如何防止靜電

為了有效地抗擊和防止靜電放電(ESD, electrostatic discharge)，必須以正確的方式使用正確的設(shè)備。由于一系列強有力的閉環(huán)ESD預(yù)防、監(jiān)測與離子設(shè)備，現(xiàn)在可以把ESD看作一個過程控制問題。 靜電放電(ESD)是在電子裝配中電路板與元件損害的一個熟悉而低估的根源。它影響每一個制造商，無任其大小。雖然許多人認為他們是在ESD安全的環(huán)境中生產(chǎn)產(chǎn)品，但事實上，ESD有關(guān)的損害繼續(xù)給世界的電子制造工業(yè)帶來每年數(shù)十億美元的代價。 　　ESD究竟是什么？靜電放電(ESD)定義為，給或者從原先已經(jīng)有靜電(固定的)的電荷(電子不足或過剩)放電(電子流)。電荷在兩種條件下是穩(wěn)定的： 1. 當它"陷入"導(dǎo)電性的但是電氣絕緣的物體上，如，有塑料柄的金屬的螺絲起子。 2. 當它居留在絕緣表面(如塑料)，不能在上面流動時。 　　可是，如果帶有足夠高電荷的電氣絕緣的導(dǎo)體(螺絲起子)靠近有相反電勢的集成電路(IC)時，電荷"跨接"，引起靜電放電(ESD)。 　　ESD以極高的強度很迅速地發(fā)生，通常將產(chǎn)生足夠的熱量熔化半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部電路，在電子顯微鏡下外表象向外吹出的小子彈孔，引起即時的和不可逆轉(zhuǎn)的損壞。更加嚴重的是，這種危害只有十分之一的情況壞到引起在 后測試的整個元件失效。其它90%的情況，ESD損壞只引起部分的降級 - 意味著損壞的元件可毫無察覺地通過 后測試，而只在發(fā)貨到顧客之后出現(xiàn)過早的現(xiàn)場失效。其結(jié)果是 損聲譽的，對一個制造商糾正任何制造缺陷 付代價的地方。 　　可是，控制ESD的主要困難是，它是不可見的，但又能達到損壞電子元件的地步。產(chǎn)生可以聽見"嘀噠"一聲的放電需要累積大約2000伏的相當較大的電荷，而3000伏可以感覺小的電擊，5000伏可以看見火花。例如，諸如互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或電氣可編程只讀內(nèi)存(EPROM, electricall programmable read-only memory)這些常見元件，可分別被只有250伏和100伏的ESD電勢差所破壞，而越來越多的敏感的現(xiàn)代元件，包括奔騰處理器，只要5伏就可毀掉。該問題被每天的引起損害的活動復(fù)合在一起。例如，從 乙烯基的工廠地板走過，在地板表面和鞋子之間產(chǎn)生摩擦。其結(jié)果是純電荷的物體，累積達到3~2000伏的電荷，取決于局部空氣的相當濕度。甚至工人在臺上的自然移動所形成的摩擦都可產(chǎn)生400~6000伏。如果在拆開或包裝泡沫盒或泡泡袋中的PCB期間，工人已經(jīng)處理絕緣體，那么在工人身體表面累積的凈電荷可達到大約26000伏。 　　因此，作為主要的ESD危害來源，所有進入靜電保護區(qū)域(EPA, electrostatic protected area)的工作人員必須接地，以防止任何電荷累積，并且所有表面應(yīng)該接地，以維持所有東西都在相同的電勢，防止ESD發(fā)生。用來防止ESD的主要產(chǎn)品是碗帶(wristband)，有卷毛燈芯絨和耗散性表面或墊料 - 兩者都必須正確接地。另外的輔助物諸如耗散性鞋類或踵帶和合適的衣服，都是設(shè)計用來防止人員在靜電保護區(qū)域(EPA)移動時累積和保持凈電荷。在裝配期間和之后，PCB也應(yīng)該防止來自內(nèi)部和外表運輸中的ESD。有許多電路板包裝產(chǎn)品可用于這方面，包括屏蔽袋、裝運箱和可移動推車。雖然以上設(shè)備的正確使用將防止90%的ESD有關(guān)的問題，但是為了達到 后10%，需要另一種保護：離子化。中和那些可產(chǎn)生靜電電荷的裝配設(shè)備和表面的 有效方法是使用離子發(fā)生器(ionizer) - 一種設(shè)備吹出離子化空氣流在工作區(qū)域，來中和累積在絕緣材料上的任何電荷。 　　一個常見的謬論是認為因為在工作站帶上了碗帶，該區(qū)域的絕緣體，如聚苯乙烯杯或紙板盒，所帶的電荷將安全地消散。按定義，絕緣體不會導(dǎo)電，除了通過離子化不可能放電。如果一個帶電荷的絕緣體保留在EPA，它將輻射一個靜電場，引發(fā)凈電荷到任何附近的物體上，因此增加對產(chǎn)品的ESD損壞的危險性。雖然許多制造商企圖從其EPA禁止絕緣材料，但這個方法是很難實施的。絕緣材料是日常生活中太多的一部分 - 從操作員坐落舒適的泡沫墊，到塑料蓋中的一些東西。 　　由于離子發(fā)生器的使用，制造商可以接受一些絕緣材料在其EPA中出現(xiàn)的事實。因為離子發(fā)生系統(tǒng)連續(xù)地中和可能發(fā)生在絕緣體上面的任何電荷累積，所以對于任何的ESD計劃，它們都是合理的投資。 標準電子裝配中的離子發(fā)生設(shè)備有兩種基本的形式：　 * 桌面型(單個風(fēng)扇)　* 過頂型設(shè)備(在單個過頂?shù)膯卧獌?nèi)，有一系列的風(fēng)扇)　 　　也有室內(nèi)離子發(fā)生器，但現(xiàn)在主要用于清潔房的環(huán)境。 　　選擇決定于需要保護區(qū)域的大小。桌面型離子發(fā)生器將覆蓋單一等工作表面，而過頂式離子發(fā)生器將覆蓋兩或三個。另一個優(yōu)點是離子發(fā)生器也可防止灰塵靜電附著于產(chǎn)品，可能使外觀降級。可是，如果沒有對ESD設(shè)備有效性的正常測試和監(jiān)測，那么沒有一個保護計劃是完善的。一流的ESD控制和離子化專家報告了使用失效的(因此是無用的)ESD設(shè)備而不知其失效的制造商的例子。為了防止這種情況，除了標準的ESD設(shè)備，ESD供應(yīng)商還提供各種恒定監(jiān)測器，如果一項表現(xiàn)超出規(guī)定即自動報警。監(jiān)測器可用作一個獨立單元或在網(wǎng)絡(luò)中連接在一起。也有自動數(shù)據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)軟件，實時顯示有關(guān)操作員和工作站的系統(tǒng)表現(xiàn)。 　　監(jiān)測器可通過消除許多日常任務(wù)來簡化ESD計劃，如保證碗帶每天適當測量，離子發(fā)生器的平衡與正確維護，工作臺接地點沒有[1] [2]  下一頁