静电防护论文

电子装联中的静电防护

摘要: 本文主要阐述了电子装联生产中ESD危害的发生原因及危害，提出包括采用静电防护器材和在生产中各主要工艺环节的静电防护要求。

关键词：电子装联静电放电(ESD) 静电防护

0 引言

电子仪器仪表、电子计算机、现代通讯设备等电子设备都是由电子元器件利用装联技术组装而成的，所以电子装联是现代电子工业及其相关产业的基础。随着科学技术的进步，微电子器件和各种新材料广泛应用于电装生产中，促进了电装技术的发展。但与此同时，也产生了一个新问题—即ESD(静电放电)在装联生产中对元器件和半成品、成品的软、硬击穿损害。ESD危害已成了电装生产的一大障碍，应引起电子生产制造企业的高度重视。

1静电的产生及静电源

1.1静电的产生

通常任何物体所带有的正负电荷是等量的，当与其它物体摩擦、接触，并由于机械作用分离时，因两种物体摩擦起电序列不同，在一种物体上积聚正电荷，另一种物体上则积聚负电荷，在各物体上产生静电，并在外部形成静电场。两种物质互相摩擦是产生静电的一种方式，但不是唯一方式。像喷涂作业水滴吸附空气中的负离子促成其表面双电层的形成，也可产生静电。

1.2电子生产环境中的典型静电源

人体是最主要的静电源之一，电子装配车间的工作人员在作业时，身

穿的衣服、鞋和所用的元件盘（箱）包装袋等物体的自身或其它物体摩擦都

此外某些电器设备运行时也可产生静电,在电子装配车间生产环境中存在着许多静电源，它们产生方式和相对元器件损坏各有自己的特点。下面将部分静电源产生及如何造成元器件失效作一些简单介绍。

（1）工作服：操作人员所穿的普通工作服与工作台面、工作椅摩擦时可产

生0.2～10微库仑的电荷量，在服装表面能产生6000伏以上的静电电压并使人体带电。当操作人员手持集成电路或工作服与工作台台面放置的元器件接触时，即可导致放电。因元器件各引出线接触，电位不同和芯片电介质极薄绝缘强度很低等原因，很容易造成器件电介质的击穿。

（2）工作鞋：一般工作鞋（橡胶或塑料底）的绝缘电阻高达1013欧以上，当与地面接触时产生静电荷使人体和所穿的服装带静电。调查表明工作鞋与地面摩擦所产生静电导致元件失效的事例并不多，但因其较高的绝缘电阻使人体所带静电不能很快泄漏。

（3）树脂、浸漆封装表面：许多元器件用高绝缘树脂漆封表面。这些器件放入包装后，因运输过程的摩擦，在其表面能产生几百伏以上的静电电压，造成芯片击穿。

（4）各种包装和容器：用PE（聚乙烯）、PP（聚苯乙烯）、PS（聚氨脂）、ABS等高分子材料制备的包装和元件盒。当然也包括回流检处的补料盒都有可因摩擦冲击产生静电荷，从而对其所包装的器件产生不良的影响。

（5）终端台、工作台：工作台面，摩擦产生静电，可对放置其上的电子元件放电。

（6）绝缘地面：绝缘地面都可因摩擦产生静电。另外因其较高的绝缘电阻，作业人员带静电在其上时，不全短时间将静电荷泄漏。

（7）空气压缩机，空气喷枪同空气剧烈流动或介质与气枪嘴摩擦产生大量静电荷。而在吹PCB板时易造成元器件损坏。

（8）某些电子生产设备：焊烙铁、波峰焊机、贴片机等某些元器件装配设备的高压、变压器、交直流电路都可在设备上感应出静电电压。如静电泄漏措施没采用好，可使元器件在装配过程中失效。

2 静电对电子生产制造业的危害

据美国国防灾协会不完全统计，全世界在上世纪八十年代因静电造成飞机、油船、化工厂、油库发生爆炸或者燃烧所造成的年损失近二百亿美元。而在电子制造业对元器件造成的损失更大，原因在于爆炸事故往往能够引起有关方面的注意，而静电造成电子器件损坏往往不会对人们造成危害，同时不易被察觉。因此从某种意义看，电子制造业的静电问题更具有危害性。

（1）第一艘阿波罗载人宇宙飞船，由于静电放电(ESD)导致火灾和爆炸，三名宇航名全部丧生。

（2）日本IC生产中的不合格器件有45%是由静电造成的。

（3）88年美国因ESD影响损失50亿美元。

（4）航天部门某所实验室在1992年初组装调试我国“资源卫星”上使用的一种仪器时，因人体静电放电导致2只价值6000美元的进口并遭禁运的CCD器件（一种MOS器件）失效，几乎影响卫星的发射进度。

（5）航天部门某厂在生产一种“长征三号火箭”用仪器时，因进口MOS门电路CT30，用不防静电的塑料包装封装，短短不到两年时间因静电导致失效损失达30万人民币以上。

3静电损伤的失效形式及器件敏感度的分级

3.1 静电损伤的两种失效形式

（1）硬损伤：又称“突发性完全失效”、“一次性损坏”，约占10%

表现为器件电参数突然劣化，失去原有功能。主要原因是静电放电造成过压使得介质被击穿，或过流使得部电路金属导线熔断、硅片局部融化等。

硬损伤可通过常规的性能测试手段及时发现，相对软失效而言危害要小得多。

（2）软损伤：又称“潜在性缓慢失效”、“多次损伤累积后失效”，约占90% 受到软损伤的器件，虽然当时各类电参数仍合格，然而其使用寿命却大大缩短了。含有这些器件的产品或系统，可靠性变差，可能会在后续过程中（直至最终用户）继续遭受ESD软损伤或其它过应力损伤积累而过早地失效。

由于软损伤是潜在的，运用目前的技术还很难证明或检测出来，特别是器件被装入整机产品之后，因此具有更大的危害性。这些产品流入市场后的维护成本和造成的其它损失，将比在生产中发生的直接损失要放大几十甚至上百倍！

3.2器件敏感度的分级

对静电反应敏感的元器件称为静电敏感元器件（SSD）。静电敏感元器件主要是指超大规模集成电路，特别是金属化膜半导体（MOS电路）。

ESD事件导致的敏感器件受损程度，主要取决于器件耗散放电能量或承受电压的能力，即静电敏感度。

国军标GJB1649-1993《电子产品防静电放电控制大纲》按下列标准来划分器件的静电敏感度：

I 级 0～1999V

II 级 2000～3999V

III 级 4000～15999V

非静电敏感≥16000V