靜電源對(duì)元器件生產(chǎn)裝配的影響
通常任何物體所帶有的正負(fù)電荷是等量的,當(dāng)與其它物體摩擦、接觸,并由于機(jī)械作用分離時(shí),因兩種物體摩擦起電序列不同,在一種物體上積聚正電荷,另一種物體則積聚負(fù)電荷,在各物體上產(chǎn)生靜電,并在外部形成靜電場(chǎng)。兩種物質(zhì)互相摩擦是產(chǎn)生靜電的一種方式,但不是唯、一方式。像噴涂作業(yè)水滴吸附空氣中的負(fù)離子促成其表面雙電層的形成,也可產(chǎn)生靜電。現(xiàn)代科學(xué)研究的結(jié)果表明,電效應(yīng)、壓電效應(yīng)、導(dǎo)體(或電介質(zhì))的靜電感應(yīng)都可產(chǎn)生靜電。
靜電危害起因于靜電力和靜電火花,靜電危害中嚴(yán)重的靜電放電(ESD)引起可燃物的起火和爆炸。人們常說,防患于未然,防止產(chǎn)生靜電的措施一般都是降低流速和流量,改造起電強(qiáng)烈的工藝環(huán)節(jié),采用起電較少的設(shè)備材料等。簡單又可靠的辦法是用導(dǎo)線把設(shè)備接地,這樣可以把電荷引入大地,避免靜電積累。細(xì)心的乘客大概會(huì)發(fā)現(xiàn),在飛機(jī)的兩側(cè)翼尖及飛機(jī)的尾部都裝有放電刷,飛機(jī)著陸時(shí),為了防止乘客下飛機(jī)時(shí)被電擊,飛機(jī)起落架上大都使用特制的接地輪胎或接地線,以泄放掉飛機(jī)在空中所產(chǎn)生的靜電荷。我們還經(jīng)常看到油罐車的尾部拖一條鐵鏈,這就是車的接地線。適當(dāng)增加工作環(huán)境的濕度,讓電荷隨時(shí)放出,也可以有效地消除靜電。潮濕的天氣里不容易做好靜電試驗(yàn),就是這個(gè)道理。科研人員研究的抗靜電劑,則能很好地消除絕緣體內(nèi)部的靜電。然而,作何事物都有兩面性。對(duì)于靜電,只要摸透了它的脾氣,揚(yáng)長避短,也能讓它為人類服務(wù)。比如,靜電印花、靜電噴涂、靜電植絨、靜電除塵和靜電分選技術(shù)等,已在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。靜電也開始在淡化海水,噴灑農(nóng)藥、人工降雨、低溫冷凍等許多方面大顯身手,甚至在宇宙飛船上也安裝有靜電加料器等靜電裝置。
靜電源及對(duì)元器件生產(chǎn)裝配的影響
1、工作服:作業(yè)人員穿用的普通工作服(化纖和純棉制)于工作臺(tái)面、工作椅摩擦?xí)r可產(chǎn)生0.2-10微庫侖的電荷量,在服裝表面能產(chǎn)生6000伏以上的靜電電壓并使人體帶電。當(dāng)作業(yè)人員手持集成電路與工作服或工作臺(tái)面放置的元器件接觸時(shí),即可導(dǎo)致放電。因元器件各引出線接觸電位不同和芯片電介質(zhì)極薄絕緣強(qiáng)度很低等原因,很容易造成器件電介質(zhì)的擊穿。
2、工作鞋:一般工作鞋(橡膠或塑料鞋底)的絕緣電阻高達(dá)1x1013歐姆以上,當(dāng)與地面摩擦?xí)r產(chǎn)生靜電荷使人體和所穿服裝帶靜電。調(diào)查表明工作鞋與地面摩擦所產(chǎn)生靜電導(dǎo)致元器件失效的事例并不多。但因其較高的絕緣電阻使人體所帶靜電不能很快泄漏從而對(duì)元器件的生產(chǎn)帶來不、良影響。
3、樹脂、浸漆封裝表面:電子工業(yè)用許多元器件需要用高絕緣樹脂、漆封裝表面。這些器件放入包裝后,因運(yùn)輸過程的摩擦,在其表面能產(chǎn)生幾百伏以上的靜電電壓,造成器件芯片擊穿。
4、各種包裝和容器:用PE(聚乙烯)、PP(聚苯乙烯)、PUR聚氨脂、ABS、聚脂等高分子材料制備的包裝和元件盒(箱)都可因摩擦、沖擊產(chǎn)生靜電荷并對(duì)所包裝器件產(chǎn)生不、良影響。
5、終端臺(tái)、工作臺(tái):終端臺(tái)、工作臺(tái)表面受到摩擦產(chǎn)生靜電時(shí),可對(duì)放置其上的電子器件放電。
6、各種絕緣地面:打臘拋光地板、橡膠板等都可因摩擦產(chǎn)生靜電。另外因其高絕緣電阻作業(yè)人員帶靜電在其上時(shí),不會(huì)短時(shí)間將靜電荷泄漏。
7、溫箱:溫箱內(nèi)熱循環(huán)空氣流動(dòng)與箱體摩擦產(chǎn)生大量靜電荷,對(duì)器件熱烘處理非常不利。
8、CO2低溫箱:在使用的冷卻箱內(nèi),CO2蒸氣可以產(chǎn)生大量的靜電荷。
9、空氣壓縮機(jī):利用空氣壓縮機(jī)的噴霧、清洗、油漆、噴砂等設(shè)備都可因空氣劇烈流動(dòng)或介質(zhì)與噴嘴摩擦產(chǎn)生大量靜電荷。帶電介質(zhì)接觸到電子器件時(shí)可造成損壞。
10、某些電子生產(chǎn)設(shè)備:焊烙鐵、波峰焊機(jī)等某些元器件裝配設(shè)備內(nèi)設(shè)的高壓變壓器、交直流電路都可在設(shè)備上感應(yīng)出靜電電壓。如不采取靜電泄漏措施,可使元器件在裝配過程中失效。
靜電在工業(yè)生產(chǎn)中造成的危害
靜電的產(chǎn)生在工業(yè)生產(chǎn)中是不可避免的,其造成的危害主要可歸結(jié)為以下兩種機(jī)理:
其一:靜電放電(ESD)造成的危害:
1、引起電子設(shè)備的故障或誤動(dòng)作,造成電磁干擾。
2、擊穿集成電路和精密的電子元件,或者促使元件老化,降低生產(chǎn)成品率。
3、高壓靜電放電造成電擊,危及人身可靠。
4、在多易燃易爆品或粉塵、油霧的生產(chǎn)場(chǎng)所極易引起爆炸和火災(zāi)。
其二,靜電引力(ESA)造成的危害:
1、電子工業(yè):吸附灰塵,造成集成電路和半導(dǎo)體元件的污染,大大降低成品率。
2、膠片和塑料工業(yè):使膠片或薄膜收卷不齊;膠片、塑盤沾染灰塵,影響品質(zhì)。
3、造紙印刷工業(yè):紙張收卷不齊,套印不準(zhǔn),吸污嚴(yán)重,甚至紙張黏結(jié),影響生產(chǎn)。
4、紡織工業(yè):造成根絲飄動(dòng)、纏花斷頭、紗線糾結(jié)等危害。
靜電的危害有目共睹,現(xiàn)在越來越多的廠家已經(jīng)開始實(shí)施各種程度的防靜電措施和工程。但是,要認(rèn)識(shí)到,完善有效的防靜電工程要依照不同企業(yè)和不同作業(yè)對(duì)象的實(shí)際情況,制定相應(yīng)的對(duì)策。防靜電措施應(yīng)是系統(tǒng)的、全、面的,否則,可能會(huì)事倍功半,甚至造成破壞性的反作用。
靜電可靠操作
靜電防護(hù)在很大程度上是提高靜電防護(hù)意識(shí)的問題提高,所有接觸靜電敏感器件人員的靜電知識(shí)水平提高,所以進(jìn)行靜電可靠操作與靜電防護(hù)技術(shù)教育是非常重要的。在美國軍、用標(biāo)準(zhǔn)和我國標(biāo)準(zhǔn)里都有明文規(guī)定包括靜電保護(hù)接地、場(chǎng)地環(huán)境的靜電防護(hù)人員及靜電防護(hù)設(shè)備的靜電防護(hù),靜電檢測(cè)儀表和防護(hù)措施的日常維護(hù)等六個(gè)方面。
1、靜電保護(hù)接地
防靜電系統(tǒng)必須有獨(dú)立可靠的接地裝置,接地電阻一般應(yīng)小于10歐姆,埋設(shè)與檢測(cè)方法應(yīng)符合GBJ79的要求:防靜電地線不得接在電源零線上不得與防雷地線共用,使用三相五線制供電,其大地線可以作為防靜電地線(但零線地線不得接)
2、場(chǎng)地環(huán)境的靜電防護(hù)
防靜電工作區(qū)場(chǎng)地的地面墻壁及天花板,國家標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)選用防靜電材料使之具備很好的防靜電性能,禁止使用普通絕緣材料。
3、人員的靜電防護(hù)
人體在日常活動(dòng)和生產(chǎn)操作中可產(chǎn)生電壓為數(shù)十伏到數(shù)萬伏的靜電,而放電過程是極短促的,所以放電過程中釋放出的能量可達(dá)幾十瓦足以引起芯片微區(qū)燒毀或SiO2膜擊穿,因此對(duì)進(jìn)入防靜電工作區(qū)的人員要進(jìn)行靜電防護(hù)配備如防靜電服及防靜電鞋,對(duì)設(shè)備維修維護(hù)人員還應(yīng)配備防靜電腕帶。
4、設(shè)備的靜電防護(hù)
防靜電可靠工作臺(tái)是防靜電工作區(qū)的基本組成部分,它由工作臺(tái)防靜電桌墊、腕帶接頭和接地線等組成,靜電可靠工作臺(tái)上不允許堆放塑料、橡皮、紙板、玻璃等易產(chǎn)生靜電的雜物,圖紙、資料等應(yīng)裝入防靜電文件袋中,座椅墊套等都應(yīng)是導(dǎo)靜電的并與靜電接地相連,必要時(shí)工作臺(tái)上配備離子風(fēng)靜電消除器,座椅下可以鋪設(shè)防靜電地墊。在電子設(shè)備研制生產(chǎn)過程中一切貯存周轉(zhuǎn)靜電敏感器件(SSD)的容器,應(yīng)具備靜電防護(hù)性能,不允許使用金屬和普通塑料容器。
5、靜電檢測(cè)儀表
配備有關(guān)靜電檢測(cè)儀表隨時(shí)或定期對(duì)人員設(shè)備及各種防護(hù)措施進(jìn)行檢測(cè)以保證防護(hù)的有效性。
6、防護(hù)措施的日常維護(hù)任何防靜電措施都不是一勞永逸的,需要在日常的使用中定期進(jìn)行正確適當(dāng)?shù)木S護(hù)才能保證它確實(shí)有效的延長使用壽命,降低費(fèi)用。