電子器件在工廠車間生產(chǎn)過程中的防靜電問題分析與研究　

摘要：文章主要介紹了靜電在制造業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的原因，造成的危害，以及防治的方法。

前言

　　靜電是電子產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中的第一號殺手，靜電是相對于導體中流動的電荷而言的，是一般情況下不流動的電荷。多由絕緣物體間互相摩擦或干燥空氣與絕緣物摩擦產(chǎn)生。當它的能量積累到一定程度，妨礙它中和的絕緣體阻擋不住時，發(fā)生劇烈放電，即靜電放電。這時的最高電壓可達幾千乃至幾萬伏，勢必對靜電敏感組件造成損害。為了降低靜電敏感器件及半成品控制器在整個生產(chǎn)、周轉(zhuǎn)過程中的損壞，需要對各靜電敏感器件裝配、生產(chǎn)工序做基本的防靜電措施要求。

1 靜電防護的基本用具

　　靜電防護過程中需要的硬件有離子風扇、靜電膠墊、放電電阻、接地線、防靜電手套等材料。

1.1 離子風扇

　　離子風扇工作中可以釋放大量的正負離子，從而使積累的電荷得以中和，離子風扇中的電離器件(即發(fā)射架)在高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生的低電流高電壓作用下，形成一個穩(wěn)定的高壓電場，電離空氣形成正負離子體，由氣體帶出，到達物體表面。當物體表面為負電荷時，它會吸收氣流中的正電荷，當物體表面為正電荷時，它會吸收氣流中的負電荷，從而達到消除靜電的目的。

　　但離子風機的使用同樣有其致命的缺點，就是離子風機會釋放出大量的正負離子，這些離子在空氣中自由移動，同樣會積累在其他物體上，進而產(chǎn)生放電現(xiàn)象。故使用離子風機的地方濕度一定要達標，最好控制在40以上，以保證環(huán)境耗散離子的能力。

1.1.1 靜電膠墊

　　靜電膠墊具有絕緣高阻抗性質(zhì)，同時又能泄放靜電，電阻率保持在7.5×105Ω～1.0×109Ω之間，用于釋放積累電荷，防止電荷過于集中。是生產(chǎn)過程中操作區(qū)域靜電防護的不二選擇，靜電膠墊的使用意義在于，它可以大面積地保護易產(chǎn)生靜電的物體，如金屬臺、操作臺等，防止靜電的產(chǎn)生。

1.1.2 放電電阻

　　靜電放電是一瞬間的放電，故若要對已存在的電荷放電，需要增加放電電阻，一般選用1MΩ電阻，這樣高的電阻，會緩慢地泄放靜電荷，達到消除靜電的目的。有人認為，消除靜電選用導電性能好的材料就可以，金屬最好。這種想法是錯誤的，靜電損傷是由一定量的電荷在瞬間放電產(chǎn)生的，所以導體具備了一瞬間放電的功能，故不能用于防靜電，1MΩ電阻的使用意義就是達到緩慢泄放電荷且不損傷元件的目的。

1.1.3 地線(鏈)

　　防止靜電最根本的方法是找到等電位，找到等電位的最根本的方法就是接地。所以接地需要一個安全可靠的接地線，接地點必須連接可靠，工廠接地點需是焊接或者圓頭接片壓接在鋼板上，以保證接地的穩(wěn)定性。防靜電系統(tǒng)的接地線不得接在電源零線上，容易造成人員觸電，同樣也容易損傷電子元器件，也不得與防雷地線共用，與零線同樣道理，容易產(chǎn)生人員的安全隱患和半導體的損傷，必須有獨立可靠的接地裝置;不得與設(shè)備、線體的裸露部分接觸，以防止帶電體與靜電地短接。使用三相五線制供電電源，其地線可以作為防靜電地線。限流電阻和連接端子應(yīng)連接可靠，并具有一定載流能力，限流電阻阻值的選擇應(yīng)保證泄露電流不超過5mA，下限阻值取1MΩ。如果泄露電流過大，或者電阻過小，就不能達到緩慢泄放靜電的目的。

1.1.4 電手套

　　防靜電手套常見的有兩種(如圖2和圖3)，其中優(yōu)先選用防靜電PU涂層手套。在工廠操作中，為了保障人身安全，對于有割手隱患的崗位，如電器盒為鈑金件材料的，推薦選用防靜電PU涂層手套。

2 靜電的防護

　　靜電防護分兩步，第一步是消除或減少容易產(chǎn)生靜電的物質(zhì)，第二步是消除已經(jīng)產(chǎn)生的靜電。

2.1 消除靜電源

　　工廠生產(chǎn)過程中不可避免地需要接觸到靜電危害性較大的物質(zhì)，如塑料、海綿、保護膜、金屬等。這些物質(zhì)在生產(chǎn)裝配過程中與半導體器件組成的控制器接觸時就很容易產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象。對于這種問題，首先在生產(chǎn)過程中要盡可能地消除將要產(chǎn)生或者已經(jīng)產(chǎn)生的電荷，在半導體存在的區(qū)域隔離易產(chǎn)生靜電的物質(zhì)。

　　首先，對接觸到半導體器件的人、機進行靜電防護工作：人需要帶靜電環(huán)、穿靜電服、戴靜電手套、靜電頭套、口罩等。

　　機器方面：控制器裝配區(qū)域流水線、防靜電桌墊、地板墊均應(yīng)通過限流電阻接到地線。各接地點之間的電阻值保證在7.5×105Ω～1.0×109Ω之間。這樣可以系統(tǒng)地保證各方面產(chǎn)生的靜電得以快速釋放。

　　對于防靜電接地線，有可能因外力和腐蝕導致斷裂或氧化，從而導致接地線表面不導通(如有繩靜電環(huán)接地線)，所以保持使用過程中導通測試。

　　工作臺的防靜電桌墊不可相互串聯(lián)接地，防靜電桌墊地線連接點不能使用螺釘固定，推薦使用鉚接、焊死等措施保證連接牢固，不松脫?？墒褂梅漓o電連線<內(nèi)含1MΩ電阻>連接，防靜電桌墊按照面積每平方米一個接地連接點的方式連接。

　　人員靜電防護問題方面：有機會接觸到PCB板或靜電敏感器件的員工，必須佩戴防靜電腕帶，要與人體皮膚接觸良好，確保及時、迅速泄放人體身上的靜電。

2.2 消除已產(chǎn)生的靜電

　　對于已產(chǎn)生靜電的材料，如塑料、薄膜等，在拿取與空氣接觸或者本身在運動狀態(tài)下都可產(chǎn)生大量積累電荷物料時，需要消除電荷對物料的影響，即對于已經(jīng)產(chǎn)生的靜電荷，進行消除。

　　消除靜電較為有效的方法是安裝離子風機，直接和PCB板配合安裝且易產(chǎn)生靜電的工件(如注塑件、海綿、薄膜等)，應(yīng)提前消除靜電，需安裝離子風機，應(yīng)保證工件在有效靜電處理區(qū)域內(nèi)持續(xù)6秒以上時間(有效區(qū)域指工件距離出風口30～80cm的范圍)。長期使用的崗位，應(yīng)對離子風機工作的有效性進行定期檢驗，以確保離子風機正常運轉(zhuǎn)。

　　半導體及其半成品控制器運輸時，應(yīng)放置在防靜電膠袋(摩擦靜電壓<100V)、防靜電成品箱或周轉(zhuǎn)箱內(nèi)(應(yīng)有防靜電標識)，預裝前嚴禁先將控制器的防靜電包裝袋去掉而將控制器放入一般周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，正確的操作是一邊生產(chǎn)一邊將控制器從防靜電袋或防靜電周轉(zhuǎn)箱內(nèi)取出，不可堆疊。如果有專用防靜電主板工裝架，可提前將主板取出，放置于專用工裝架上，防止堆疊時靜電的產(chǎn)生。

　　半導體及其半成品從防靜電袋或防靜電周轉(zhuǎn)箱內(nèi)取出時，應(yīng)保持力量適中，保證平穩(wěn)，因為快速移動的物體與空氣摩擦同樣容易產(chǎn)生靜電而導致控制器的靜電損傷;拿取控制器時，手應(yīng)持其無貼裝元器件的邊緣部位，避免接觸其引線或接線片，不能裸手接觸針座、器件;要求一次拿取一塊，不可一次拿取多塊;在取放PCB組件時應(yīng)輕拿輕放，如果動作幅度過大，會造成電子元件互相接觸而產(chǎn)生或釋放靜電。

　　完成預裝半導體配件在周轉(zhuǎn)或輸向時，不能接觸泡沫、海綿、纖維布料、普通塑料等容易產(chǎn)生較大靜電量的物質(zhì)，更不能使用相關(guān)材料作為包裝或防塵用，防止相互摩擦產(chǎn)生靜電損壞芯片等半導體。

3 防靜電環(huán)境的防護

　　控制器裝配相關(guān)的車間應(yīng)避免放置容易產(chǎn)生靜電材料的物質(zhì)(如：泡沫、海綿、塑料等)。

　　如果裝配過程中要求使用這些材料，則應(yīng)在裝配好控制器之前隔離這些材料，裝配好控制器后，再裝配這些容易產(chǎn)生靜電的材料，且應(yīng)放置在離子風扇下操作。因為海綿等物體極易產(chǎn)生靜電，若與控制器放在同一空間內(nèi)操作，在海面操作的過程中與空氣和人體接觸，積累的電荷就會散布在控制器存儲的空間，電荷一旦積累到一定程度就會發(fā)生放電，造成靜電損傷，故半導體裝配和存儲環(huán)境必須要與容易產(chǎn)生靜電的材料分開。

　　環(huán)境中除了需要控制容易產(chǎn)生靜電的物質(zhì)外，還需要對空氣中的溫濕度進行控制，尤其是濕度尤為重要，濕度較高時靜電荷容易被空氣中的濕度迅速耗散，從而不容易產(chǎn)生靜電損傷;相反，濕度過低，空氣中的電荷容易積累，不耗散，集中到一定程度就會造成放電。

4 靜電放電距離

　　靜電放電距離一般較短，一般以厘米計，故真正產(chǎn)生靜電損傷的過程是需要被損傷的半導體與電荷載體或者是泄放體距離非常近的狀況下才會產(chǎn)生。

　　以工廠生產(chǎn)為例，主板在流水線體上流動，流水線體的寬度設(shè)計一般是主板的3倍以上。即如果人員靜電防護到位，主板在流水線中間移動是不會受到靜電損傷的，但是如果管控不力，主板在流水線上放置的不規(guī)范，歪在一邊，就有可能接觸到流水線旁邊的金屬或者其他帶電物料等，從而造成放電。所以規(guī)范的控制生產(chǎn)現(xiàn)場，也是減少靜電損傷不可缺少的一部分。

5 總結(jié)

　　靜電是無處不在的，而且靜電的放電方向也是多方面的，我們目前的認知可以有效防止靜電損傷的產(chǎn)生，在工廠靜電防護的長期工作中，善于使用正確的靜電防護方法，合理地利用靜電防護資源，可以大幅度提高靜電對工廠作業(yè)生產(chǎn)造成的影響。

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本文來源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第8期第32頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。