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[摘 要]电子产品的失效，原因可能来自于多个方面。其中一个重要原因是ESD静电敏感电子元器件受静电冲击而失效。下面本文将就电子产品制造过程中如何对ESD静电敏感元器件进行防护避免产品失效作一些探讨。
[关键词]ESD 静电敏感 失效
中图分类号：TU111.19+5.4 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）34―0394―01
凡是对ESD比较敏感的器件，在整个运输、保管和使用过程中都应全面采取严格的防静电损伤措施。其原则是：尽量防止和减小静电荷的产生；加速静电荷的泄漏，防止静电荷积累。
控制静电荷的产生主要是控制工艺过程和控制工艺过程中所用材料的选择。控制静电荷积累的主要途径是：设计加速静电荷的泄漏和中和，使静电压不超过安全限制。例如接地、增湿、加入抗静电添加剂等均属于加速静电泄漏的方法；运用离子发生器等装置消除静电荷危害的方法均属于加速静电中和方法。
要有效避免电子产品制造过程中的ESD静电损坏，我们可以运用以下经实践证实有效的防护措施：
（1）设置防静电工作区
对静电敏感的半导体器件，应在防静电工作区内安装该区域内应铺设导电地板。配合使用的椅子与地板接触的腿和座位表面都应该是静电导电的。
导电性地面指用电阻率在105欧姆·厘米以下的材料制成的地面。例如，混凝土、导电橡胶、导电合成树脂、导电木板、导电水磨石、导电瓷砖等地面，但表面不应上腊。
工作人员在普通橡胶板上行走时，人体静电电压可高达7500V，但当此人走到导电橡胶板上行走三步之后，人体静电电压可立即降低到100V以下。这里还必须指出，粘合导电性地面使用的粘着剂也必须具有一定导电性，否则达不到防静电的目的。
（2）工作台的台面应铺设用静电耗散材料（表面电阻率为105～109Ω/cm2）制作的保护工作面并有效接地。我们通常使用防静电胶皮。
（3）静电防护区内的操作者应使用防静电肘带或腕带（用导电塑料或导电橡皮制做的线或软性带）。为保证人身安全，肘带或腕带还应置于人体靠近仪器设备的一侧，肘带或腕带就通过1～10MΩ电阻接地（这种接地称为静电接地或软接地）。如果流动工作人员使用防静电肘带或腕带有困难，可用手经常触摸金属接地线，以泄放其身上的静电荷，尤其是在接触电路板前，必须先泄放人身静电。
（4）为了防止人体带电，静电防护区内的工作人员应穿导电性鞋（防静电鞋）。
导电性鞋的底（包括袜子）的电阻不应超过10MΩ； 为了防止人体触电，导电鞋鞋底的电阻也不宜低于10MΩ，但不能穿橡胶底鞋或塑料底鞋。
（5）静电防护区内的操作者应穿防静电工作服，戴防静电手套和3帽，例如纯棉工作服和純棉手套，并且应定期用静电电压表监测人体静电电压。不允许穿化纤（尼龙、的确良等）工作服和戴尼龙手套以及化纤工作帽等。
（6）所有防静电设施每月应进行一次检查，以保证工作台面、接地垫和人体等的静电接地正常。定期对防静电工作服、鞋、袜、帽、手套等进行泄漏电阻的检测，一般要求泄漏电阻在10～1000MΩ。
对静电的产生、带电情况以及消除静电的效果等要经常进行检测，并作好记录，力求经常掌握准确情况。对防静电工作服的要求如表1-1所示。
（7）对操作静电放电敏感器件的人员，应进行静电放电防护知识和技术的培训及考核，未经培训或没有通过考核者不允许上岗操作。
（8）静电放电敏感器件必须采用防静电材料包装，它们包括：
a.防静电软垫；
b.静电导电泡沫塑料；
c.防静电装运盒；
d.导电分流器；
e.静电防护外壳。
（9）静电防护区应挂上醒目的“防静电区”或“未经允许不得入内”的示意牌；不允许未采取静电措施折人接触静电放电敏感器件或电路板；安装和处理静电放电敏感器件的人数应明确规定，尽可能将人数减少。
（10）不应将静电放电敏感器件堆放在一起；装上器件的负责制电路板不能重叠，应放入防静电塑料袋内，分隔放置。静电敏感器件应最后一道工序装入印制电路板，尽量减小对静电敏感器件的接触失效。操作过程中应尽量减少接触其管脚，也不要使器件在其他物体表面上滑过。不允许电路板和静电敏感器件直接碰地。装有静电敏感器件的电路板无论是成品或半成品，在整个周转过程中均应放在防静电存放箱中。
（11）静电防护区内的相对湿度应控制在40%～60%。
增加环境的湿度，在绝缘体表面形成一层约厚105厘米的水膜。由于水膜内含有杂质和溶解物质，有较好的导电性，因此使绝缘体表面电阻大大降低，从而加速了静电荷的泄漏。
相对湿度低于30%时，产生的静电荷积累是比较严重的。增加湿度的方法，一般是利用空调装置、加湿器、喷雾嘴、悬挂湿布、地面洒水等。
（12）在不能采用接地技术平衡或耗散静电荷时，可在工作环境安置空气电离器，利用它不断地向非导电物品输送正、负离子流，用以中和物体上的静电荷；或在工作台面、传送带或仪表面板上涂抹专用抗静电剂，用以提高表面电导率和增加润滑度，以便防止静电荷的产生和积累。
（13）安装在印制电路板上的静电放电敏感器件，如果线路引出端没有串联电阻、分流器、箝位器件或其它保护装置时，该端应专门设计和增加保护电路；设备箱体的电气引出端（包括设备外表的测试点）也应有保护电路，如果不能设置保护电路，则应向采购方陈述其理由，并在技术文件中加以说明。
对于在印制电路板插头连接有静电敏感器件而又无保护装置时，装焊完毕就应在插头处立即套上防静电保护夹。
（14）线路设计时应合理选择器件，在满足规定电性能的前提下，应尽量选择静电损伤阈值高的器件。
（15）入厂检验和电气测试应采用专用设备进行，所有测试设备的接地（硬接地）要良好，测试完毕应将器件放入屏蔽的导电盒内。
结语
通过以上措施，可以有效避免和减少ESD敏感器件的失效，降低由此带来的质量损失，保证产品的可靠性。其实在防静电管理方面有很多国内标准和国际标准可以参考，有些优秀的企业在防静电管理方面已经导入美国ESDA（美国静电放电协会）ESD20.20标准，进行全过程防静电管理和认证，建议大家可以借鉴，以不断提高在ESD敏感器件方面的防静电管理水平。
参考文献
[1] ASTM D5077-90 Standard terminology relating to electrostatic discharge（ESD）packaging materials，1990
[2] SJ/T 10630-1995 电子元器件制造防静电技术要求，中国标准出版社，1995
[3] SJ/T 10694-1996 电子产品制造防静电系统测试方法，中国标准出版社，1996
[关键词]ESD 静电敏感 失效
中图分类号：TU111.19+5.4 文献标识码：TU 文章编号：1009―914X（2013）34―0394―01
凡是对ESD比较敏感的器件，在整个运输、保管和使用过程中都应全面采取严格的防静电损伤措施。其原则是：尽量防止和减小静电荷的产生；加速静电荷的泄漏，防止静电荷积累。
控制静电荷的产生主要是控制工艺过程和控制工艺过程中所用材料的选择。控制静电荷积累的主要途径是：设计加速静电荷的泄漏和中和，使静电压不超过安全限制。例如接地、增湿、加入抗静电添加剂等均属于加速静电泄漏的方法；运用离子发生器等装置消除静电荷危害的方法均属于加速静电中和方法。
要有效避免电子产品制造过程中的ESD静电损坏，我们可以运用以下经实践证实有效的防护措施：
（1）设置防静电工作区
对静电敏感的半导体器件，应在防静电工作区内安装该区域内应铺设导电地板。配合使用的椅子与地板接触的腿和座位表面都应该是静电导电的。
导电性地面指用电阻率在105欧姆·厘米以下的材料制成的地面。例如，混凝土、导电橡胶、导电合成树脂、导电木板、导电水磨石、导电瓷砖等地面，但表面不应上腊。
工作人员在普通橡胶板上行走时，人体静电电压可高达7500V，但当此人走到导电橡胶板上行走三步之后，人体静电电压可立即降低到100V以下。这里还必须指出，粘合导电性地面使用的粘着剂也必须具有一定导电性，否则达不到防静电的目的。
（2）工作台的台面应铺设用静电耗散材料（表面电阻率为105～109Ω/cm2）制作的保护工作面并有效接地。我们通常使用防静电胶皮。
（3）静电防护区内的操作者应使用防静电肘带或腕带（用导电塑料或导电橡皮制做的线或软性带）。为保证人身安全，肘带或腕带还应置于人体靠近仪器设备的一侧，肘带或腕带就通过1～10MΩ电阻接地（这种接地称为静电接地或软接地）。如果流动工作人员使用防静电肘带或腕带有困难，可用手经常触摸金属接地线，以泄放其身上的静电荷，尤其是在接触电路板前，必须先泄放人身静电。
（4）为了防止人体带电，静电防护区内的工作人员应穿导电性鞋（防静电鞋）。
导电性鞋的底（包括袜子）的电阻不应超过10MΩ； 为了防止人体触电，导电鞋鞋底的电阻也不宜低于10MΩ，但不能穿橡胶底鞋或塑料底鞋。
（5）静电防护区内的操作者应穿防静电工作服，戴防静电手套和3帽，例如纯棉工作服和純棉手套，并且应定期用静电电压表监测人体静电电压。不允许穿化纤（尼龙、的确良等）工作服和戴尼龙手套以及化纤工作帽等。
（6）所有防静电设施每月应进行一次检查，以保证工作台面、接地垫和人体等的静电接地正常。定期对防静电工作服、鞋、袜、帽、手套等进行泄漏电阻的检测，一般要求泄漏电阻在10～1000MΩ。
对静电的产生、带电情况以及消除静电的效果等要经常进行检测，并作好记录，力求经常掌握准确情况。对防静电工作服的要求如表1-1所示。
（7）对操作静电放电敏感器件的人员，应进行静电放电防护知识和技术的培训及考核，未经培训或没有通过考核者不允许上岗操作。
（8）静电放电敏感器件必须采用防静电材料包装，它们包括：
a.防静电软垫；
b.静电导电泡沫塑料；
c.防静电装运盒；
d.导电分流器；
e.静电防护外壳。
（9）静电防护区应挂上醒目的“防静电区”或“未经允许不得入内”的示意牌；不允许未采取静电措施折人接触静电放电敏感器件或电路板；安装和处理静电放电敏感器件的人数应明确规定，尽可能将人数减少。
（10）不应将静电放电敏感器件堆放在一起；装上器件的负责制电路板不能重叠，应放入防静电塑料袋内，分隔放置。静电敏感器件应最后一道工序装入印制电路板，尽量减小对静电敏感器件的接触失效。操作过程中应尽量减少接触其管脚，也不要使器件在其他物体表面上滑过。不允许电路板和静电敏感器件直接碰地。装有静电敏感器件的电路板无论是成品或半成品，在整个周转过程中均应放在防静电存放箱中。
（11）静电防护区内的相对湿度应控制在40%～60%。
增加环境的湿度，在绝缘体表面形成一层约厚105厘米的水膜。由于水膜内含有杂质和溶解物质，有较好的导电性，因此使绝缘体表面电阻大大降低，从而加速了静电荷的泄漏。
相对湿度低于30%时，产生的静电荷积累是比较严重的。增加湿度的方法，一般是利用空调装置、加湿器、喷雾嘴、悬挂湿布、地面洒水等。
（12）在不能采用接地技术平衡或耗散静电荷时，可在工作环境安置空气电离器，利用它不断地向非导电物品输送正、负离子流，用以中和物体上的静电荷；或在工作台面、传送带或仪表面板上涂抹专用抗静电剂，用以提高表面电导率和增加润滑度，以便防止静电荷的产生和积累。
（13）安装在印制电路板上的静电放电敏感器件，如果线路引出端没有串联电阻、分流器、箝位器件或其它保护装置时，该端应专门设计和增加保护电路；设备箱体的电气引出端（包括设备外表的测试点）也应有保护电路，如果不能设置保护电路，则应向采购方陈述其理由，并在技术文件中加以说明。
对于在印制电路板插头连接有静电敏感器件而又无保护装置时，装焊完毕就应在插头处立即套上防静电保护夹。
（14）线路设计时应合理选择器件，在满足规定电性能的前提下，应尽量选择静电损伤阈值高的器件。
（15）入厂检验和电气测试应采用专用设备进行，所有测试设备的接地（硬接地）要良好，测试完毕应将器件放入屏蔽的导电盒内。
结语
通过以上措施，可以有效避免和减少ESD敏感器件的失效，降低由此带来的质量损失，保证产品的可靠性。其实在防静电管理方面有很多国内标准和国际标准可以参考，有些优秀的企业在防静电管理方面已经导入美国ESDA（美国静电放电协会）ESD20.20标准，进行全过程防静电管理和认证，建议大家可以借鉴，以不断提高在ESD敏感器件方面的防静电管理水平。
参考文献
[1] ASTM D5077-90 Standard terminology relating to electrostatic discharge（ESD）packaging materials，1990
[2] SJ/T 10630-1995 电子元器件制造防静电技术要求，中国标准出版社，1995
[3] SJ/T 10694-1996 电子产品制造防静电系统测试方法，中国标准出版社，1996