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电子工业中的静电控制与静电消除 [2006-11-16]来源:www.chinazedo.com

摘要:ESD 是电子工业中普遍存在的“硬病毒”,在某个内外因条件具备的时刻便会发作,可以遵循以下四项原则,建立起有效的静电控制程序。

要做到更为有效的ESD控制,首先在器件和产品的设计中,应充分体现静电防护的思想,在器件内部设置静电防护元件(ESD Protection Device),尽量使用对静电不敏感的器件以及对所使用的静电放电敏感(ESDS,ESD-sensitive)器件提供适当的输入保护,使其更合理地避免ESD的伤害。

目前许多厂家已经研制出具有内部保护电路的器件,一系列相应的测试标准也颂布执行,如MAXIM公司研制的模拟开关MAX4551,具有15kV的ESD保护功能,它们必须在正常工作、停机模式和断电状态下,依据IEC1340-3-1人体模型、IEC1000-4-2空气间隙放电、IEC 1000-4-4快速瞬变(FTB)放电等标准,接受多项模似ESD测试,确保符合IEC1000-4-2Level4要求。

此外,生产环境的防静电设计也是ESD控制的关键所在,设计的依据是电子器件绝缘膜静电击穿电压(Vesd)、整机中敏感器件的Vesd以及生产设备的耐静电性能。制造必须定义和坚持一个特殊的ESD控制级别,该级别由生产过程中最为敏感的元件所决定,生产环境必须保障该级别的安全性。当不知道最敏感元件的级别时,制造商应该执行EIA-625标准,它将ESD保护的工作区域定义为“安全区”,不包含可能产生高于200V的放电源。

坚持预防为主,消除产生静电的过程,在生产和储运过程中尽可能地减少产生静电的工序和材料,可以在很大程度上消除静电的产生与积累。

安全地泄放或中和静电

同样,无论措施多少严密,完全消除静电几乎是不可能的,所以我们的第三条原则是,安全地泄放或中和静电,其中接地是最基本最有效的方法。

IEC1340-5-1对接地电阻作了规定,国内航天工业标准QJ1950-90也有类似规定,综合考虑,电子工业中生产和使用场所的接地电阻应在10以下,接地导线必须连接牢固,并有足够的机械强度,否则在松断部位可能会产生火花,固定设备接地导线应是1.25mm以上的多股可挠的编织电线,地线提供给防静电腕带、地板和工作台表面。

适度控制环境温湿度,也可以有效遏制静电的杀伤力。温度与温度对ESD都有影响,在同一个大气环境中,温度较低区域会比温度较高的区域相对湿度更大,而湿度增加则便非导体材料的表面电导率增加,空气导电性能增强,物体上积蓄的静电荷可以更快地泄漏,可见环境温度越低,湿度越大,对静电的防护就越有利。

因此在工艺条件许可时,可以使用工业加湿器、风扇喷雾器喷射水雾、地面洒水等方法提高空气的相对湿度,降低静电的危害。当然,通常应将温度控制在18-28度范围,湿度控制于40-65%RH范围内。

实时检测生产进程与环境

生产过程中关注的静电参数有电场强度、静电电位、电荷量和电阻率。电荷量是静电最本质的物理量,但现场测量不方便,通常代以测量物体表面的静电电位,测量时常采用非接触式静电电压表,不与被测物体接触,因而对被测物体的静电影响很小。

检测是ESD控制的必要手段,应在生产的各个环节中实时进行。操作员每次进入EPA之前需测试手/脚腕带、防静电鞋、防静电工作服的性能;必须有专人负责EPA的检测与维护,定期检查各种ESD设备、用具、接地装置是否满足防静电的要求;管理人员应定期检查各个工位的防静电情况,发现不符合要求时,要实时整改;检测结果要整理归档并作为质量管理体系认证的一部分加以核查。

以上四条原则是建立ESD控制程序的基础,一个有效的ESD控制体系,光有防静电硬件系统是远远不够的,还得有一套行之有效并得到贯彻实施的培训、管理制度和操作程序。静电防护是一项系统工程,必须贯彻整体防护思想,综合运用均压、接地、泄流、屏蔽和箝位等技术,构成一个完整的防护体系,才能取得明显的效果。

 

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