電子產(chan)品加工中靜電防護措施研究

電子產品加工中涉及到靜電防護的常用術語

靜電釋放

靜(jing)電(dian)(dian)釋放（ESD）是靜(jing)電(dian)(dian)荷在兩個由靜(jing)電(dian)(dian)源產生的(de)(de)帶有(you)不同電(dian)(dian)位的(de)(de)物體之間快(kuai)速傳遞的(de)(de)現象。當靜(jing)電(dian)(dian)荷接觸(chu)或接近靜(jing)電(dian)(dian)敏(min)感(gan)元器件時會對元器件造成損傷。

電氣過載

電(dian)氣過載（EOS）是(shi)有害(hai)的(de)電(dian)能(neng)作(zuo)用導致元器件(jian)損傷的(de)內在結(jie)果。這(zhe)種(zhong)損傷的(de)來源很多(duo)，如：用電(dian)的(de)生產(chan)設備或人工操作(zuo)過程中產(chan)生的(de)ESD。

靜電釋放敏感元器件

靜電(dian)釋放敏感(gan)（ESDS）元(yuan)器件(jian)是那些(xie)容易受此類高能(neng)放電(dian)影(ying)響的(de)元(yuan)器件(jian)。元(yuan)器件(jian)對(dui)ESD的(de)相對(dui)敏感(gan)程度(du)取決于(yu)其(qi)結構與材料(liao)。敏感(gan)度(du)會(hui)隨著元(yuan)器件(jian)越來越小、運(yun)算速度(du)越來越快而(er)增加。

靜電對電子產品的危害

操作不當會使(shi)ESDS元器件失(shi)效或發生(sheng)元器件性能的改變。這些失(shi)效可(ke)(ke)能會立(li)(li)即發生(sheng)或潛伏(fu)起來。立(li)(li)即失(shi)效的結果可(ke)(ke)以單獨測試(shi)、返工或報廢。而潛伏(fu)失(shi)效的后果是最嚴(yan)重的。即使(shi)產(chan)品通(tong)過了檢驗和功能測試(shi)，仍有可(ke)(ke)能在送到客戶手中后失(shi)效。

對ESDS元器(qi)件(jian)在電(dian)子(zi)方案開發及設計和包(bao)裝(zhuang)方面進行保護(hu)(hu)是(shi)很重要的(de)。在制(zhi)造和組裝(zhuang)區(qu)域，我們經(jing)常會用一(yi)些沒有(you)任(ren)何保護(hu)(hu)的(de)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置（如測試(shi)夾具(ju)）來連(lian)接ESDS元器(qi)件(jian)。切(qie)記只有(you)在靜(jing)電(dian)防護(hu)(hu)區(qu)(EPA)內的(de)EOS/ESD安全工作臺上才可以從(cong)防靜(jing)電(dian)包(bao)裝(zhuang)中取出ESDS物(wu)品。

電子產品受到的靜電損傷來源

電(dian)子(zi)元器(qi)件(jian)(jian)會(hui)(hui)受到(dao)許多不(bu)同(tong)(tong)來源的(de)(de)(de)(de)有害(hai)電(dian)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)損害(hai)。這(zhe)些(xie)有害(hai)電(dian)能(neng)(neng)可以是ESD電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)或(huo)來自(zi)我們使用的(de)(de)(de)(de)工(gong)具，如電(dian)烙鐵、吸(xi)錫器(qi)、測試儀器(qi)或(huo)其它(ta)電(dian)子(zi)設備所產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)尖峰電(dian)脈沖。有些(xie)器(qi)件(jian)(jian)較(jiao)其他(ta)器(qi)件(jian)(jian)更為(wei)敏感。敏感度(du)原本(ben)是器(qi)件(jian)(jian)功(gong)能(neng)(neng)設計(ji)上(shang)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個指標(biao)。一(yi)般(ban)來說，速度(du)較(jiao)快、體積較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)器(qi)件(jian)(jian)，比起速度(du)較(jiao)慢、體積較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)前(qian)一(yi)代同(tong)(tong)類器(qi)件(jian)(jian)具有更高(gao)的(de)(de)(de)(de)敏感度(du)。器(qi)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)用途或(huo)種(zhong)類對于敏感度(du)起著決定性的(de)(de)(de)(de)作用。這(zhe)是因為(wei)某些(xie)器(qi)件(jian)(jian)在設計(ji)上(shang)就使得它(ta)對較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)電(dian)信號或(huo)在較(jiao)寬的(de)(de)(de)(de)頻率(lv)范(fan)圍(wei)作出響應。以目前(qian)的(de)(de)(de)(de)產品(pin)而言，EOS的(de)(de)(de)(de)問題比幾年前(qian)要嚴(yan)重得多，將來還會(hui)(hui)更加嚴(yan)重。

當考慮產品的(de)(de)敏感(gan)度(du)時，我們必(bi)須著眼(yan)于(yu)組件中(zhong)最敏感(gan)元器(qi)件的(de)(de)敏感(gan)度(du)。有(you)害(hai)的(de)(de)電(dian)能(neng)會如同正常(chang)信號(hao)作用于(yu)電(dian)路中(zhong)一樣，被傳(chuan)導或處理。在操(cao)作或處理敏感(gan)元器(qi)件前，確(que)保工(gong)具(ju)和(he)設備不(bu)會產生破壞(huai)性的(de)(de)電(dian)能(neng)非常(chang)重要(yao)，包括尖峰電(dian)壓。目前的(de)(de)研究表明，小于(yu)0.5伏(fu)的(de)(de)電(dian)壓和(he)脈(mo)沖是(shi)可以接受的(de)(de)。然而(er)，當極敏感(gan)元器(qi)件數量增加，要(yao)求烙鐵(tie)、吸錫器(qi)、測試儀(yi)器(qi)和(he)其它設備所(suo)產生的(de)(de)脈(mo)沖不(bu)能(neng)高于(yu)0.3伏(fu)。

如(ru)大多數ESD規范所(suo)要求，對(dui)設備進行定期的(de)(de)測試可防止(zhi)因長期使用導致性能下(xia)降而引起的(de)(de)損害(hai)(hai)。為保(bao)持生產設備不(bu)致造(zao)成EOS損害(hai)(hai)的(de)(de)能力(li)，保(bao)養(yang)工(gong)作同(tong)樣是不(bu)可或缺的(de)(de)。

由(you)于(yu)EOS損傷(shang)和ES損傷(shang)都(dou)是(shi)由(you)不希望的電能造成的破(po)壞性后果，兩(liang)者本(ben)質上十分相(xiang)似。

如果(guo)確(que)實會發生ESD損傷，最(zui)好的防護(hu)辦法是將防止靜電的生成與消除生成的靜電相(xiang)結合(he)。所(suo)有ESD防護(hu)技術和產品(pin)的原理都是基于以上兩者或其中之一。

ESD損傷是靜電(dian)源所(suo)產生(sheng)的(de)(de)電(dian)能作用于(yu)或過于(yu)接近(jin)ESDS元(yuan)器件(jian)的(de)(de)結(jie)果。靜電(dian)源在我們(men)身邊(bian)隨(sui)處可見。生(sheng)成的(de)(de)靜電(dian)強度取決于(yu)靜電(dian)源的(de)(de)特性(xing)。生(sheng)成靜電(dian)需要物體的(de)(de)相對運動。它們(men)包括物體的(de)(de)接觸(chu)、分(fen)離、摩(mo)擦(ca)等。

引起靜(jing)電(dian)(dian)(dian)釋放(fang)的罪魁禍首是絕(jue)緣(yuan)材料(liao)(liao)(liao)，因為絕(jue)緣(yuan)材料(liao)(liao)(liao)將產生/獲得的靜(jing)電(dian)(dian)(dian)荷收集起來，而不允(yun)許其從材料(liao)(liao)(liao)表面擴散(san)。常(chang)見的材料(liao)(liao)(liao)如塑(su)料(liao)(liao)(liao)袋或聚苯乙烯泡沫(mo)塑(su)料(liao)(liao)(liao)容器都會產生嚴(yan)重的靜(jing)電(dian)(dian)(dian)，不適于使用在操作區，尤其是靜(jing)電(dian)(dian)(dian)安全區（EPA）內。從膠帶(dai)卷(juan)上剝膠帶(dai)的動(dong)作能產生20000伏的電(dian)(dian)(dian)壓。甚至(zhi)壓縮(suo)空氣(qi)吹在絕(jue)緣(yuan)表面也會產生靜(jing)電(dian)(dian)(dian)荷。

破壞(huai)(huai)性(xing)的(de)靜(jing)電(dian)(dian)釋放(fang)常(chang)常(chang)由鄰(lin)近的(de)導(dao)體(ti)引發，如人(ren)體(ti)皮膚，并釋放(fang)到(dao)組件(jian)的(de)導(dao)體(ti)上(shang)。當(dang)攜有靜(jing)電(dian)(dian)荷的(de)人(ren)體(ti)接觸印制板組件(jian)時就(jiu)會(hui)發生以上(shang)情況。靜(jing)電(dian)(dian)通過導(dao)電(dian)(dian)圖形到(dao)達ESDS元(yuan)(yuan)器件(jian)放(fang)電(dian)(dian)時，電(dian)(dian)子組件(jian)會(hui)被破壞(huai)(huai)。遠低于(yu)人(ren)體(ti)能夠(gou)感覺到(dao)的(de)靜(jing)電(dian)(dian)釋放(fang)（小于(yu)3500伏），仍會(hui)損(sun)害ESDS元(yuan)(yuan)器件(jian)。

典型的靜電壓生成強度表

電子產品加工靜電標識

警告標識可供懸掛、張貼于廠(chang)房(fang)、元(yuan)器(qi)件、組件、設備和包(bao)裝上，用以提醒人們有可能對所(suo)操作的元(yuan)器(qi)件造(zao)成靜電或電氣過載損傷。

靜電敏感及靜電防護符號

符號（1）ESD敏(min)感符號。三(san)角(jiao)形內有一只畫有斜(xie)杠欲觸摸的手，這個符號用來(lai)表(biao)示該電子(zi)或(huo)電氣(qi)元器件或(huo)組(zu)件容易被(bei)ESD事(shi)件損(sun)傷。

符號(hao)(hao)(hao)（2）ESD防(fang)護符號(hao)(hao)(hao)。與(yu)ESD敏感(gan)符號(hao)(hao)(hao)不同(tong)的(de)是有一圓弧(hu)包圍著三角形，手(shou)上沒有那條斜杠。它用來標識專為ESD敏感(gan)組件(jian)(jian)和器(qi)(qi)件(jian)(jian)設計的(de)提供ESD防(fang)護的(de)器(qi)(qi)具。

符號(hao)（1）和（2）用于標(biao)識(shi)含有(you)ESD敏(min)感器件的裝置或組件，操作時必須(xu)區別對待(dai)。

電子產品加工常用靜電防護材料

注：沒(mei)有ESD警(jing)告標識并不一(yi)定意味(wei)著該組(zu)件(jian)對ESD不敏感(gan)。當(dang)懷疑組(zu)件(jian)的靜電敏感(gan)性時，在(zai)得(de)出(chu)結論之前必須(xu)按敏感(gan)器件(jian)處理(li)。

當在非(fei)靜電安(an)全環境或工作(zuo)區時，必(bi)須保護(hu)ESDS元(yuan)器(qi)件和組件不受靜電源損害。保護(hu)措施(shi)包括導電的(de)靜電屏蔽盒、防護(hu)罩、袋或包裝等。

只(zhi)有在(zai)靜電(dian)安全(quan)工(gong)作區，才能將ESDS器件從其(qi)靜電(dian)防護(hu)包裝中(zhong)取出。

了解(jie)三種不同(tong)類型的(de)(de)防(fang)護(hu)包(bao)裝的(de)(de)區別是很重要的(de)(de)：

（1）靜(jing)電屏(ping)蔽(bi)（或(huo)阻擋層包裝）材料(liao)；

（2）抗靜(jing)電材料；

（3）靜電消(xiao)散材料。

靜電(dian)屏蔽包裝可防止靜電(dian)釋放穿透包裝進入(ru)組件引(yin)起損(sun)傷。

抗靜(jing)(jing)電(dian)(dian)（低充電(dian)(dian)性）材料可作為ESDS物品(pin)廉價的減振材料和(he)中間(jian)層包(bao)裝材料。抗靜(jing)(jing)電(dian)(dian)材料處于運動(dong)時不產生電(dian)(dian)荷。但是，如(ru)果發生了靜(jing)(jing)電(dian)(dian)釋放(fang)，它能穿透包(bao)裝進(jin)入組(zu)件，造成(cheng)對ESDS元器件的EOS/ESD損傷。

靜電(dian)(dian)消(xiao)散材(cai)料具有(you)足夠的(de)傳(chuan)導性(xing)，使(shi)電(dian)(dian)荷能通過其(qi)表面消(xiao)散。離開EOS/ESD防護工作區域的(de)部(bu)件必須使(shi)用靜電(dian)(dian)屏蔽材(cai)料包裝，通常在包裝的(de)中間層還夾有(you)靜電(dian)(dian)消(xiao)散材(cai)料和抗靜電(dian)(dian)材(cai)料。

不要(yao)被包(bao)裝(zhuang)材(cai)料的(de)“顏色”誤導。業界(jie)普(pu)遍認為“黑色”包(bao)裝(zhuang)具有靜(jing)(jing)電(dian)屏蔽(bi)能力或(huo)是(shi)導電(dian)的(de)，而(er)“粉紅(hong)色”是(shi)抗靜(jing)(jing)電(dian)的(de)。即(ji)使(shi)這(zhe)通常是(shi)正(zheng)確的(de)，但也可能會誤導。另外，目(mu)前市場上有許多新型的(de)透明材(cai)料，它們可能是(shi)抗靜(jing)(jing)電(dian)甚至(zhi)是(shi)靜(jing)(jing)電(dian)屏蔽(bi)材(cai)料。一段時期(qi)內(nei)，曾經假定(ding)生產中使(shi)用的(de)透明包(bao)裝(zhuang)材(cai)料都具有EOS/ESD危害(hai)性。而(er)現(xian)在來看不一定(ding)正(zheng)確。

注意：

一些靜(jing)電屏蔽材(cai)料(liao)和(he)(he)(he)抗靜(jing)電材(cai)料(liao)，以及(ji)某些局部用抗靜(jing)電劑可能會影響制(zhi)程(cheng)中組件(jian)、元(yuan)器件(jian)和(he)(he)(he)材(cai)料(liao)的(de)可焊性(xing)。應該(gai)小心(xin)選(xuan)擇對(dui)產品無(wu)污染的(de)包裝和(he)(he)(he)操作材(cai)料(liao)，并遵(zun)(zun)循廠商提供的(de)使用說明。清洗(xi)靜(jing)電消散或(huo)抗靜(jing)電材(cai)料(liao)表面的(de)溶(rong)劑會降低(di)他們的(de)ESD防護性(xing)能。要遵(zun)(zun)循制(zhi)造商關于清洗(xi)的(de)建議。

電子產品加工靜電防護工作臺

EOS/ESD安(an)(an)全(quan)工(gong)作臺能(neng)(neng)防止在操作時(shi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)尖峰(feng)(feng)脈(mo)沖(chong)和(he)靜電(dian)(dian)釋放對(dui)敏感元器(qi)件的(de)(de)(de)損害(hai)。安(an)(an)全(quan)工(gong)作臺應(ying)該具有對(dui)EOS損害(hai)的(de)(de)(de)防護功(gong)能(neng)(neng)，避免(mian)維修、生(sheng)(sheng)產(chan)、測(ce)(ce)試(shi)(shi)等設備產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)尖峰(feng)(feng)脈(mo)沖(chong)。電(dian)(dian)烙鐵、吸錫器(qi)和(he)測(ce)(ce)試(shi)(shi)儀器(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)足(zu)以毀壞極其(qi)敏感的(de)(de)(de)元器(qi)件并降低其(qi)它元器(qi)件的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)。

為了做到ESD防(fang)護，必須提供一個接地路徑來中和(he)靜電(dian)荷，否則靜電(dian)能將釋放在器件或(huo)組(zu)件上(shang)。ESD安(an)全工作(zuo)臺(tai)(tai)/EPA還具有(you)接地的靜電(dian)消散和(he)抗靜電(dian)臺(tai)(tai)面(mian)。對(dui)于操作(zuo)人員的皮(pi)膚也提供了接地途徑，消除皮(pi)膚或(huo)衣物產(chan)生的靜電(dian)，較好的選擇是防(fang)靜電(dian)腕帶。

在接地系(xi)統中必須采取措施，用于(yu)(yu)防止(zhi)(zhi)粗心(xin)大意或設備故障產生的(de)電(dian)流對于(yu)(yu)操(cao)作(zuo)人員的(de)人身傷害。一般是在接地路徑(jing)中接入(ru)一個電(dian)阻，該電(dian)阻同時會放(fang)慢(man)衰減時間，防止(zhi)(zhi)來自靜(jing)電(dian)源產生的(de)電(dian)能(neng)尖峰。另外，必須檢查所使(shi)用的(de)電(dian)源電(dian)壓，在工作(zuo)臺上(shang)考慮引入(ru)適當的(de)保護以防工作(zuo)人員受到電(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，在比較敏感場(chang)合可能(neng)要求使用空氣(qi)離子(zi)發生(sheng)器(qi)。離子(zi)發生(sheng)器(qi)的選擇、擺放位置和使用方(fang)法必須保證其(qi)有效性(xing)。

保持靜(jing)電(dian)(dian)消散和抗(kang)靜(jing)電(dian)(dian)表面工作臺(tai)無靜(jing)電(dian)(dian)源材料，如聚苯乙烯泡沫塑(su)料、塑(su)料吸錫(xi)器、紙質包裝(zhuang)袋、塑(su)料或紙質筆記本、物件夾以及(ji)員(yuan)工個(ge)人物品(pin)。

定(ding)期檢(jian)查(cha)(cha)工作臺/EPA，以確保其有效(xiao)性(xing)。不正(zheng)確的接地(di)方式或(huo)接地(di)部位氧化可能造成對(dui)EOS/ESD裝置和人員的傷害。工具和設備也必(bi)須定(ding)期檢(jian)查(cha)(cha)和保養(yang)以保證其能正(zheng)常使用(yong)。

注：由(you)于各公司環境設施的(de)(de)獨特(te)性(xing)，必須特(te)別注意“第(di)三(san)線(xian)”接地(di)(di)端。不同(tong)于工作臺(tai)面或大(da)地(di)(di)，第(di)三(san)地(di)(di)線(xian)經(jing)常會有80伏到100伏的(de)(de)懸浮電(dian)位(wei)。完善接地(di)(di)的(de)(de)EOS/ESD工作臺(tai)上的(de)(de)電(dian)子(zi)組(zu)件(jian)與接有第(di)三(san)地(di)(di)線(xian)的(de)(de)電(dian)子(zi)工具之間(jian)這80-100伏的(de)(de)電(dian)壓(ya)，可能會對EOS敏(min)感元器件(jian)或人體造成傷害。大(da)多數ESD規范要求使其達到相同(tong)的(de)(de)電(dian)勢。在此(ci)特(te)別推薦在EOS/ESD工作臺(tai)/EPA上使用接地(di)(di)故(gu)障中斷(duan)器（GFI）電(dian)信號輸出。