一、靜電防護的基本原則
a. 抑制靜電荷的積聚:通過材料選擇、環境控制等手段,減少靜電荷的產生和積累。
b. 迅速、安全、有效地消除已產生的靜電荷:采用接地、離子化等措施,及時將靜電荷導入大地,避免靜電放電帶來的危害。
二、防靜電工作區場地
1. 地面材料
a. 禁止直接使用木質地板或鋪設毛、麻、化纖地毯及普通地板革,以防靜電荷積累。
b. 應選用由靜電導體材料構成的地面,如防靜電活動地板或在普通地面上鋪設防靜電地墊,并確保有效接地。
c. 允許使用經特殊處理過的水磨石地面,如事先敷設地線網、滲碳或在地面噴涂抗靜電劑等,以提高地面的導電性能。
2. 接地
a. 防靜電系統必須有獨立可靠的接地裝置,接地電阻一般應小于10Ω,埋設與檢測方法應符合GBJ97的要求。
b. 防靜電地線不得接在電源零線上,也不得與防雷地線共享,以避免干擾和安全隱患。
c. 使用三相五線制供電時,其大地線可以作為防靜電地線(但需確保零線、地線不混接)。
d. 接地主干線截面積應不小于100mm2;支干線截面積應不小于6mm2;設備和工作臺的接地線應采用截面積不小于1.25mm2的多股敷塑導線,接地線顏色以黃綠色線為宜。
e. 接地主干線的連接方式應采用焊接,確保連接牢固可靠。
f. 防靜電設備連接端子應確保接觸可靠,易裝拆,允許使用各種夾式連接器,如鍔魚夾、插頭座等。
3. 天花板材料
天花板材料應選用抗靜電型材料制品,一般情況下允許使用石膏板制品,但禁止使用普通塑料制品,以減少靜電荷的產生和積累。
4. 墻壁面料
墻壁面料應使用抗靜電型墻紙,一般情況下允許使用石膏涂料或石灰涂料墻面,禁止使用普通墻紙及塑料墻紙,以降低靜電放電的風險。
5. 濕度控制
a. 防靜電工作區的環境相對濕度以不低于50%為宜,以提高空氣的導電性能,減少靜電荷的積累。
b. 在不對產品造成有害影響的前提下,允許使用增濕設備噴灑制劑或水,以增加環境濕度。
c. 計算機房的濕度應符合GB2887中的有關規定,類似的機房也應符合此規定,以確保設備的正常運行。
6. 區域界限
a. 防靜電工作區應標明區域界限,并在明顯處懸掛警示標志,警示標志應符合GJB1649規定。
b. 工作區入口處應配置離子化空氣風浴設備,以去除人員身上的靜電荷,防止帶入工作區。
7. 禁止使用及接觸易產生靜電荷的電荷源
防靜電工作區內禁止使用及接觸油漆或浸漆表面、普通塑料貼面、普通乙烯及樹脂表面地板、塑料及普通地板革、拋光打蠟木地板等易產生靜電荷的材料。同時,禁止穿著普通乙烯樹脂工作服、帽、鞋以及普通滌綸、合成纖維及尼龍面料、塑料及普通膠底鞋等易產生靜電的服裝和鞋具。操作工具及設備方面,禁止使用普通塑料盒、架、瓶、盤用品及紙制品、普通泡沫及一般移動工具、壓縮機、噴射設備、蒸發設備等易產生靜電的設備。
三、電子產品防靜電設施
1. 靜電安全工作臺
a. 靜電安全工作臺是防靜電工作區的基本組成部分,由工作臺、防靜電桌墊、腕帶接頭和接大地線等組成。
b. 防靜電桌墊上應設有不少于兩個腕帶接頭,一個供操作人員使用,另一個供技術人員、檢驗人員或其他人員使用。
c. 必要時,靜電安全工作臺上應配備離子風靜電消除器,以進一步消除工作臺上的靜電荷。
d. 靜電安全工作臺上不允許堆放塑料盒(片)、橡皮、紙板、玻璃等易產生靜電的雜物。圖紙數據等應裝入防靜電文件袋內,以防止靜電放電對圖紙數據造成損害。
2. 防靜電腕帶
直接接觸靜電敏感器件的人員均應佩戴防靜電腕帶。腕帶應與人體皮膚有良好接觸,且對人體無刺激、無過敏影響。腕帶系統對地電阻值應在10?~10?Ω范圍內,以確保靜電荷能夠及時導入大地。
3. 防靜電容器
在電子設備研制生產過程中,一切貯存、周轉SSD(靜電敏感器件)的容器(如元器件袋、轉運箱、印制板架、元器件存放盒等)應具備靜電防護性能。不允許使用金屬和普通塑料容器,以防止靜電放電對SSD造成損害。必要時,存放部件用的周轉箱應接地,以進一步確保安全。
4. 離子風靜電消除器
離子風靜電消除器用于消除絕緣材料表面的靜電荷。通過產生正負離子,中和絕緣材料表面的靜電荷,從而防止靜電放電的發生。
5. 防靜電工作服
a. 進入防靜電工作區或接觸SSD的人員應穿防靜電工作服。防靜電工作服面料應符合GB12014規定,具有良好的抗靜電性能。
b. 在相對濕度大于50%的環境中,防靜電工作服允許選用純棉制品。純棉制品在潮濕環境下具有良好的導電性能,能夠有效減少靜電荷的積累。
6. 防靜電工作鞋
進入防靜電工作區或接觸SSD的人員應穿防靜電工作鞋。防靜電工作鞋應符合GB4385的有關規定,具有良好的抗靜電性能。一般情況下允許穿普通鞋,但應同時使用導電鞋束或腳跟帶,以確保靜電荷能夠及時導入大地。
7. 防靜電運輸車
轉運SSD或含有SSD的整、部件時,應采用具有防靜電性能的運輸車。防靜電運輸車通過采用導電材料或抗靜電材料制作,能夠有效減少運輸過程中靜電荷的產生和積累,從而防止靜電放電對SSD造成損害。
靜電防護操作規范
1. 目的
明確各部門對設備、文件、材料等的防靜電操作規范,確保靜電敏感器件在研制、生產、運輸、儲存等過程中得到有效的靜電防護,防止靜電放電對器件造成損害。
2. 適用范圍
本操作規范適用于各個部門,包括設計、采購、品管、人事、生管、設備、PCBA車間、倉庫等,以確保整個生產過程中的靜電防護措施得到有效執行。
3. 具體操作要求
3.1 設計部門
a. 產品設計師在研制產品時,應制定一份靜電放電控制大綱計劃,明確靜電防護的目標、措施和要求,確保研制產品得到全面的靜電放電保護。
b. 在研究設計方案時,應對可能產生的靜電放電失效或性能降低的問題進行分析。必要時,提醒設計人員在電路上采取保護措施,并在設計圖紙上標注靜電敏感器件符號ф,實施重點的防靜電控制。
3.2 采購部門
a. 對外購的靜電敏感器件,要求供貨商按靜電放電控制要求提供抗靜電的保護和靜電放電敏感器件的標簽。確保采購的器件具有良好的抗靜電性能,并能夠正確識別和處理。
3.3 品管部
a. 外檢組根據訂貨清單對交付的靜電敏感器件進行檢查時,應檢查是否有保護性包裝和產品標志。對不符合要求的產品應不予驗收,并通知采購部門進行處理。
b. 對靜電敏感器件的檢驗,應在有靜電放電保護的情況下進行操作(要求同《元器件防靜電操作規程》)。確保檢驗過程中不會因靜電放電對器件造成損害。
c. QE(質量工程師)負責防靜電點檢的監督,并對檢測不合格的工序報各部門主管及時解決。若解決不當所造成的損失由各部門負責并給予懲罰。同時,QE還負責防靜電黑板報資料的制作出版,提高員工的防靜電意識。
d. 應制定防靜電的培訓計劃,由質管部提出要求,會同教育部門和工藝部門共同組織實施。確保所有操作靜電敏感器件產品的人員得到必要的培訓,并達到熟練的程度,能夠正確執行防靜電操作規范。
3.4 人事部
a. 組織員工進行防靜電知識的培訓,并進行考核。確保員工了解靜電放電的危害和防護措施,掌握正確的防靜電操作方法。
3.5 生管部
a. 負責防靜電方面數據的提供和培訓。收集和分析防靜電相關的數據,為改進防靜電措施提供依據。同時,組織相關的培訓活動,提高員工的防靜電意識和技能。
3.6 設備部
a. 接地線每周檢查一次,確保每個接口端無氧化,接地良好。并做好點檢記錄,以便追溯和檢查。
b. 流水線、波峰焊、老化線等基礎生產用設備每周檢查一次,確保設備無漏電,接地良好。并做好點檢記錄,確保設備的正常運行和防靜電措施的有效性。
3.7 PCBA車間
a. 所有靜電敏感元器件的操作必須在靜電安全工作臺上進行。未采用防靜電包裝的靜電敏感元器件不得進入生產現場。對沒有防靜電包裝的元器件,應在消除靜電后再進入靜電工作現場,以防止靜電放電對元器件造成損害。
b. 操作現場所有必須使用的不具備防靜電功能的工具、夾具、設備儀器等,都應放在防靜電桌(臺)墊上,以防止這些工具、夾具、設備儀器等因摩擦產生靜電荷,對元器件造成損害。
c. 外來人員進入現場,未采取防靜電措施的,不得接觸元器件。以防止外來人員身上的靜電荷對元器件造成損害。
d. 生產現場的各種設備必須采取防靜電措施,如接地、使用防靜電材料等,以防止設備在運行過程中產生靜電荷,對元器件造成損害。
e. 在手工焊接時,要采用防靜電低壓烙鐵,以防止烙鐵在焊接過程中產生靜電放電,對元器件造成損害。
f. 敏感器件焊接后要清洗時,不能使用塑料刷子,必須用防靜電刷子清洗。以防止塑料刷子在清洗過程中產生靜電荷,對元器件造成損害。
g. 員工戴上防靜電腕帶后,腕帶與皮膚要有良好的接觸。腕帶系統、防靜電桌墊、防靜電地墊對地電阻值應在1MΩ±10%。每天上班使用時,由本車間技術人員或線長用使用合格的萬用表測量,并做好點檢記錄,以確保防靜電措施的有效性。
h. 所有用到的帶電工具、儀器、儀表等機殼必須良好接地。每星期一上班時,由本車間技術人員或線長用使用合格的萬用表測量,并做好點檢記錄,以防止這些工具、儀器、儀表等在運行過程中產生靜電荷,對元器件造成損害。
i. 沒有進行過防靜電培訓的電裝工不得進行含有靜電放電敏感器件的裝配工作。對于穿合成化纖衣服的員工,不要將衣服與靜電敏感器件接觸,以防止衣服上的靜電荷對元器件造成損害。
j. 不允許靜電放電敏感器件堆放在一起,器件互相不能接觸。已裝上敏感器件的線路板不能重疊,應分別放入防靜電容器內,以防止器件之間因摩擦產生靜電荷,造成相互損害。
k. 進行測試、維修時,在沒有配帶靜電手環的情況下,應用手接觸金屬地線(板),以泄放身上的靜電。嚴禁不采取防靜電措施的人接觸靜電敏感器件或電路板,以防止靜電放電對器件造成損害。
3.8 倉庫
a. 運輸帶引腳的組件時,通常使用導電泡沫材料。這可以防止組件引腳間出現較高的電勢差,對雙列直插式封裝的組件,在散裝運輸過程中常采用靜電損耗性管。對于線路板組件,當位于靜電放電保護區外時,應將其置于靜電屏蔽袋或導電搬運箱內進行運輸。有的包裝袋使用導電材料制成,可確保所有組件在穩定條件下處于同一電勢,同時將偶然跑到袋上的靜電荷耗散掉。但這種方法不能用于帶電池的電路板,對于這種情況,應采用襯里是靜電損耗性材料的,而外層是導電材料的包裝袋。
b. 內部裝有固定電路板的導軌的導電箱不能與邊緣上有裸露連接器的加電電路板一起使用,以防止導電箱與電路板之間產生靜電放電,對電路板造成損害。
生產現場的防靜電設施管理
靜電安全工作臺:由工作臺、防靜電桌墊、腕帶接頭和接地線等組成。確保工作臺具有良好的防靜電性能,為操作靜電敏感器件提供一個安全的工作環境。
防靜電桌墊:防靜電桌墊上應有兩個以上的腕帶接頭,一個供操作人員用,一個供技術人員、檢驗人員用。確保操作人員和技術人員在操作過程中能夠隨時接地,防止靜電放電的發生。
靜電安全工作臺管理:靜電安全工作臺上不允許堆放塑料盒、橡皮、紙板、玻璃等易產生靜電的雜物。圖紙數據應放入防靜電文件袋內,以防止靜電放電對圖紙數據造成損害。
防靜電腕帶管理:直接接觸靜電敏感器件的人員必須佩戴防靜電腕帶,腕帶與人體皮膚應有良好接觸。腕帶系統對地電阻值應保持在1MΩ左右,以確保靜電荷能夠及時導入大地。
防靜電容器管理:生產場所的組件盛料袋、周轉箱、PCB上下料架等應具備靜電防護作用,不允許使用金屬和普通容器。所有容器都必須接地,以確保靜電荷能夠及時導入大地,防止靜電放電對組件造成損害。
防靜電工作服管理:進入靜電工作區的人員和接觸SMD(表面貼裝器件)元器件的人員必須穿防靜電工作服。特別是在相對濕度小于50%的干燥環境中(如冬季),工作服面料應符合國家有關標準,具有良好的抗靜電性能。
防靜電工作鞋管理:進入工作區的人員必須穿防靜電工作鞋。穿普通鞋的人員應使用導電鞋束、防靜電鞋套或腳跟帶,以確保靜電荷能夠及時導入大地,防止靜電放電對元器件造成損害。
傳送帶和傳動軸管理:生產在線用的傳送帶和傳動軸應裝有防靜電接地的電刷和支桿,以防止傳送帶和傳動軸在運行過程中產生靜電荷,對元器件造成損害。
離子風靜電消除器使用:對傳送帶表面可使用離子風靜電消除器,以消除傳送帶表面的靜電荷,防止靜電放電對元器件造成損害。
組裝夾具、檢測夾具、焊接工具、各種儀器管理:生產場所使用的組裝夾具、檢測夾具、焊接工具、各種儀器等應設良好的接地線,以確保這些工具、儀器在運行過程中產生的靜電荷能夠及時導入大地,防止靜電放電對元器件造成損害。
防靜電測試臺管理:生產場所入口處應安裝防靜電測試臺,每一個進入生產現場的人員均應進行防靜電測試,合格后方能進入現場。以確保進入生產現場的人員不會因身上的靜電荷對元器件造成損害。
ESD問答知識
1. 為什么有些ESD地線有阻抗而有些沒有呢?
ESD地線的目的是將導電面連接到與電源地等電位的地方。“硬地”是用不具有附加電阻的地線直接連接到地的,電源地與公共點接點之間的電阻基本為0Ω。“軟地”是具有內部串聯電阻的地線,典型值為1MΩ。這樣設計的目的是限制當操作者暴露在110V和最大250V的環境中時可能產生的傷害電流。ESD聯合會ANEOS/ESD S6.1—1991建議用“硬地”方式使ESD臺面或者地板墊子接地。
2. 我常穿一只防靜電鞋,但常被告之兩腳都要穿,為什么?
防靜電鞋僅在穿戴正確并且要與導電地板或消耗地連在一起時才起作用。行走是摩擦生電的一個極好例子。若你正確使用防靜電鞋,且與ESD地板緊密連接,那么你身上的電荷會泄入到地。因此,你與地之間構成的網絡在電壓上是相同的。但你一抬起穿有防靜電鞋的腳,你就會再次充電,要么從你的衣服感應,要么因為摩擦和抬腳而產生摩擦電。若你穿有兩只防靜電鞋,你就會進一步大大減小比幾伏電壓高得多的凈電荷的機會(典型值為2000—5000V),因為你處于接地狀態的時間延長了。因此,建議在靠近運動物體時務必穿一雙防靜電鞋。
3. 需要在機器與地間連接1M電阻嗎?
不需要。參照生產廠商在機器或設備方面接地的要求可知,1M電阻是用于保護人體的。將所有靠近ESD敏感工作站的孤立導體接地都是有好處的,可使意外的電場或電荷積累減至最小。
4. 1M電阻在半導體裝配過程中的作用是什么?
假設我們正在談論ESD控制問題,當人體與半導體及帶有半導體的器件接觸時,在防靜電腕、防靜電鞋、拉鏈、地線等地方均可發現1M串聯電阻。其作用是限制可通過人體的電流量,保護人體安全。1M電阻的主要限定要求是:在250V交流有效值時,電流被限制到250微安,這正好是大多數人的感知水平(神經系統發生反射的臨界值)。電流在體表及體內物理感知的不同取決于人體大小、重量、水份、皮膚條件等。
5. 內部含有電路板的裝運箱是否需蓋上蓋子?這些裝運箱是如何工作的?
一般需要蓋上蓋子。正確安裝在裝運箱上的蓋子能對其內的電路板提供足夠強的屏蔽,這些裝運箱不僅能提供通常用途下的機械完整性,而且也能為內部提供ESD安全性。若拿掉蓋子,任何雜散電場都可以引起電路板上眾多獨立導體的充電,這些誘生電荷是ESD的產生源。雜散電場的潛在源是很多的:人、衣物、未接地二輪車、顯示器、家具、分隔間、任一非接地導體、任一絕緣體、電磁干擾等。在敞開的ESD裝運箱中的電路板,在用接地車運輸時會經過(或暴露到)幾個帶電源(電場),也會使內部設備發生問題。
6. 若腳墊和防靜電腕連到一起,它們需連到大地嗎?
不,只是所處理的設備應拔去插頭且電氣連接到ESD地。只要導電部分(體表皮膚、ESD腳墊、設備機殼、操作部件等)是等勢的,ESD(泄放電荷)就不會發生。大地很適合作基準電壓,如果你確認所有導電部分都連到地,那么就保證了這些導電部分均處于相同的電位。一旦兩導體間存在電勢差,就會導致電荷泄放產生ESD。
7. 環境空氣的相對濕度是如何影響ESD的?
相對濕度(RH)對表面積累電荷的性能產生直接影響。相對濕度越高,零部件儲存電荷的時間就越短,表面電荷減小(因為相對濕度增加)的方式可通過復合或傳導。當相對濕度增加時,空氣的電導率也隨之增加。但即使是在100%相對濕度時,電荷泄放速率的增加也不能取代適當的ESD控制操作規程。
8. 相對濕度的百分比是需控制在某一特定值嗎?若是,如何才能決定這一數值呢?
在空氣逐漸干燥時(相對濕度百分比減小),產生靜電的能力變化是確定且明顯的。在相對濕度10%(很干燥的空氣)時,在地毯上行走就能產生35kV的電荷,但在相對濕度55%時將銳減至7.5kV。工作環境的相對濕度的最佳范圍在25%—50%。一些清潔場所一般要求相對濕度在50%,由于存在對腐蝕和濕度的影響較敏感的器件,其他環境需要較低的相對濕度。在最佳濕度范圍檢驗設備及ESD抑制產品,有些ESD抑制產品是與濕度有關的。
9. 強磁場(比如磁鐵)會引起ESD嗎?磁場與ESD間有一些什么聯系嗎?
只要磁場源和物體都是靜止的,就不會由于強磁場而產生ESD。磁場波動或物體移過磁力線將感應出電流(假如物體是導電的)。完全暴露在脈動磁場中的孤立導體將積累足夠的電荷而引起ESD問題。磁場也可從電磁噪聲(EMI)產生,如果沒有正確地屏蔽,那么將會在孤立的導體上感應電流(電荷)。有些EMI源是PC、ESD、變壓器、熒光燈等。在一般工作環境中,這些很可能是不太重要的騷擾源。
10. 我們的電子裝配車間有ESD導電地板,使用ESD專用接地鞋帶,要求每個操作人員都要穿鋼趾安全鞋。若不穿ESD專用接地鞋帶,則不能通過接地鞋帶檢測器。我們的ESD專用接地鞋帶用的是#2048型號的塑料,用某種材質做成的鞋,具有10?—10?的阻抗,能減少靜電,我應該買一臺新的測試器或新鞋或其他什么東西嗎?
首先,確保你的測試器最近已經校準,若沒有則需校準。測試鞋的標準與接地鞋帶不同,標準ESD S9.1—1995對10?以下的阻抗使用100V阻抗儀。大多數接地鞋帶測試器使用6—12V的開路電壓,遠低于對鞋采用的100V電壓。如鞋本身材料在高壓下導電,那么要么買一臺更高電壓的測試器,要么重新考慮靜電泄放控制中的重要因素。一些腳部接地(腳跟帶)測試器是在出廠時被校準在750k—100M,其他僅有10M的。一些新的測試儀提供大約20—22V開路電壓,或許也有一定效果。另外,有一些ESD鞋用于檢測腳部接地測試器,因為它們在較低電壓(在消耗區間里)時能非常容易地導電。
11. 測試防靜電腕時有沒有最低要求,而且最低或更合理的要求是什么?
在測試防靜電腕時沒有預先規定的最低要求,但一個非常好的經驗是:在你每次戴上防靜電腕或開始另一件工作時都對它進行測試。測試頻度取決于你全力保護的ESD敏感設備,如果該設備相當昂貴并由一位操作者控制,經常的監視器是必要的。但如果該設備不是特別敏感且相對價格較低,那么定期的測試就足夠了。在測試防靜電腕時


