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防(fang)止靜電的方(fang)法(fa)

日期(qi)：2025-12-26 03:39

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摘要：

防(fang)止靜電的方(fang)法(fa)

為了有(you)效地(di)抗(kang)擊和(he)防(fang)止靜電放(fang)電(dian)(ESD, electrostatic discharge)，必須以(yi)正(zheng)確的方(fang)式(shi)使用正(zheng)確的設備(bei)。由於壹系列(lie)強(qiang)有力的閉環(huan)ESD預防(fang)、監(jian)測與離子設備(bei)，現(xian)在可以(yi)把ESD看作壹個過(guo)程控制(zhi)問題。

靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)(ESD)是在電子裝配中電(dian)路(lu)板(ban)與元件損害(hai)的壹個熟(shu)悉而低(di)估的根(gen)源。它(ta)影(ying)響每壹個制(zhi)造(zao)商(shang)，無(wu)任其大(da)小。雖(sui)然(ran)許(xu)多人(ren)認(ren)為他們是在ESD**的環境(jing)中生(sheng)產產品，但事實上(shang)，ESD有關的損害(hai)繼續給世(shi)界的電子制造(zao)工業(ye)帶來(lai)每年數(shu)十(shi)億(yi)美元(yuan)的代價(jia)。

ESD究(jiu)竟是什(shen)麽(me)？靜電放(fang)電(dian)(ESD)定義為，給或者從(cong)原(yuan)先已(yi)經(jing)有(you)靜(jing)電(dian)(固(gu)定的)的電荷(he)(電子不足或過剩(sheng))放(fang)電(dian)(電子流)。電(dian)荷(he)在兩種(zhong)條件下是穩(wen)定的：

1. 當它(ta)"陷(xian)入"導(dao)電(dian)性的但是電(dian)氣絕緣的物體(ti)上(shang)，如(ru)，有塑(su)料(liao)柄的金屬的螺(luo)絲起(qi)子。 2. 當它(ta)居(ju)留在絕緣表(biao)面(如(ru)塑(su)料(liao))，不能在上(shang)面流動時。

可(ke)是，如(ru)果帶有足(zu)夠(gou)高(gao)電(dian)荷的電氣絕緣的導(dao)體(ti)(螺(luo)絲起(qi)子)靠近(jin)有相(xiang)反(fan)電勢(shi)的集(ji)成電(dian)路(lu)(IC)時，電(dian)荷"跨(kua)接(jie)"，引(yin)起(qi)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)(ESD)。

ESD以極高(gao)的強(qiang)度很(hen)迅速地發生(sheng)，通常將(jiang)產生足夠(gou)的熱量(liang)熔(rong)化(hua)半(ban)導(dao)體(ti)芯片(pian)的內部(bu)電路(lu)，在電子顯微(wei)鏡(jing)下外表(biao)象向(xiang)外吹(chui)出的小子彈孔(kong)，引(yin)起(qi)即時的和不可逆(ni)轉的損壞(huai)。更加(jia)嚴(yan)重的是，這種(zhong)危害(hai)只(zhi)有(you)十(shi)分(fen)之壹的情況壞(huai)到(dao)引(yin)起(qi)在*後測試的整個(ge)元件失效(xiao)。其它(ta)90%的情況，ESD損壞(huai)只(zhi)引(yin)起(qi)部(bu)分(fen)的降(jiang)級(ji) - 意(yi)味著(zhe)損壞(huai)的元件可毫(hao)無察(cha)覺地通過(guo)*後測試，而只(zhi)在發貨(huo)到(dao)顧客之後出現(xian)過早的現(xian)場失(shi)效。其結果(guo)是*損聲(sheng)譽的，對壹個制(zhi)造(zao)商(shang)糾(jiu)正(zheng)任何(he)制造(zao)缺陷(xian)*付代價(jia)的地方(fang)。

可(ke)是(shi)，控(kong)制ESD的主要困(kun)難(nan)是(shi)，它(ta)是不可見(jian)的，但又能達(da)到(dao)損壞(huai)電子元件的地步(bu)。產生(sheng)可(ke)以(yi)聽見(jian)"嘀噠"壹聲(sheng)的放(fang)電(dian)需要(yao)累積大(da)約(yue)2000伏(fu)的相(xiang)當較(jiao)大(da)的電荷(he)，而3000伏(fu)可以(yi)感覺小的電擊，5000伏(fu)可以(yi)看見(jian)火花(hua)。

例(li)如(ru)，諸(zhu)如(ru)互補金(jin)屬氧(yang)化(hua)物(wu)半(ban)導(dao)體(ti)(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或電氣可(ke)編(bian)程只(zhi)讀(du)內(nei)存(cun)(EPROM, electricall programmable read-only memory)這些(xie)常見(jian)元件，可分(fen)別被只(zhi)有(you)250伏(fu)和100伏(fu)的ESD電勢(shi)差(cha)所破(po)壞(huai)，而越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的敏感(gan)的現(xian)代元(yuan)件，包(bao)括奔騰(teng)處理器，只(zhi)要(yao)5伏(fu)就可(ke)毀(hui)掉(diao)。

該問(wen)題被(bei)每天的引(yin)起(qi)損害(hai)的活動(dong)復合在壹起(qi)。例(li)如(ru)，從乙烯(xi)基的工廠(chang)地板(ban)走過(guo)，在地板(ban)表(biao)面和(he)鞋(xie)子之間(jian)產(chan)生摩(mo)擦。其結果(guo)是純(chun)電荷(he)的物體(ti)，累積達(da)到(dao)3~2000伏(fu)的電荷(he)，取(qu)決於局(ju)部空(kong)氣的相(xiang)當濕(shi)度。

甚(shen)至(zhi)工人(ren)在臺上(shang)的自然(ran)移動所形成的摩(mo)擦都可(ke)產(chan)生(sheng)400~6000伏(fu)。如(ru)果在拆開(kai)或包(bao)裝泡沫(mo)盒(he)或泡泡(pao)袋(dai)中(zhong)的PCB期間(jian)，工人(ren)已經(jing)處(chu)理絕緣體(ti)，那麽在工人(ren)身體(ti)表(biao)面累積的凈(jing)電(dian)荷可達(da)到(dao)大(da)約(yue)26000伏(fu)。

因(yin)此，作為主要的ESD危害(hai)來(lai)源，所有進(jin)入靜電(dian)保(bao)護區域(yu)(EPA, electrostatic protected area)的工作人員(yuan)必須接(jie)地，以(yi)防(fang)止任何(he)電荷(he)累積，並(bing)且(qie)所有表(biao)面應(ying)該(gai)接(jie)地，以(yi)維(wei)持所有東西都在相(xiang)同(tong)的電勢(shi)，防(fang)止ESD發生(sheng)。

用來(lai)防(fang)止ESD的主要產品是(shi)碗(wan)帶(wristband)，有卷(juan)毛燈(deng)芯(xin)絨(rong)和耗散性表(biao)面或墊(dian)料(liao) - 兩者都必須正(zheng)確接(jie)地。另(ling)外的輔助(zhu)物諸(zhu)如(ru)耗散性鞋類(lei)或踵(zhong)帶和合適(shi)的衣服，都是(shi)設計用來(lai)防(fang)止人員在靜電(dian)保(bao)護區域(yu)(EPA)移動時累積和(he)保(bao)持凈(jing)電(dian)荷。

在裝配期間(jian)和(he)之後，PCB也應該(gai)防(fang)止來(lai)自(zi)內(nei)部(bu)和外表(biao)運輸中的ESD。有許(xu)多電(dian)路(lu)板(ban)包(bao)裝產品(pin)可(ke)用於這方(fang)面(mian)，包(bao)括屏蔽袋(dai)、裝(zhuang)運箱和可(ke)移動推(tui)車。雖然(ran)以(yi)上(shang)設備(bei)的正(zheng)確使用將(jiang)防(fang)止90%的ESD有關(guan)的問題，但是為了達(da)到(dao)*後(hou)10%，需(xu)要(yao)另壹種(zhong)保護：離子化(hua)。

中(zhong)和(he)那些(xie)可產(chan)生靜電電荷的裝配設備(bei)和表(biao)面的*有效(xiao)方(fang)法(fa)是(shi)使(shi)用離子發生(sheng)器(ionizer) - 壹種(zhong)設備(bei)吹出離(li)子化(hua)空(kong)氣流(liu)在工作區域(yu)，來(lai)中(zhong)和(he)累積在絕緣材料(liao)上(shang)的任何(he)電荷(he)。

壹個常見(jian)的謬(miu)論是(shi)認(ren)為因(yin)為在工作站(zhan)帶上(shang)了碗(wan)帶，該區域(yu)的絕緣體(ti)，如(ru)聚苯乙烯(xi)杯(bei)或紙(zhi)板(ban)盒，所帶的電荷(he)將(jiang)**地消(xiao)散。按定義，絕緣體(ti)不會導(dao)電(dian)，除了通過(guo)離子化(hua)不可能放(fang)電(dian)。

如(ru)果壹個帶電荷(he)的絕緣體(ti)保留在EPA，它(ta)將(jiang)輻射(she)壹個靜(jing)電(dian)場，引(yin)發凈(jing)電(dian)荷到(dao)任何(he)附(fu)近(jin)的物體(ti)上(shang)，因(yin)此增(zeng)加(jia)對(dui)產品的ESD損壞(huai)的危險性。雖然(ran)許(xu)多制(zhi)造(zao)商(shang)企(qi)圖(tu)從其EPA禁止絕緣材料(liao)，但這個(ge)方(fang)法(fa)是(shi)很(hen)難實施的。絕緣材料(liao)是日常生活中(zhong)太(tai)多(duo)的壹部分(fen) - 從操(cao)作員坐(zuo)落(luo)舒(shu)適(shi)的泡沫(mo)墊(dian)，到(dao)塑(su)料(liao)蓋中(zhong)的壹些(xie)東西。

由於離子發生(sheng)器的使用，制造(zao)商(shang)可(ke)以(yi)接(jie)受壹些(xie)絕緣材料(liao)在其EPA中出現(xian)的事實。因(yin)為離子發生(sheng)系統(tong)連(lian)續地中(zhong)和(he)可(ke)能發生(sheng)在絕緣體(ti)上(shang)面的任何(he)電荷(he)累積，所以對(dui)於任何(he)的ESD計劃(hua)，它(ta)們都是(shi)合理的投資(zi)。

標準(zhun)電(dian)子裝配中的離子發生(sheng)設備(bei)有兩(liang)種(zhong)基本(ben)的形式(shi)：

＊桌(zhuo)面型(xing)(單(dan)個(ge)風(feng)扇(shan))

＊過頂(ding)型(xing)設備(bei)(在單個(ge)過(guo)頂(ding)的單元(yuan)內，有(you)壹系列(lie)的風(feng)扇(shan))

也有(you)室(shi)內離子發生(sheng)器，但現(xian)在主要用於清(qing)潔(jie)房的環境(jing)。

選擇決定於需要(yao)保(bao)護區域(yu)的大(da)小。桌(zhuo)面型(xing)離(li)子發生(sheng)器將(jiang)覆(fu)蓋單(dan)壹等(deng)工作表(biao)面，而過(guo)頂(ding)式(shi)離子發生(sheng)器將(jiang)覆(fu)蓋兩(liang)或三(san)個(ge)。另壹個優點是離(li)子發生(sheng)器也(ye)可防(fang)止灰(hui)塵靜(jing)電附(fu)著(zhe)於產品(pin)，可(ke)能使外觀降(jiang)級(ji)。

可(ke)是，如(ru)果沒(mei)有(you)對ESD設備(bei)有效(xiao)性的正(zheng)常測試和(he)監(jian)測，那麽沒(mei)有(you)壹個保(bao)護計劃(hua)是完善(shan)的。**的ESD控制(zhi)和離(li)子化(hua)專(zhuan)家(jia)報(bao)告(gao)了使(shi)用失效(xiao)的(因(yin)此是(shi)無(wu)用的)ESD設備(bei)而不知其失效(xiao)的制造(zao)商(shang)的例(li)子。

為了防(fang)止這種(zhong)情況，除了標(biao)準(zhun)的ESD設備(bei)，ESD供應(ying)商(shang)還(hai)提(ti)供(gong)各種(zhong)恒(heng)定監(jian)測器，如(ru)果壹項(xiang)表(biao)現(xian)超出規(gui)定即自動(dong)報警。監測器可(ke)用作壹個獨(du)立(li)單(dan)元(yuan)或在網絡(luo)中(zhong)連(lian)接(jie)在壹起(qi)。也(ye)有(you)自(zi)動數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)的網絡(luo)軟(ruan)件，實時顯(xian)示(shi)有關操(cao)作員和(he)工作站(zhan)的系統(tong)表(biao)現(xian)。

監測器可(ke)通過(guo)消(xiao)除許(xu)多日常任務(wu)來(lai)簡(jian)化(hua)ESD計劃(hua)，如(ru)保證(zheng)碗(wan)帶每天適(shi)當測量(liang)，離(li)子發生(sheng)器的平衡(heng)與正(zheng)確維(wei)護，工作臺接(jie)地點沒(mei)有(you)損壞(huai)。

防(fang)止ESD的**步(bu)是正(zheng)確評(ping)價(jia)如(ru)果忽(hu)視(shi)，怎樣(yang)小的細節(jie)可(ke)能造(zao)成不可修(xiu)復(fu)的損壞(huai)。壹個有(you)效(xiao)的計劃(hua)要求不僅使用有效(xiao)的ESD保護設備(bei)，而且(qie)嚴(yan)密的運作程序(xu)來(lai)保(bao)證(zheng)所有工廠(chang)地面(mian)人員(yuan)的行為是ESD**的。

雖然(ran)許(xu)多制(zhi)造(zao)商(shang)使(shi)用自動(dong)碗(wan)帶測試儀(yi)，但常常可以看(kan)到(dao)操(cao)作員因(yin)為碗(wan)帶太松(song)而或者通過(guo)測試或者失(shi)效。許(xu)多操(cao)作員企(qi)圖(tu)通過(guo)用另壹只(zhi)手(shou)簡(jian)單(dan)抓著(zhe)測試儀(yi)靠近(jin)其手腕(wan)來(lai)通過(guo)測試。

盡(jin)管如(ru)此，好消(xiao)息是(shi)ESD是(shi)可避(bi)免(mian)的。投資(zi)在正(zheng)確設備(bei)和改善(shan)**程序(xu)中的時間(jian)與**將(jiang)通過(guo)相(xiang)應(ying)的合格率(lv)提高(gao)而得(de)到(dao)回(hui)報(bao)。

下壹篇(pian)：如(ru)何防(fang)靜(jing)電
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