電子產品加工中靜電防護(hu)措施研究

電子產品加工中涉及到靜電防護的常用術語

靜電釋放

靜電(dian)(dian)釋放(fang)（ESD）是靜電(dian)(dian)荷(he)在兩個由靜電(dian)(dian)源產生的(de)帶有不(bu)同電(dian)(dian)位的(de)物體之間快速傳遞的(de)現象。當靜電(dian)(dian)荷(he)接觸或(huo)接近靜電(dian)(dian)敏感元(yuan)器件(jian)時會對元(yuan)器件(jian)造成損傷。

電氣過載

電氣過載（EOS）是有害(hai)的(de)電能作(zuo)用導致元器(qi)件損傷的(de)內在結(jie)果(guo)。這(zhe)種損傷的(de)來(lai)源很多，如：用電的(de)生產(chan)設備(bei)或(huo)人工操(cao)作(zuo)過程中產(chan)生的(de)ESD。

靜電釋放敏感元器件

靜電釋放敏感（ESDS）元(yuan)器件是那些容易受(shou)此類高(gao)能放電影(ying)響(xiang)的元(yuan)器件。元(yuan)器件對ESD的相對敏感程度(du)取決(jue)于其結構與材料。敏感度(du)會隨著元(yuan)器件越來越小、運算速度(du)越來越快而增加。

靜電對電子產品的危害

操作不當(dang)會使ESDS元器(qi)件失(shi)效或發生元器(qi)件性能(neng)的(de)(de)(de)改變。這些失(shi)效可能(neng)會立即發生或潛伏起來。立即失(shi)效的(de)(de)(de)結果可以單(dan)獨(du)測試(shi)、返工或報廢。而潛伏失(shi)效的(de)(de)(de)后(hou)果是最嚴重的(de)(de)(de)。即使產(chan)品通過了檢(jian)驗和功能(neng)測試(shi)，仍有可能(neng)在(zai)送到(dao)客戶手(shou)中后(hou)失(shi)效。

對ESDS元(yuan)(yuan)器(qi)件在(zai)電子方(fang)案(an)開發及設計和包(bao)裝(zhuang)方(fang)面進行保護是(shi)很重要的。在(zai)制造和組(zu)裝(zhuang)區(qu)域，我們經常會用一些沒有(you)任(ren)何保護的電子裝(zhuang)置（如測試(shi)夾(jia)具）來(lai)連接ESDS元(yuan)(yuan)器(qi)件。切記只有(you)在(zai)靜電防護區(qu)(EPA)內的EOS/ESD安全(quan)工作臺上(shang)才可以從防靜電包(bao)裝(zhuang)中(zhong)取出ESDS物品。

電子產品受到的靜電損傷來源

電子(zi)元器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)會受(shou)到(dao)許多不同(tong)來源的有(you)(you)(you)害電能的損害。這些(xie)有(you)(you)(you)害電能可以是ESD電壓的結(jie)果或(huo)來自我們(men)使(shi)用(yong)(yong)的工具(ju)(ju)，如電烙鐵(tie)、吸錫(xi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、測試儀器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)或(huo)其它(ta)電子(zi)設備(bei)所產(chan)生的尖峰(feng)電脈沖。有(you)(you)(you)些(xie)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)較其他器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)更(geng)為(wei)敏(min)感(gan)。敏(min)感(gan)度(du)原本是器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)功能設計上(shang)的一個指(zhi)標。一般(ban)來說(shuo)，速(su)度(du)較快、體積較小(xiao)(xiao)的器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)，比起速(su)度(du)較慢、體積較大(da)的前(qian)一代同(tong)類(lei)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)具(ju)(ju)有(you)(you)(you)更(geng)高(gao)的敏(min)感(gan)度(du)。器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)的用(yong)(yong)途或(huo)種(zhong)類(lei)對(dui)于(yu)敏(min)感(gan)度(du)起著決定性的作(zuo)用(yong)(yong)。這是因為(wei)某(mou)些(xie)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件(jian)(jian)在設計上(shang)就使(shi)得(de)它(ta)對(dui)較小(xiao)(xiao)的電信號或(huo)在較寬(kuan)的頻率范圍作(zuo)出響(xiang)應。以目前(qian)的產(chan)品而言，EOS的問題比幾年前(qian)要嚴重(zhong)得(de)多，將來還會更(geng)加嚴重(zhong)。

當考慮產(chan)(chan)品(pin)的敏(min)感(gan)度時，我們必(bi)須著眼于組件中最(zui)敏(min)感(gan)元(yuan)器(qi)件的敏(min)感(gan)度。有(you)害的電能(neng)會如同正常信(xin)號作(zuo)用于電路中一樣(yang)，被(bei)傳導或處理。在操(cao)作(zuo)或處理敏(min)感(gan)元(yuan)器(qi)件前，確保工具(ju)和設(she)備不會產(chan)(chan)生破(po)壞性的電能(neng)非(fei)常重要，包括尖峰電壓。目前的研(yan)究表明，小(xiao)于0.5伏的電壓和脈(mo)沖是可以接(jie)受(shou)的。然而，當極敏(min)感(gan)元(yuan)器(qi)件數量增加(jia)，要求(qiu)烙鐵、吸錫器(qi)、測試儀(yi)器(qi)和其它設(she)備所產(chan)(chan)生的脈(mo)沖不能(neng)高于0.3伏。

如大多數ESD規范所要求，對設備(bei)進行定期的(de)(de)測試可(ke)(ke)防止因長期使用導致(zhi)性能(neng)下降而引起的(de)(de)損害(hai)。為(wei)保持(chi)生產設備(bei)不致(zhi)造成EOS損害(hai)的(de)(de)能(neng)力，保養工作(zuo)同樣是不可(ke)(ke)或缺的(de)(de)。

由于EOS損傷和ES損傷都是(shi)由不希望的電能造成的破壞性后果，兩者本質上(shang)十分相似。

如果確實會發生(sheng)(sheng)(sheng)ESD損傷，最好的(de)(de)防(fang)護辦(ban)法是將防(fang)止靜電的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)成與(yu)消(xiao)除生(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)(de)靜電相結合。所(suo)有ESD防(fang)護技術和產品的(de)(de)原理都是基(ji)于以上兩者或其中之一。

ESD損傷是靜(jing)(jing)電(dian)源(yuan)所產生的(de)電(dian)能作用(yong)于(yu)(yu)或過(guo)于(yu)(yu)接近ESDS元器件的(de)結果(guo)。靜(jing)(jing)電(dian)源(yuan)在我們身邊(bian)隨處可見(jian)。生成(cheng)的(de)靜(jing)(jing)電(dian)強度取(qu)決于(yu)(yu)靜(jing)(jing)電(dian)源(yuan)的(de)特(te)性(xing)。生成(cheng)靜(jing)(jing)電(dian)需(xu)要物(wu)體的(de)相對運(yun)動。它們包括物(wu)體的(de)接觸、分離、摩(mo)擦等。

引(yin)起(qi)靜電釋(shi)放的(de)罪(zui)魁禍首是絕緣(yuan)材(cai)料(liao)(liao)，因為絕緣(yuan)材(cai)料(liao)(liao)將產生(sheng)(sheng)/獲得的(de)靜電荷(he)收集起(qi)來，而不允許其從材(cai)料(liao)(liao)表面(mian)(mian)擴(kuo)散。常見的(de)材(cai)料(liao)(liao)如塑料(liao)(liao)袋或聚苯乙烯(xi)泡沫塑料(liao)(liao)容器都會(hui)產生(sheng)(sheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)靜電，不適于使用在操(cao)作區(qu)，尤其是靜電安全區(qu)（EPA）內(nei)。從膠帶卷上剝膠帶的(de)動作能產生(sheng)(sheng)20000伏的(de)電壓(ya)。甚至壓(ya)縮空氣吹(chui)在絕緣(yuan)表面(mian)(mian)也會(hui)產生(sheng)(sheng)靜電荷(he)。

破壞(huai)性(xing)的靜(jing)(jing)電(dian)釋(shi)放(fang)常常由鄰近的導體引發，如人體皮膚，并釋(shi)放(fang)到組(zu)件(jian)的導體上。當攜有(you)靜(jing)(jing)電(dian)荷的人體接觸印制板組(zu)件(jian)時(shi)就會(hui)發生以上情況(kuang)。靜(jing)(jing)電(dian)通過導電(dian)圖形到達ESDS元(yuan)器(qi)件(jian)放(fang)電(dian)時(shi)，電(dian)子(zi)組(zu)件(jian)會(hui)被破壞(huai)。遠低(di)于(yu)人體能夠感覺到的靜(jing)(jing)電(dian)釋(shi)放(fang)（小于(yu)3500伏），仍會(hui)損害ESDS元(yuan)器(qi)件(jian)。

典型的靜電壓生成強度表

電子產品加工靜電標識

警告(gao)標(biao)識可供懸掛、張貼于廠房、元(yuan)器件、組(zu)件、設備和包裝(zhuang)上(shang)，用以提醒(xing)人們有可能(neng)對所操作的元(yuan)器件造(zao)成靜電或(huo)電氣過載損傷。

靜電敏感及靜電防護符號

符號(hao)（1）ESD敏感符號(hao)。三角形內有一只畫有斜杠欲觸摸的手，這個符號(hao)用來表示該電子或(huo)電氣元器件(jian)或(huo)組件(jian)容(rong)易被ESD事件(jian)損傷。

符號（2）ESD防護符號。與ESD敏感符號不同(tong)的是有一(yi)圓弧包圍(wei)著(zhu)三角形，手上沒有那條斜杠。它用來標識專為ESD敏感組(zu)件和器件設計的提供ESD防護的器具。

符號(hao)（1）和（2）用(yong)于標識(shi)含(han)有(you)ESD敏(min)感器件(jian)的裝置或組件(jian)，操作時必(bi)須區別對待。

電子產品加工常用靜電防護材料

注(zhu)：沒有(you)ESD警告標識并不(bu)(bu)一定(ding)意味著該組件(jian)對ESD不(bu)(bu)敏感。當懷疑組件(jian)的靜電(dian)敏感性(xing)時，在得(de)出結(jie)論之前必須按敏感器件(jian)處理。

當在非靜電(dian)安(an)全環境或工作區時，必須(xu)保護ESDS元器件(jian)和組件(jian)不受靜電(dian)源損(sun)害。保護措施包括導電(dian)的(de)靜電(dian)屏蔽盒(he)、防(fang)護罩、袋(dai)或包裝等。

只(zhi)有在靜(jing)電安全工(gong)作(zuo)區，才能(neng)將ESDS器件從其靜(jing)電防(fang)護包(bao)裝中取出(chu)。

了解三種(zhong)不同類型(xing)的防護(hu)包裝的區別是很重要的：

（1）靜(jing)電屏(ping)蔽(bi)（或阻擋層包(bao)裝）材料；

（2）抗(kang)靜電材料；

（3）靜電消散材料。

靜(jing)電屏蔽包(bao)裝(zhuang)可防止靜(jing)電釋放穿透包(bao)裝(zhuang)進入組件引起損傷。

抗靜電(dian)(dian)(dian)（低充電(dian)(dian)(dian)性）材(cai)料可(ke)作為ESDS物品廉價的(de)減振材(cai)料和中(zhong)間(jian)層包(bao)裝材(cai)料。抗靜電(dian)(dian)(dian)材(cai)料處于(yu)運動時不產(chan)生電(dian)(dian)(dian)荷。但(dan)是，如果發(fa)生了靜電(dian)(dian)(dian)釋放，它能穿透(tou)包(bao)裝進入組件，造成(cheng)對ESDS元(yuan)器(qi)件的(de)EOS/ESD損傷。

靜電(dian)消散(san)材(cai)料(liao)(liao)具有足(zu)夠的(de)傳(chuan)導(dao)性，使電(dian)荷能通過其表面消散(san)。離(li)開EOS/ESD防護工作區域的(de)部件必須使用靜電(dian)屏蔽材(cai)料(liao)(liao)包(bao)裝，通常在包(bao)裝的(de)中(zhong)間層還夾有靜電(dian)消散(san)材(cai)料(liao)(liao)和抗靜電(dian)材(cai)料(liao)(liao)。

不(bu)要被包(bao)裝材(cai)料的“顏色(se)(se)”誤導。業界(jie)普(pu)遍認(ren)為“黑色(se)(se)”包(bao)裝具有(you)靜電(dian)屏蔽(bi)能力或是(shi)(shi)導電(dian)的，而(er)“粉紅色(se)(se)”是(shi)(shi)抗(kang)靜電(dian)的。即使這通常(chang)是(shi)(shi)正(zheng)確的，但也(ye)可(ke)能會誤導。另外，目(mu)前市場上有(you)許多新(xin)型(xing)的透明材(cai)料，它們可(ke)能是(shi)(shi)抗(kang)靜電(dian)甚至是(shi)(shi)靜電(dian)屏蔽(bi)材(cai)料。一(yi)段時期內，曾經假定生(sheng)產中使用(yong)的透明包(bao)裝材(cai)料都(dou)具有(you)EOS/ESD危害性。而(er)現在來看不(bu)一(yi)定正(zheng)確。

注意：

一些靜(jing)(jing)電(dian)屏(ping)蔽材料和(he)抗靜(jing)(jing)電(dian)材料，以及某些局部用抗靜(jing)(jing)電(dian)劑可能(neng)會(hui)影響制程中組件、元(yuan)器件和(he)材料的可焊性(xing)。應該小心選擇對產品無污染的包裝和(he)操作材料，并遵循廠商提(ti)供的使(shi)用說明。清(qing)洗靜(jing)(jing)電(dian)消散或抗靜(jing)(jing)電(dian)材料表面的溶劑會(hui)降低他們的ESD防護性(xing)能(neng)。要遵循制造商關于(yu)清(qing)洗的建(jian)議。

電子產品加工靜電防護工作臺

EOS/ESD安(an)全(quan)工作(zuo)臺(tai)能防(fang)止(zhi)在操(cao)作(zuo)時(shi)產生的(de)尖峰(feng)脈(mo)(mo)沖和靜電釋放(fang)對敏感元(yuan)器(qi)(qi)件的(de)損(sun)害(hai)。安(an)全(quan)工作(zuo)臺(tai)應該具有對EOS損(sun)害(hai)的(de)防(fang)護功能，避(bi)免維修、生產、測試等設備產生的(de)尖峰(feng)脈(mo)(mo)沖。電烙鐵、吸錫器(qi)(qi)和測試儀器(qi)(qi)產生的(de)電能足以毀壞(huai)極其敏感的(de)元(yuan)器(qi)(qi)件并降低其它元(yuan)器(qi)(qi)件的(de)性(xing)能。

為(wei)了(le)做到ESD防護，必須提(ti)供(gong)一(yi)個接(jie)地路(lu)徑來中和靜電(dian)(dian)荷(he)，否(fou)則靜電(dian)(dian)能將釋放在(zai)器件(jian)或組件(jian)上。ESD安全工作臺(tai)/EPA還具有接(jie)地的(de)(de)靜電(dian)(dian)消散和抗靜電(dian)(dian)臺(tai)面。對于操(cao)作人員的(de)(de)皮膚也提(ti)供(gong)了(le)接(jie)地途(tu)徑，消除(chu)皮膚或衣物(wu)產生的(de)(de)靜電(dian)(dian)，較好的(de)(de)選擇是防靜電(dian)(dian)腕帶。

在接地系統中必(bi)須采取(qu)措施，用于防止粗心(xin)大(da)意或設(she)備故(gu)障產生的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流對于操作人(ren)員的(de)(de)(de)(de)人(ren)身傷害。一般是在接地路徑中接入(ru)一個(ge)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)，該電(dian)(dian)(dian)阻(zu)同時(shi)(shi)會放慢(man)衰減時(shi)(shi)間，防止來自靜電(dian)(dian)(dian)源產生的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)能尖峰。另外，必(bi)須檢(jian)查所使用的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)源電(dian)(dian)(dian)壓，在工(gong)(gong)作臺上考慮(lv)引入(ru)適當(dang)的(de)(de)(de)(de)保護以(yi)防工(gong)(gong)作人(ren)員受到電(dian)(dian)(dian)氣(qi)傷害。

靜電安全操作所允許的最大接地電阻和放電時間

電子產品加工防靜電工作臺示例

必要時(shi)，在比較敏感場合可能要求使用(yong)(yong)空氣離(li)子發(fa)生器。離(li)子發(fa)生器的選擇、擺放位置和使用(yong)(yong)方法必須保(bao)證其有效性。

保持靜(jing)電消散和抗靜(jing)電表面工作臺無靜(jing)電源材料(liao)，如聚苯乙烯泡沫(mo)塑料(liao)、塑料(liao)吸錫器、紙質包裝袋(dai)、塑料(liao)或紙質筆記(ji)本、物(wu)件夾(jia)以(yi)及員工個人物(wu)品。

定期檢查工(gong)作臺/EPA，以(yi)確保(bao)其有效性(xing)。不正確的接(jie)地方式或接(jie)地部位氧化可能(neng)造成對EOS/ESD裝置和人員(yuan)的傷害(hai)。工(gong)具和設備也必須定期檢查和保(bao)養以(yi)保(bao)證(zheng)其能(neng)正常使用(yong)。

注：由(you)于各公司環境設施的(de)(de)獨(du)特(te)性，必須特(te)別注意“第(di)三(san)線(xian)(xian)”接地(di)(di)端。不同(tong)于工(gong)作臺(tai)面或(huo)大地(di)(di)，第(di)三(san)地(di)(di)線(xian)(xian)經(jing)常會(hui)有80伏到100伏的(de)(de)懸浮(fu)電(dian)位(wei)。完善接地(di)(di)的(de)(de)EOS/ESD工(gong)作臺(tai)上的(de)(de)電(dian)子(zi)組件與接有第(di)三(san)地(di)(di)線(xian)(xian)的(de)(de)電(dian)子(zi)工(gong)具之間這80-100伏的(de)(de)電(dian)壓，可能會(hui)對EOS敏感元器件或(huo)人體造成(cheng)傷害。大多數ESD規范要(yao)求使(shi)其達到相同(tong)的(de)(de)電(dian)勢(shi)。在(zai)(zai)此特(te)別推薦在(zai)(zai)EOS/ESD工(gong)作臺(tai)/EPA上使(shi)用接地(di)(di)故(gu)障中(zhong)斷器（GFI）電(dian)信號輸出。