電子工業中的靜電控制與靜電消除
摘要:ESD是電子工業中普遍存在的“硬病毒”,在某個內外因條件具備的時刻便會發作,可以遵循以下四項原則,建立起有效的靜電控制程序。
要做到更為有效的ESD控制,首先在器件和產品的設計中,應充分體現靜電防護的思想,在器件內部設置靜電防護元件(ESDProtectionDevice),盡量使用對靜電不敏感的器件以及對所使用的靜電放電敏感(ESDS,ESD-sensitive)器件提供適當的輸入保護,使其更合理地避免ESD的傷害。
目前許多廠家已經研制出具有內部保護電路的器件,一系列相應的測試標準也頌布執行,如MAXIM公司研制的模擬開關MAX4551,具有15kV的ESD保護功能,它們必須在正常工作、停機模式和斷電狀態下,依據IEC1340-3-1人體模型、IEC1000-4-2空氣間隙放電、IEC1000-4-4快速瞬變(FTB)放電等標準,接受多項模似ESD測試,確保符合IEC1000-4-2Level4要求。
此外,生產環境的防靜電設計也是ESD控制的關鍵所在,設計的依據是電子器件絕緣膜靜電擊穿電壓(Vesd)、整機中敏感器件的Vesd以及生產設備的耐靜電性能。制造必須定義和堅持一個特殊的ESD控制級別,該級別由生產過程中最為敏感的元件所決定,生產環境必須保障該級別的安全性。當不知道最敏感元件的級別時,制造商應該執行EIA-625標準,它將ESD保護的工作區域定義為“安全區”,不包含可能產生高于200V的放電源。
堅持預防為主,消除產生靜電的過程,在生產和儲運過程中盡可能地減少產生靜電的工序和材料,可以在很大程度上消除靜電的產生與積累。
安全地泄放或中和靜電
同樣,無論措施多少嚴密,完全消除靜電幾乎是不可能的,所以我們的第三條原則是,安全地泄放或中和靜電,其中接地是最基本最有效的方法。
IEC1340-5-1對接地電阻作了規定,國內航天工業標準QJ1950-90也有類似規定,綜合考慮,電子工業中生產和使用場所的接地電阻應在10以下,接地導線必須連接牢固,并有足夠的機械強度,否則在松斷部位可能會產生火花,固定設備接地導線應是1.25mm以上的多股可撓的編織電線,地線提供給防靜電腕帶、地板和工作臺表面。
適度控制環境溫濕度,也可以有效遏制靜電的殺傷力。溫度與溫度對ESD都有影響,在同一個大氣環境中,溫度較低區域會比溫度較高的區域相對濕度更大,而濕度增加則便非導體材料的表面電導率增加,空氣導電性能增強,物體上積蓄的靜電荷可以更快地泄漏,可見環境溫度越低,濕度越大,對靜電的防護就越有利。
因此在工藝條件許可時,可以使用工業加濕器、風扇噴霧器噴射水霧、地面灑水等方法提高空氣的相對濕度,降低靜電的危害。當然,通常應將溫度控制在18-28度范圍,濕度控制于40-65%RH范圍內。
實時檢測生產進程與環境
生產過程中關注的靜電參數有電場強度、靜電電位、電荷量和電阻率。電荷量是靜電最本質的物理量,但現場測量不方便,通常代以測量物體表面的靜電電位,測量時常采用非接觸式靜電電壓表,不與被測物體接觸,因而對被測物體的靜電影響很小。
檢測是ESD控制的必要手段,應在生產的各個環節中實時進行。操作員每次進入EPA之前需測試手/腳腕帶、防靜電鞋、防靜電工作服的性能;必須有專人負責EPA的檢測與維護,定期檢查各種ESD設備、用具、接地裝置是否滿足防靜電的要求;管理人員應定期檢查各個工位的防靜電情況,發現不符合要求時,要實時整改;檢測結果要整理歸檔并作為質量管理體系認證的一部分加以核查。
以上四條原則是建立ESD控制程序的基礎,一個有效的ESD控制體系,光有防靜電硬件系統是遠遠不夠的,還得有一套行之有效并得到貫徹實施的培訓、管理制度和操作程序。靜電防護是一項系統工程,必須貫徹整體防護思想,綜合運用均壓、接地、泄流、屏蔽和箝位等技術,構成一個完整的防護體系,才能取得明顯的效果。
環境濕度控制產品:超聲波加濕器