电子产品生产中的防静电技术应用分析

电子产品生产中的防静电技术应用分析

摘要：通过对静电研究历史的考察，阐述了静电产生的理论基础。通过测量我

们周围的静电现象，积累数据，掌握静电对电子产品的影响，找出控制干预措施。最后得出了有价值的结论：可以采用静电接地、离子中和、静电屏蔽、光辐射和

避免尖端放电。消除电子产品静电等电气方法，采取可靠的静电保护措施，为电

子产品提供安全有效的保护。

关键词：静电；电子元器件；筛选；危害；防护措施

引言

静电学有着悠久的历史，人类很久以前就开始研究静电了。一般来说，它经

历了观察记录、定性研究和定量研究阶段。

1、静电的测量

（1）电荷量；静电的本质是残余电荷的存在，它是与静电现象本质有关的所有物理量。在测量抗静电服装的性能时，测量服装的充电量。物体的电荷可以用

法拉第-简和静电计以及静电电容来测量。（2）静电电压；测量静电电压的仪器

通常分为接触式和非接触式。（3）电阻和电阻率；检测材料的电阻和电阻率是

确定其抗静电性能的重要方法。通过测量，我们得到以下数据：对于一般元件，

射频器件的损坏电压为1-5V，磁共振头的损坏电压为5V，金属氧化物半导体场

效应晶体管的损坏电压为100V，可编程只读存储器的损坏电压为100V，运算放

大器的损坏电压为190V，一般发光二极管的损坏电压为200V。

2、静电在电子元器件筛选中的危害及其特征

随着表面安装器件、MOS电路应用范围的进一步扩大和技术的成熟，表面安

装器件对静电放电的灵敏度也得到了显著提高。虽然静电放电本身不会对分立元

件产生很大的影响，但它也会对MOS器件造成很大的危害，甚至在这段时间内

会导致“软击穿”，从而给电子器件带来好处。产品应用的可靠性和质量有着严重

的影响。一家公司在过去两年里详细记录了静电损坏事故，最终统计结果见表1。从统计结果可以看出，静电放电对元件的损伤概率是不同的。其中，装配调试环

节静电放电损伤事故的概率最大。因此，必须特别注意这两个环节。电力的预防

和控制。

表1

2.1危害分析

所谓静电放电，是指带电物体周围的电场比周围介质的绝缘击穿场强得多，

带电物体上的静电由于介质的电离而完全或部分消失的情况，静电放电的主要危

害是电子元件的参数明显降低或性能失效，出现故障现象。其主要机理是电弧放

电和热二次击穿。静电放电对电子元件的危害很大，主要表现在以下几点：第一，电荷的典型特征是同性相斥，异性相吸。当电子元件发生静电放电时，空气中带

相反电荷的粉尘会被其吸收，短路概率会显著增加。其次，静电放电（ESD）可

能导致MOS器件和其他器件直接击穿，从而使它们丧失了正常的功能。第三，

由于静电放电而损坏的电子元件往往需要修理或更换，这导致了工作成本的大幅

增加。第四，静电放电产生的电磁脉冲会影响数字电路的工作，造成各种电路误差。第五，静电放电（ESD）容易导致静电敏感元件的质量损坏，最终导致元件

性能显著下降，这将对今后的正常使用产生很大的负面影响。

2.2特征分析

（1）复杂特性；当相关人员对受损部件进行故障分析时，由于部件的结构精度，往往需要高水平的技术手段。同时，静电损伤的程度及其位置也很难确定。

从原因上讲，这种现象与常见的过电流、过电压击穿现象非常相似。分析人员很

难在短时间内将其判断为静电损伤失效，这反映了静电失效分析的复杂性。（2）随机特性；当电子元件接近或直接接触远高于静电放电敏感电压值的带电物体时，极易造成静电放电损伤。同时，由于静电能在分离和接触等不同条件下产生，这

使得静电危害潜伏在电子元器件屏蔽的各个步骤、各个环节，具有非常明显的随

机性特征。（3）非可见性特征；在电子元器件的筛选过程中，经常需要人工操作。一般来说，人体会因其作用产生1-2千伏的静电，但人体能感受到的静电电

压大约是2-3千伏。也就是说，电子元件在筛选过程中产生的静电放电是人体无

法感觉到的。然而，电子元件会因此受到损坏，这反映出静电放电的不可见性。（4）累积性与潜伏性；一般来说，静电放电对电子元件的损伤可分为两类：潜

在的缓慢失效和突然的完全失效。潜慢故障是指当静电放电损伤发生时，电气参

数的退化不是很严重，但部件仍然存在质量隐患，在后续操作中会导致更严重的

参数退化。突发完全故障是指部件的多个或单个电气参数的故障，如短路、断路等，如果这些问题不能及时解决，就会逐渐累积成更严重的问题。因此，静电放

电损伤具有累积和潜在的特点。

3、电子产品生产中的防静电技术应用措施分析

3.1离子中和技术的应用

这是为了中和电子产品部件的正负电荷。离子风机可安装在电子产品生产区，对空气进行预电离，将含有正负离子的气流吹至静电电荷积聚区。静电中和可以

根据均匀排斥和非均匀吸引的原理实现，从而消除电子产品生产区的静电现象。

同时，离子中和技术可与接地、屏蔽等技术相结合，形成良好的电位体系，为电

子产品生产创造防静电环境。一般来说，可以选择交流静电消除器和直流静电消

除器两种离子风机来调节和释放静电电压，电子产品表面和电路上的正负离子可

以达到中性状态。

3.2电子产品接地静电防护

可划定防静电安全工作区边界，悬挂警示标志，使示波器、电视远离工作台

中心工作区，与工作台平行，避免电磁场感应静电。电子产品生产区防静电接地

线的敷设方法有两种：（1）接地线采用专用埋地地线，采用3 mm厚、25 mm

宽的铜皮或4-6 mm 2的铜芯软线实现人体和坐垫的防静电软接地，适用于对静电极为敏感的装配线和调试线的运行环境。（2）三相五线制电源系统的电气保护

地线作为防静电地线，适用于仪器、设备、工具的电气接地保护。防静电接地线

施工时，应注意避雷针接地线与设备接地之间的隔离，并采用三点接地，以保证

接地的可靠性。防静电地线的地坑可加入适量的木炭粉和工业盐进行电阻测试，

以达到提高土壤导电性的效果。此外，还应采用多股铜芯绝缘导线，以确保电子

产品组装线站防静电接地线的接地可靠性。

3.3人体静电防护监控

因为电子产品的生产商本身会携带不可检测的静电，这会导致电子产品的芯

片烧坏或击穿。为此，具体措施包括：（1）在生产过程中佩戴防静电腕带，通

过接地引导人体皮肤静电；（2）穿防静电工作服。工作人员应穿着混有导电纤

维或抗静电合成纤维的制服，利用电荷泄漏和中和机制消除静电放电的危害。（3）穿防静电工作鞋和袜子。应穿电阻变化小的导电材料制成的防静电工作鞋，使人体产生的静电泄漏到地上。（4）实行门禁制度。为了对电子产品生产过程