關(guān)鍵詞:
靜電-Electrostatic, Static Electricity 靜止未流動(dòng)的電荷,能夠停留在物體上
ESD-ElectrostaticDischarge,靜電放電(靜電釋放),指處于不同靜電電位的兩個(gè)物體之間的靜電荷轉(zhuǎn)移
靜電耗散材料-表面電阻率1x 105 Ω/square至1x 1012 Ω/square之間的材料(或其體積電阻率1x 104 Ω-CM——1x 1011 Ω-CM)
一、 靜電對(duì)電子產(chǎn)業(yè)的負(fù)面影響
由于物體間的接觸分離(摩擦、剝離、撕裂和碰撞等)或電場(chǎng)感應(yīng),會(huì)產(chǎn)生物體之間或物體內(nèi)部帶電粒子的擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移或遷移,從而形成物體表面電荷堆積,即呈現(xiàn)帶電現(xiàn)象。這種現(xiàn)象可能導(dǎo)致物體表面電荷對(duì)空氣中帶異性電荷的微粒子塵埃的吸引,造成電子敏感元器件絕緣性能的降低、結(jié)構(gòu)腐蝕或破壞。在一定條件下,這種積聚電荷還會(huì)產(chǎn)生靜電放電,使電子元器件局部破損或擊穿。
而靜電引起電子元器件局部結(jié)構(gòu)破損和性能降低,是對(duì)電子行業(yè)的生產(chǎn)的重大潛在威脅,它可能比爆炸和燃燒造成的危害更有過(guò)之,例如影響生產(chǎn)合格率、制造成本、產(chǎn)品品質(zhì)與可靠性等。根據(jù)全球各地ESD協(xié)會(huì)的調(diào)查分析,全球電子工業(yè)的ESD損壞成本達(dá)到每年上百億美元。因?yàn)樗y于檢查,造成事故的隨機(jī)性大,容易與其他失效原因混淆而被掩蓋。并且隨著易產(chǎn)生靜電的高分子材料廣泛大量使用,致使產(chǎn)品靜電現(xiàn)象的產(chǎn)生變得日益嚴(yán)重,再加上電子元器件日趨微小化等因素,使得靜電的危險(xiǎn)性越來(lái)越大,敏感性越來(lái)越高,已經(jīng)達(dá)到不容忽視的程度。
二、 靜電耗散標(biāo)簽在靜電防護(hù)工作中的作用
靜電防護(hù)工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,必須制定出與之相適應(yīng)的一系列標(biāo)準(zhǔn)和工作程序,從靜電防護(hù)的系統(tǒng)要求著手,把各個(gè)環(huán)節(jié)的方方面面工作,全盤(pán)納入標(biāo)準(zhǔn)的防靜電規(guī)范之下。它涉及敏感電子產(chǎn)品的制造、裝配、處理、檢查、試驗(yàn)、維修、包裝、運(yùn)輸、貯存、使用等各個(gè)環(huán)節(jié),而且是一種串聯(lián)模式;同時(shí)它又與敏感產(chǎn)品所處的環(huán)境和操作人員著裝有直接關(guān)系,任一方面的疏漏或失誤,都將導(dǎo)致靜電防護(hù)工作的失敗。
使用靜電耗散標(biāo)簽也是電子產(chǎn)業(yè)中靜電防護(hù)工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),從原料入廠到產(chǎn)品出廠和用戶(hù)使用的過(guò)程中,靜電耗散標(biāo)簽可以使制造者能夠跟蹤每一步工作過(guò)程,滿(mǎn)足生產(chǎn)的可靠要求。普通標(biāo)簽在使用中,會(huì)產(chǎn)生大量的靜電,原因在于普通標(biāo)簽材質(zhì)由絕緣材料層所組成,當(dāng)從襯墊上取下時(shí),不管是手工操作還是機(jī)器操作,都會(huì)產(chǎn)生和保持?jǐn)?shù)百甚至數(shù)千伏的電壓,對(duì)可靠生產(chǎn)是極大的隱患。而靜電耗散標(biāo)簽是由靜電耗散材料所組成,它與普通標(biāo)簽的濟(jì)大區(qū)別是它殘留在材料表面的電荷數(shù)量大大減少;另外,靜電耗散型標(biāo)簽的表面電荷被允許從標(biāo)簽向地面耗散,這樣,靜電耗散標(biāo)簽就可以將殘留的電荷和產(chǎn)生的電壓減少到能夠滿(mǎn)足電子元器件可靠生產(chǎn)的要求。
下表為常見(jiàn)尼龍材料標(biāo)簽在使用中產(chǎn)生的電壓測(cè)試數(shù)據(jù):
標(biāo)簽從薄膜襯底上撕下時(shí)的電壓 |
標(biāo)簽種類(lèi) | 標(biāo)簽電壓(伏特) | 襯底電壓(伏特) |
標(biāo)準(zhǔn)尼龍標(biāo)簽在紙質(zhì)襯底上 | -300 | - 10 |
標(biāo)準(zhǔn)尼龍標(biāo)簽在薄膜襯底上 | -240 | 310 |
靜電耗散型尼龍標(biāo)簽在紙質(zhì)襯底上 | -2 | -4 |
靜電耗散型尼龍標(biāo)簽薄膜質(zhì)襯底上 | 1 | -144 |
標(biāo)簽尺寸:38mm x6mm 測(cè)試條件:23°C、50%RH |
三、 電子行業(yè)生產(chǎn)中的標(biāo)簽使用須知
標(biāo)簽由不同的基材制成,規(guī)格尺寸大不一樣,貼標(biāo)方式也不盡相同,使用的環(huán)境和場(chǎng)地也有所不同,因此對(duì)于標(biāo)簽的使用,必須從以下方面區(qū)別對(duì)待:
3.1 不同標(biāo)簽的襯底材料不同,所產(chǎn)生靜電壓區(qū)別很大。包括標(biāo)簽從襯底上撕掉的速度、角度、方向、接地的使用和測(cè)試環(huán)境等等因素,都會(huì)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)產(chǎn)生很大影響。
電壓結(jié)果 |
基板 | 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽(伏特) | 靜電耗散型標(biāo)簽(伏特) |
紙質(zhì) | 70 | 1 |
聚酯薄膜 | 230 | 3 |
尼龍薄膜 | 680 | 4 |
測(cè)試條件:23°C、50%RH |
3.2 標(biāo)簽尺寸不一,產(chǎn)生的靜電壓均有不同。研究表明,測(cè)量電壓隨標(biāo)簽尺寸的增加而增加。但是對(duì)于靜電耗散型標(biāo)簽,電壓保持在比較低的水平,即使尺寸有所增加,電壓也只是處于不明顯的增長(zhǎng)。因此,面積大的普通標(biāo)簽比面積小的具有更大的引起ESD危害的可能性。當(dāng)在ESD敏感工作區(qū)需要使用標(biāo)簽時(shí),使用者必須考慮使用靜電耗散型標(biāo)簽。
3.3 外部環(huán)境的不同,對(duì)于標(biāo)簽的表面電阻有很大的影響,我們以普通紙質(zhì)襯底的標(biāo)簽在不同濕度環(huán)境下的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)加以說(shuō)明,從表中可以看出,在57%RH濕度水平,紙質(zhì)的襯底測(cè)量到可認(rèn)為是靜電耗散型材料的表面電阻;在31%RH水平,紙質(zhì)襯底的表面電阻還是很接近靜電耗散型的范圍;但是在9%RH時(shí)落入絕緣材料的表面電阻范圍。
紙質(zhì)標(biāo)簽的表面電阻結(jié)果 | |
襯底與測(cè)試條件 | 表面電阻(歐姆/平方) |
1#紙質(zhì)襯底 |
23°C/57%RH | 7.9 x 1010 |
23°C/31%RH | 2.4 x 1012 |
23°C/9%RH | > 1 x 1014 |
2#紙質(zhì)襯底 |
23°C/57%RH | 9.4 x 1010 |
23°C/31%RH | 1.5 x 1012 |
23°C/9%RH | >1 x 1014 |
四、 靜電耗散標(biāo)簽在實(shí)際使用中的常見(jiàn)誤區(qū)
對(duì)于ESD要求較高的電子產(chǎn)品生產(chǎn)中,并非使用靜電耗散標(biāo)簽代替普通標(biāo)簽就可以完全杜絕靜電在標(biāo)簽這一環(huán)節(jié)的產(chǎn)生,常見(jiàn)的使用誤區(qū)有如下幾項(xiàng):
4.1 在使用防靜電標(biāo)簽來(lái)代替普通標(biāo)簽以減少靜電產(chǎn)生的過(guò)程中,有一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤概念,使用者普遍認(rèn)為:有了防靜電標(biāo)簽,使用了靜電耗散材料,就完全可以避免了靜電的產(chǎn)生。這個(gè)認(rèn)識(shí)是不**的。普通標(biāo)簽含有絕緣材料,它會(huì)引起電荷保留在標(biāo)簽上,即使提供接地路徑也是無(wú)效的。但是使用靜電耗散型標(biāo)簽時(shí),如果不能提供正確的接地方式,防靜電標(biāo)簽就不能得到濟(jì)大效果的應(yīng)用。因此,使用防靜電標(biāo)簽的同時(shí)再提供正確的接地方式,才是使用者正確的選擇。
4.2 使用防靜電標(biāo)簽不能代替離子風(fēng)機(jī)的作用。雖然通過(guò)接地的方式正確使用防靜電標(biāo)簽,但是離子風(fēng)機(jī)(空氣離子發(fā)生器)可以用來(lái)減少由電子裝配環(huán)境所產(chǎn)生的靜電壓,為了有效工作,必須適當(dāng)放置和有效利用離子風(fēng)機(jī),對(duì)放電源吹出離子。對(duì)高敏感性元件,離子風(fēng)機(jī)和靜電耗散性標(biāo)簽可以結(jié)合使用,形成對(duì)ESD損害的雙重保護(hù)。
4.3 自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)不能代替防靜電標(biāo)簽。雖然大量的研究數(shù)據(jù)表明,當(dāng)自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)把標(biāo)簽從襯底上取下時(shí)比手工取下時(shí)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽產(chǎn)生較低的電壓,但是標(biāo)簽上還是有靜電荷的堆積,如何減少電荷的產(chǎn)生,能夠讓電荷及時(shí)釋放,自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)是無(wú)法做到的。但是自動(dòng)貼標(biāo)可以節(jié)省審查時(shí)間、減少靜電產(chǎn)生和減少對(duì)電子產(chǎn)品的手工操作。使用者可以針對(duì)不同要求的產(chǎn)品,不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié),將防靜電標(biāo)簽和自動(dòng)貼標(biāo)機(jī)有效結(jié)合,對(duì)可靠生產(chǎn)和效率提高是行之有效的方法。
4.4 使用防靜電標(biāo)簽并非就是萬(wàn)事無(wú)憂(yōu)。在使用靜電耗散型標(biāo)簽時(shí),使用者必須操作小心,因?yàn)殪o電耗散型標(biāo)簽不是絕緣的,裝配者和制造商必須留心這種標(biāo)簽的位置。貼在產(chǎn)品上任何導(dǎo)電性表面的標(biāo)簽,如元件引腳、通路孔或焊盤(pán),可能會(huì)影響產(chǎn)品的功能。所以在使用防靜電標(biāo)簽前,進(jìn)行必要的測(cè)試是可靠生產(chǎn)的前提。
五、 靜電耗散標(biāo)簽的發(fā)展趨勢(shì)
防靜電標(biāo)簽濟(jì)近幾年得到了迅速的發(fā)展,從使用性能到材料的更新已經(jīng)完成了幾代產(chǎn)品的更新。從濟(jì)初的粘膠材料選用靜電耗散材料到如今標(biāo)簽本身使用靜電耗散材料,從開(kāi)始滿(mǎn)足常溫條件作業(yè)到如今滿(mǎn)足-60℃至270 ℃的高低溫工作條件,發(fā)展可以用日新月異來(lái)形容。使用材料也經(jīng)歷了從紙質(zhì)-滌綸-尼龍-復(fù)合材料的科技**,或許,從下面的技術(shù)參數(shù)表格中我們可以看出端倪。
標(biāo)簽使用材料 | 紙質(zhì) | 尼龍 | 復(fù)合材料 |
表面電阻率 | 大于1×1010 ohms/sq. | 大于1×109 ohms/sq. | 3×107 ohms/sq. |
剝離電壓 | 小于100伏特/平方英寸 | 小于50伏特/平方英寸 | 小于20伏特/平方英寸 |
靜電釋放至1%速度 | 小于0.3秒 | 小于0.5秒 | 小于0.1秒 |
使用溫度范圍 | 0℃-80℃ | -20℃-150℃ | -60℃至270 ℃ |
絕緣性 | 3000V | 6500V | 8500V |
測(cè)試條件:23°C 50%RH |
從上表可以看出,新型的復(fù)合材料防靜電標(biāo)簽的各方面性能均有不同程度的提高,在實(shí)際使用中,它具有普通防靜電標(biāo)簽所無(wú)法比擬的性能
l 具有超低瞬間剝離靜電壓
l 具有**的耐高低溫性,可在-60℃—270 ℃的溫度范圍內(nèi)使用
l 在高溫屏蔽保護(hù)的生產(chǎn)使用中,不會(huì)在被保護(hù)物表面留下殘膠
l 抵擋生產(chǎn)中常見(jiàn)的焊接劑、熔融劑和清潔劑等化學(xué)物質(zhì)的侵蝕
l 超快的靜電釋放速度保障生產(chǎn)可靠
l 不含任何半導(dǎo)體有害成份
六、 綜述
ESD是電子工業(yè)濟(jì)昂貴的損壞原因之一。在制造環(huán)境中,防靜電標(biāo)簽只是靜電防護(hù)控制程序的一小部分。選擇性能優(yōu)異的防靜電標(biāo)簽,可以改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期和交貨周期,增加產(chǎn)量,并且利用準(zhǔn)確、可靠的元件標(biāo)識(shí)和跟蹤系統(tǒng)便于查找缺陷產(chǎn)品并且立即采取糾正措施。選擇和使用更好的防靜電標(biāo)簽,對(duì)于ESD防護(hù)工作會(huì)起到異常重要的作用。