A體對地或物體間電容的統計平均值。將數據代入公式1計算得：100 =5000 次-1/200 X10-12Rln50=1/200 X10-12RR=1/3.9 X200X10-12=1.28 M09(Q)可見，只要系統電阻值小于1.28X109,就可保證在1秒鐘內使放電電壓降到平安值，防止靜電危害。(3)腕帶接地電阻的選擇腕帶的使用要保證操作者在任何情況下人體靜電電壓都必須限定在1

15、00V以下，腕帶的接地電阻必可見要保證靜電系統平安，腕帶對地電阻應小于 100MQ。四、靜電接地技術靜電接地技術是靜電泄露工藝中的主要環節，系統接地的質量將直接影響電荷的釋放能力。1有關概念1地線地線是指能夠承受或提供大量電荷的物質，如大地、設備底座、機殼等。理想的地應該是一個優良的導體，產生電位降，地線上各點電位一樣。防靜電接地是廠房基建工程中重要的指標之一。在防靜電工程中常 把地線稱為地線母線線專供靜電工程中的器具和人體泄露靜電荷之用。2接地電阻是接地體與大地之間的接觸電阻。它是接地質量好壞的標準，一般工業生產中靜電起電電流I的最大值U=100V,故接地電阻R由/ I = 106 Qo3地

16、線的埋設埋設地線的原那么為：地線埋設點的土壤電阻系數要越小越好，接地體與土壤接觸面積越大越好，接觸2.靜電工作區靜電地的鋪設1地線的引入在工作區的靜電地應設為靜電專用地，不得與其它地線共用。地線應鋪設到崗位，材料可為3mm厚、截面面積大于4mm26mm2的銅芯軟線,以便靜電順暢泄露。2靜電地在靜電平安區的通用規那么 在作業區內的任何引入和鋪設方法都必須保證系統的接地電阻值在規定的范圍內，并能保證該部位靜電的產生和泄露速度相等的大小要以電荷不滯留為目的。 作業區內接地端子應保證接地可*,容易連接。 大型設備的地線應采用大截面的多芯導線連接，一般截面不小于14mm2。 烙鐵、吸錫器等手開工具，測試

17、儀表等非電力線外殼應實現硬接地。平安工作區工作臺應單獨接地，腕帶及地墊等分別接地。五、防靜電制品的分類與應用要了解防靜電制品，首先要了解防靜電材料。防靜電材料按其導電性能可分為以下三種：1靜電導電材料外表電阻RS X105Q、體積電阻RV司X104Q的材料。2靜電耗散材料外表電阻1X05Q<RS X1012Q、體積電阻1X104Q<RV司X011Q的材料。3絕緣材料外表電阻RS> 1X1012Q、體積電阻RV> 1X1011Q的材料。了解了靜電材料的特性，對防靜電系統的制品選擇就有了依據。1 .人體防靜電系統人體防靜電系統主要由防靜電腕帶、防靜電工作服、鞋襪等組成。必要

18、時還需要輔以防靜電工作帽、手套、體的防靜電系統兼備靜電泄露、中和和屏蔽的作用。1防靜電腕帶它的制作使用靜電導電材料，通過與皮膚直接接觸，把人體靜電直接導走。所以腕帶使用時必須與皮上的瞬時靜電電壓小于100V。2防靜電工作服 服裝靜電的產生與危害人在從事各種勞動活動時，人體與衣服、衣服與衣服、以及衣服與周圍物體問的摩擦可造成積聚，因此當衣服為絕緣物質時，靜電電荷將無法泄露而存在于人體上，隨時可能造成放電危害。 防靜電工作服的消電機理防靜電工作服是用靜電導電織物為面料而縫制的。具消電機理為：電荷通道向大地泄放靜電荷；b.由纖維的電暈放電中和靜電荷。3防靜電鞋、襪防靜電鞋和襪都是用電阻變化小的靜電導

19、電材料制作。鞋的制作中，其鞋底的材料很關鍵，即要把人體的泄露掉。防靜電鞋的體積電阻應滿足要求，一般取值為Rv=0.5X1051.0M09Q。4防靜電工作椅、桌墊、地墊防靜電工作椅的材料使用靜電導電織物為面料，其外表電阻應界于105 1.0M09Q靜電荷。而防靜電桌墊和地墊放置在工作崗位處的桌面和地板上，以泄露人體靜電荷為目的。它的上外 表為使用面，下層為阻一般應在1051.0X108 Q的范圍內。2 .防靜電操作系統電子產品的防靜電操作系統是指在各工序經常與元器件、組件、成品等發生接觸、別離或摩擦作用的工作臺面、生產線帶/盒、轉運車、清洗液和宣傳品等。一般情況下這些物品大多采用高絕緣物質的橡膠

20、、塑料、木材、玻璃等制成，極易在生且難以接地泄露，是造成靜電敏感器件損害的重要原因。因此必須對其進展防靜電處理，或用相應的防靜電物品代替，這一系列的防構成一個完整的靜電操作系統。以下介紹其主要組成局部的特性。1防靜電臺墊在進展靜電敏感器件的操作時，工作臺上應鋪設具有靜電導電和靜電耗散功能的材料制成的墊。使所有與器件接觸的端子、工具、儀器儀表、人體到達一致的電位，并通過接地使靜電能迅速泄露。 臺墊的外表電阻一般體積電阻一般為106108 Q。臺墊的制作材料是靜電導電和靜電耗散材料構成的橡膠、塑料、織物、金 屬絲編織物及其添加物等和單層之分。單層構造的防靜電臺墊是在橡膠材料中添加適量的碳黑、金屬粉

21、或導電纖維，使其產生由碳黑粒子等形成的導電防靜電橡膠墊的制作分為三層：頂層是由橡膠中添加抗靜電劑或導電材料的粉末，中層是在橡膠中添加導電纖維，而底層是在橡黑。其目的都是讓靜電荷能迅速被中和或泄露。2防靜電軟塑料包裝防靜電軟塑料包裝是指包裝或存儲靜電敏感器件和含靜電敏感器件的印制載板的塑料包裝袋。接觸引起的摩擦會產生很強的靜電，假設使用一般材料的包裝袋包裝，很可能引起器件的損壞，所以必須使用防靜電材料制作的包裝袋的性能指標為：材料的外表電阻率為 pS< 108 Q cm,體積電阻率為pV< 109 Q cm。常用的防靜電包 裝袋有如下兩種：單層塑料包裝袋在聚乙烯、聚炳烯或聚氯乙烯中填

22、入碳黑，使聚合物中的碳黑離子形成聚集體，為泄露 靜電形成一的體積電阻率可降至105Q cm。 雙層塑料膜包裝袋其分為內外層，內層是防靜電塑料薄膜，而外層是極薄的金屬膜，兩層共同作用既 能泄露靜電作用。3防靜電包裝盒、條、管一般為器件生產廠家對其產品出廠前進展的包裝。由于廠家不同，所以其形狀各不一樣滿足pS司06108 Q cm要求。4生產線用防靜電周轉小推車轉運車車體用金屬、塑料、橡膠等防靜電材料制作，其外表電阻率pS司 06 108 Q -膠，對地電阻R< 106 Qo5防靜電器具在電子設備的布線作業和電路板、器件的錫焊過程中，為防止手工操作時工具帶電引起 的靜電危害，防靜電吸錫器等之

23、類的防靜電工具。六、防靜電工藝及其要求1靜電控制方法靜電的控制應根據不同情況和不同的崗位來采取不同的措施。 固定崗位的防靜電工藝對固定崗位應采用靜電泄露工藝。一個靜電控制崗位成為一個防靜電點， 一條生產作業線組區。一個平安作業區包含：a.接地母線；b.防靜電地墊；c.防靜電桌墊；d,防靜電腕帶；e.防靜電工 具如電烙鐵等地良好方為有效。 流動崗位的防靜電工藝流動崗位中分完全流動、半流動和時流動時固定三種。流動崗位可采用靜電泄露法與復合中和法以工藝控制法輔以完整的工藝方案如領料時物品的防靜電包裝和轉運車等等。對固定單個設備（如波峰焊機、剪腿機、測試設備、整機聯調設備等 ）的工藝要求：a.設備應良

24、好接地；b.有必要的設備周圍要鋪設防靜電地墊；c.操作者穿戴防靜電衣、帽、腕帶等。2生產過程各主要環節的防靜電要求電子產品的生產過程是復雜的，就防靜電而言，其是一個綜合治理的過程，應節，并根據各生產環節的工藝要求，提出不同的對策，以到達對靜電敏感器件的有效控制。生產中的主要環節電子產品生產的環節主要有：器件的采購 -入廠檢驗-老練篩選-轉運保管-驗收 配料收、單板調測-裝機整機運行-檢驗-入庫-包裝-運輸-到用戶。應根據不同的生產環節放置靜電平 安點。靜電平安區的一般要求a.靜電平安區出入口應有明顯的標志以示警告。入口處要有防靜電門簾，使入區人員釋放自身行走時所積聚的靜電荷b.平安區室溫應控制

25、在150C200C之間，相對濕度應在50除70% 嚴格制止在濕度小于30%勺環境中 操作靜電敏感器件c.靜電平安作業區應防止高壓作業。d.平安區的防靜電設施不得隨意移動或撤除，平安區作業面必須導電良好。e.作業區工作臺面制止放置非生產性物品如報紙、書籍、食品、手包等。f.作業區使用的圖紙資料必須放入防靜電塑料袋內，防止翻閱時靜電的產生，靜電平安區工作人員必須 穿戴防靜電電鞋。g.非工作區人員未經允許不得擅自入內，允許進入者必須在入口處釋放靜電荷，并穿戴好防靜電衣、鞋 或鞋套等防靜 得隨意觸摸器件、組件和產品的各接線端子等。靜電敏感器件進廠檢驗中的靜電防護要求b.識別靜電包裝靜電敏感器件進廠時應

26、用生產廠家所帶的導電盒封裝，集成電路的引腳應插在導電海棉上，或用鍍銀來，使各管腳處于等電位，否那么拒收。c.進廠時靜電敏感器件所帶的原包裝不得損壞。器件檢驗后應恢復原包裝，隨之周轉到其他崗位。d.測試靜電敏感器件時，嚴禁操作者用手或其他端子直接觸及器件輸入端，并制止在帶電狀態下插拔器件。e.檢驗及其相關人員一定要了解靜電防護的根本知識。 靜電敏感器件在運輸、存儲保管中的防護要求a.靜電敏感器件在運輸中要小心輕放，不得野蠻裝卸，以免造成器件損壞或包裝剝落等。b.靜電敏感器件在運輸中應使全部管腳處于同電位。c.存放靜電敏感器件的庫房，其室內相對濕度不得低于3 0%4 0%。在貯存靜電敏感器件過程中原包裝應保存，如果需要更必須注意使用防靜電容器，不得使用非防靜電器具來包裝或盛放靜電敏感器件。d.防靜電器皿一定要有明顯的防靜電標識，庫房存放靜電敏感器件的地方應在明顯位置粘貼防靜電標志以示警告。 靜電敏感器件在收、發、配、領、退料中的靜電防護要求a所有收、發、配、領、退料人員，必須首先明白所需器件性能是否為靜電敏感器件，特別是庫房人員 有權力告知領料人器件引起注意。b.操作人員在靜電敏感器件的收、領、發料過程中應采用目測法在其原包裝內清點數量，不得直接接觸 靜電敏感器件端子c.制止操作人員在非靜電環境下操作靜電敏感器件。d.接觸靜電敏感器件的收、發、領料人員，必