工廠防靜電工藝規(guī)范介紹(參考版)
2025-04-15 02:50本頁面
【正文】 從原則上說靜電防護(hù)應(yīng)從控制靜電的產(chǎn)生和控制靜電的消散兩方面進(jìn)行，控制靜電產(chǎn)生主要是控制工藝過程和工藝過程中材料的選擇；控制靜電消散則主要是快速而安全地將靜電釋放和中和；兩者共同作用的結(jié)果就有可能使靜電電平不超過安全限度，達(dá)到靜電防護(hù)的目的。所以靜電對電子元器件損傷的分析具有復(fù)雜性。即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)分，使人誤把靜電損傷造成的失效當(dāng)作其它失效。其中ESD事件是造成元器件損傷最常見和最主要的原因。這三種特性能對電子元器件的三種影響：a. 靜電吸附灰塵、降低元器件的絕緣電阻（縮短壽命）；b. 靜電放電（ESD）破壞，造成電子元器件損傷；c. 靜電放電產(chǎn)生的電磁場幅度很大（達(dá)到幾百伏/米），頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對電子產(chǎn)品造成干擾甚至損壞（電磁干擾）。 靜電對電子產(chǎn)品的損害靜電對電子產(chǎn)品的損害有多種形式，并具有自身的特點。美國半導(dǎo)體可靠性新聞對1993年從制造商、測試方和使用現(xiàn)場得到的3400例失效案例進(jìn)行的統(tǒng)計，從中可以看出，EOS/ESD造成的失效達(dá)到20%。 靜電對電子行業(yè)造成的損失很大電子行業(yè)如微電子、光電子的制造和使用廠商因為靜電造成的損失和危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。一些電路采取了保護(hù)電路，但也只能達(dá)到2000~4000伏，而在實際使用環(huán)境中產(chǎn)生的靜電電壓可能達(dá)到上萬伏。我們作為元件的使用方，只能采取后一種辦法來防止或減少靜電對元器件的損害。實際元器件發(fā)生哪種失效，取決于經(jīng)典放電回路的絕緣程度，如果放電回路阻抗低，絕緣性差，元器件往往會因放電產(chǎn)生強(qiáng)電流脈沖導(dǎo)致高溫?fù)p傷，這屬于過電流損傷；如果放電回路阻抗較高，絕緣性好，則元器件會因接受了高電荷而產(chǎn)生高電壓，導(dǎo)致強(qiáng)電場損傷，這屬于過電壓損傷。潛在性失效比突發(fā)性失效具有更大的危險性，一方面是由于潛在失效難以檢測、器件在制造和裝配過程中受到潛在性靜電損傷后會影響整機(jī)的使用壽命；另一方面，靜電損傷具有積累性，即使一次靜電放電未能使器件失效，多次靜電損傷累積起來最終必然使之完全失效。突發(fā)性失效指元器件受到靜電放電損傷后，突然完全喪失其規(guī)定的功能，主要表現(xiàn)為開路、短路或參數(shù)嚴(yán)重漂移；潛在性失效是指靜電放電能量比較低，僅在元器件內(nèi)部造成輕微損傷，放電后器件電參數(shù)仍然合格或略有變化，但器件的抗過電能力已經(jīng)明顯削弱，或者使用壽命已明顯縮短，再受到工作應(yīng)力或經(jīng)過一段時間工作后將進(jìn)一步退化，直至造成徹底失效。 其它靜電來源除上述三種靜電來源外，在電子器件的制造、安裝、傳遞、運輸、試驗、存儲、測量和調(diào)試等過程中，會遇到各種各樣的由絕緣材料制成的物品，如表4所列，這些物品相互摩擦或與人體摩擦都會產(chǎn)生很高的靜電勢。 儀器和設(shè)備的靜電 儀器和設(shè)備也會由于摩擦或靜電感應(yīng)而帶上靜電，如傳輸帶在傳動過程中由于與轉(zhuǎn)軸的接觸和分離產(chǎn)生靜電，或是接地不良的儀器金屬外殼在電場中感應(yīng)產(chǎn)生靜電，儀器設(shè)備帶電后，與元器件接觸也會產(chǎn)生靜電放電，并造成靜電損傷。（c=q/u,q為人體所帶的電荷數(shù)量，電容越小，電壓u越高）人體靜電與人的操作速度有關(guān)，操作速度越快，人體靜電勢越高。表3 質(zhì)地不同的工作服和內(nèi)衣摩擦?xí)r人體的靜電勢（KV） 內(nèi)衣工作服棉紗毛丙烯聚酯尼龍維尼棉純棉（100%）維尼龍/棉（55%/45%）聚酯/人造纖維（65%/35%）聚酯/棉（65%/35%）人體靜電與個人體質(zhì)有關(guān)，主要表現(xiàn)在人體等效電容與等效電阻上，人體電容越小，則因摩擦越容易帶電，帶電電壓越高，人體電阻越小，則因感應(yīng)帶電越容易。人體靜電與環(huán)境濕度有關(guān)，濕度越低則靜電勢越高，從表2中可以清楚的看到這一點人體靜電與所穿衣服和鞋帽的材料有關(guān)，化纖和塑料制品較之棉制品更容易產(chǎn)生靜電。其三，人體的電阻比較低，相當(dāng)于人體處于靜電場中也容易感應(yīng)起電，而且人體某一部分帶電即可造成全身帶電。其一，人體接觸面廣，活動范圍大，很容易與帶有靜電荷的物體接觸或摩擦而帶電，同時也有許多機(jī)會將人體自身所帶的電荷轉(zhuǎn)移到期間上或者通過器件放電。表2 電子生產(chǎn)中產(chǎn)生的靜電勢的典型值（單位：V）事件相對濕度10%40%50%走過乙烯地毯1200050003000在工作椅子上操作人員的移動6000800400將DIP封裝的器件從塑料管中取出2000700400將印刷電路板裝進(jìn)泡沫包裝盒中210001100055004. 靜電的來源在電子制造業(yè)中，靜電的來源是多方面的，如人體、塑料制品、有關(guān)的一起設(shè)備以及電子元器件本身。表2是電子生產(chǎn)中產(chǎn)生的靜電勢的典型值。在相對濕度低的場合，如大陸性氣候地區(qū)或干燥的冬季，靜點勢就高。 影響靜電產(chǎn)生和大小的因素靜電的產(chǎn)生及其大小與環(huán)境濕度和空氣中的離子濃度有密切的關(guān)系，在高濕度環(huán)境中由于物體表面吸附有一定數(shù)量雜質(zhì)離子的水分子，形成弱導(dǎo)電的濕氣薄層，提高了絕緣體的表面電導(dǎo)率，可將靜電荷散逸到整個材料的表面，從而是靜電電勢降低。盡管這時導(dǎo)體所帶靜電荷量仍為零，但出現(xiàn)了局部帶電區(qū)域。 感應(yīng)產(chǎn)生靜電靜電產(chǎn)生的另一個重要來源是感應(yīng)生電。同種材料與不同材料相互摩擦?xí)r所點電荷的極性可能不同，如棉布與玻璃棒摩擦帶負(fù)電，但與硅片摩擦帶負(fù)電。表1 常見物體帶電順序表序號材料序號材料序號材料正電荷方向↑8羊毛16硬橡皮1空氣9絲綢17鑷、銅2人的手10鋁18黃銅、銀3兔毛11紙19聚酯人造纖維4玻璃12棉布20聚乙烯5云母13鋼21聚丙烯6頭發(fā)14木材22聚氯乙烯（PVC）7尼龍15琥珀負(fù)電荷方向↓表中任何兩種物體摩擦?xí)r，可以接此來判斷它們帶電的極性，還可以大致估計所帶電荷的多寡程度。圖1圖2 摩擦產(chǎn)生靜電實際上，只要兩種不同的物體接觸再分離就會有靜電產(chǎn)生。經(jīng)典產(chǎn)生的方式有很多種，如接觸、摩擦、沖流、冷凍、電解、壓電、溫差等，但主要是兩種形式，即摩擦產(chǎn)生靜電和感應(yīng)產(chǎn)生靜電。如果兩種不同材料的
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