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淺談電子產(chǎn)品靜電及靜電防護(hù)

文檔作者：賈九榮1 張儒光2 朱自強(qiáng)2 文檔來(lái)源： 1．陜西省電子工業(yè)學(xué)校 2．陜西群力電工有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月27日
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第l期
2011年2月
機(jī)電元件
ELECTRoMECHANICAL co^田阻DNEN．IS
VoL 3l Nn I
Feh 201l
淺談電子產(chǎn)品靜電及靜電防護(hù)
賈九榮1。張儒光2。朱自強(qiáng)2
(1．陜西省電子工業(yè)學(xué)校，陜西寶雞，72100l；2．陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西寶雞，721300)
摘要：隨著通信事業(yè)的發(fā)展，集成電路和高分子材料的廣泛應(yīng)用，靜電的作用力、放電和感應(yīng)現(xiàn)象所引起
危害十分突出。本文闡述了靜電放電的有關(guān)知識(shí)及危害性，詳細(xì)討論了在電子產(chǎn)品生產(chǎn)中如何控制靜電的措施．
它時(shí)固體和混合延時(shí)繼電器的生產(chǎn)也有積極的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：靜電；危害；靜電控制
Doi：10．3969／j．issn．1000—6133．2011．01．0lO
中圖分類號(hào)：TM503+．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000一6133(2011)Ol—0045一04
1 靜電
1．1靜電的定義、
任何物質(zhì)都是由原子組合而成的。而原子的基
本結(jié)構(gòu)為質(zhì)子、中子及電子，質(zhì)子帶正電，中子不帶
電，電子的電氣特性與質(zhì)子相反，帶負(fù)電。在正常情
況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同，正負(fù)平衡，
所以對(duì)外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。但是電子環(huán)繞于原
子核周圍運(yùn)動(dòng)，在外力作用下，就會(huì)造成電子分布的
不平衡，因而形成了靜電。
1．2靜電的物理現(xiàn)象
正負(fù)電荷有異性相吸、同性相斥的特性，其力量
大小由庫(kù)侖定律得出：
F：K嘩(1)
r‘
式中F：力，Q：電荷，r：：距離
所以靜電的第一現(xiàn)象即吸附異性電荷。日常生
活中，吸附塵埃即．為常見(jiàn)情況。靜電與大地間因有
電位存在，如果觸及電路時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電流，即放電
電流，這個(gè)放電電流常會(huì)將電路導(dǎo)體燒毀。
，=等
收稿日期：20lO—12一15
(2)
式中，：電流，U：電壓，月：電阻
1．3靜電荷產(chǎn)生的基本途徑
1)接觸和分離
2)摩擦
3)鄰近電場(chǎng)的感應(yīng)
1．4靜電荷產(chǎn)生的基本原理
1)因不同材料的原子核對(duì)其最外圍電子的吸
附力不同，故當(dāng)兩種不同材料接觸或磨擦?xí)r，其上的
外圍電子會(huì)轉(zhuǎn)移到吸附力較強(qiáng)的一方，導(dǎo)致一材料
帶正電荷，另一材料帶負(fù)電荷
2)在導(dǎo)體表面，電子能自由運(yùn)動(dòng)。當(dāng)一帶電導(dǎo)
體和一中性導(dǎo)體接觸時(shí)，電子會(huì)從帶電導(dǎo)體流到中
性導(dǎo)體，導(dǎo)致兩者電荷平衡。
3)鄰近電場(chǎng)極化中性物體內(nèi)的電子分布。當(dāng)
中性物體接地時(shí)，與電場(chǎng)相同的電子會(huì)排斥走。若
接地突然中斷，然后把物體移離電場(chǎng)，則該物體會(huì)因
之前的電場(chǎng)感應(yīng)而形成帶電。
2 靜電問(wèn)題的重要性
在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，除生產(chǎn)工序控制和產(chǎn)
品設(shè)計(jì)不完善外，靜電是導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的主因
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
機(jī)電元件2011年
之一。
典型示例如下：
l、在八十年代初，一國(guó)外集成電路元件制造商，
在集成電路制造時(shí)，加入靜電控制程序，把產(chǎn)品質(zhì)量
提高了50％，再在線路板組裝工序上加入靜電控制
程序，又把產(chǎn)品質(zhì)量提高了50％。
2、景德鎮(zhèn)郵電通信設(shè)備廠在裝焊流水線生產(chǎn)
時(shí)，某工序失去了靜電控制程序，引起集成塊爆炸。
3、國(guó)內(nèi)一固態(tài)繼電器生產(chǎn)廠用普通的泡沫塑料
盒包裝產(chǎn)品。產(chǎn)品運(yùn)到用戶單位驗(yàn)收時(shí)，出現(xiàn)了失
效，經(jīng)過(guò)檢查分析是由于泡沫塑料盒的靜電放電，使
產(chǎn)品的器件失效。
由此可看出，我們只有從靜電控制方面著手，才
能把電子產(chǎn)品的品質(zhì)與成品率進(jìn)一步提高。
3 靜電對(duì)電子產(chǎn)品的危害
1、晶片制造：靜電隔斷晶片上的幼細(xì)線路，靜電
放電產(chǎn)生電磁干擾，影響自動(dòng)機(jī)的操作i
2、集成電路的組裝和測(cè)試：積聚的靜電向未封
裝的晶片引腳放電，破壞集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
3、電路板組裝：靜電放電破壞板上的敏感集成
電路，破壞整塊線路板的功能。
4、固體和混合延時(shí)繼電器產(chǎn)品組裝：靜電吸附
微塵，是微塵掉在產(chǎn)品內(nèi)部，對(duì)產(chǎn)品的工作會(huì)造成影
響。由靜電放電造成的軟破壞，影響產(chǎn)品的品質(zhì)，令
產(chǎn)品無(wú)故失效。
5、硬盤(pán)磁頭工業(yè)：靜電放電破壞磁極。靜電吸
附的微塵會(huì)阻礙磁頭工作。
6、薄膜電晶體液晶片工業(yè)：靜電放電破壞細(xì)小
的電晶體，造成整體失效。靜電吸附微塵污染細(xì)的
電子線路，破壞線路的完整性。
7、微電機(jī)工業(yè)：靜電吸附微塵使微部件之間的
活動(dòng)受阻。靜電放電的電磁干擾令微電機(jī)操作失
效。
4 靜電控制的基本目標(biāo)
l、人體安全，避免因靜電放電的電擊而導(dǎo)致身
體上有損傷。人體對(duì)不同靜電電壓會(huì)產(chǎn)生不同的反
應(yīng)，如表1所示。
表l 不同靜電電壓對(duì)人體電擊的反應(yīng)
靜電壓(V) 人體反應(yīng)
沒(méi)有感覺(jué)
手指外側(cè)有感覺(jué)
放電部位針刺感
有輕微和中等被針刺痛感
手指輕微覺(jué)痛，有較強(qiáng)的針刺痛感
手掌及手腕前部有電擊疼痛感
手指巨痛．手腕后部有強(qiáng)烈電擊感
手指及手掌巨痛，有麻木感
手腕前部有麻木感
手腕劇痛，手已嚴(yán)重麻木
整個(gè)手部劇痛，有電流通過(guò)感
手指劇烈麻木，整個(gè)手部有強(qiáng)烈電擊感
因強(qiáng)烈電擊，故整個(gè)手部有強(qiáng)烈打擊感
2、產(chǎn)品免除靜電的威脅：各種普通集成電路的
靜電放電耐電壓可被測(cè)知，如下表2所示，對(duì)于更先
進(jìn)的導(dǎo)體元件，相信其靜電放電耐電壓會(huì)更低，更容
易受靜電放電的破壞。
l、人體安全，避免因靜電放電的電擊而導(dǎo)致身體上
有損傷。人體對(duì)不同靜電電壓會(huì)產(chǎn)生不同的反應(yīng)，
如表l所示。
表2普通集成電路的靜電放電耐電壓
咖
姍
姍
咖
姍
咖
柵
咖
姍
咖
舢舢
砌
姍
獅姍
|喜
舢姍㈣舢舢帥
一一
一
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第l期賈九榮等：淺談電子產(chǎn)品靜電及靜電防護(hù)47
5 避免靜電在電子工業(yè)上的影響方法
方法l：最理想的方法是在電子元件內(nèi)加入保
護(hù)性線路。但這方法并非完全可行，尤其是在微小
而高密度的集成電路，其有限空間不能容納。另外，
這些保護(hù)線路對(duì)某些集成線路會(huì)造成影響或干擾。
方法2：減除工作桌上絕緣材料物件或不能接
地的導(dǎo)體材料物件。此方法亦非完全可行，有時(shí)，絕
緣材料物件如塑膠瓶，或不能接地的導(dǎo)體材料物件
如鉗子等，皆是工作桌上的必需品。
方法3：安裝靜電控制設(shè)備，實(shí)施靜電防控程
序。(此方法廣泛采納)
6 靜電控制方案
1、接地。
1)接地是人體防靜電的措施之一，它的目的是
使物體與大地之間構(gòu)成電氣上的泄露電路，將人體
產(chǎn)生的靜電泄露于大地，同時(shí)，防止位于人體附近的
某物體或接觸該某物體的另一物體受到人體的靜電
感應(yīng)，此外，可以限制人體的電位上升，或限制由此
產(chǎn)生的靜電放電。
由于人體為導(dǎo)體，故我們使用接地方法把人體
上的靜電導(dǎo)走。(手腕帶，導(dǎo)電鞋和地墊，防靜電工
作服)
但是由于人體接地，即把人體與其他電氣設(shè)備
連接起來(lái)，為避免設(shè)備漏電時(shí)傷害人體，故于手腕內(nèi)
藏有1，000，000歐姆電阻，以確保漏電電流不影響
人體。
I=220V÷100|o000n=0．00022A (3)
2)接地是電子工業(yè)廠房靜電防護(hù)系統(tǒng)的關(guān)鍵
措施之一，
其可靠程度極大地影響著靜電防護(hù)的效果可靠
性和安全性。電子工業(yè)廠房的接地主要有下列幾
種：電磁屏蔽接地；防雷接地(接零)；建筑構(gòu)件接
地；防靜電接地。前幾種接地主要在廠房設(shè)計(jì)時(shí)、由
建筑設(shè)計(jì)部門(mén)設(shè)計(jì)，而防靜電接地則主要由工廠工
藝技術(shù)管理部門(mén)提出設(shè)計(jì)或要求。
2、典型的防靜電接地
為了保證防靜電和電源供電的安全可靠，必須
將防靜電接地和電源零線接地嚴(yán)格分開(kāi)，為了實(shí)現(xiàn)
這一目的，一般采用”一點(diǎn)引出電阻隔離”的接地方
法：即從電源主配電箱地線處(該點(diǎn)至大地的接地
電阻應(yīng)小于4Q)直接引出電源零線的同時(shí)，在同一
點(diǎn)經(jīng)過(guò)1MQ電阻隔離后引出防靜電地線的主干線。
該主干線應(yīng)采用截面積為5咖2以上的銅芯橡皮軟
線。然后從主干線出發(fā)進(jìn)行防靜電接地系統(tǒng)的設(shè)
計(jì)。防靜電地線與電源零線在整個(gè)接地系統(tǒng)中嚴(yán)格
分開(kāi)，各走其路，中途不允許并接或混接，即采用三
相五線制供電系統(tǒng)。
3、工作環(huán)境方面：
環(huán)境對(duì)靜電的產(chǎn)生有很大的影響。就電子裝配
和固體繼電器裝配及混合延時(shí)繼電器的延時(shí)電路裝
配車間而言，要有一套完整的防靜電操作系統(tǒng)，如防
靜電工作臺(tái)、臺(tái)墊、包裝帶、元件盒、防靜電烙鐵等。
操作間地面應(yīng)鋪設(shè)防靜電地坪，屋頂安裝離子風(fēng)消
電器等。對(duì)于操作人員應(yīng)統(tǒng)一穿戴防靜電工作服、
防靜電鞋，戴防靜電腕帶，并盡量減少人員走動(dòng)。整
個(gè)操作間控制濕度應(yīng)大于65％，并適當(dāng)提高室內(nèi)溫
度。
4、建立防靜電操作規(guī)程：
靜電防護(hù)是一項(xiàng)綜合性的工程，它涉及到生產(chǎn)
領(lǐng)域中設(shè)計(jì)審查、定貨、入庫(kù)檢驗(yàn)、老練篩選、庫(kù)房貯
存、裝聯(lián)、調(diào)試、維修、包裝、發(fā)貨等方面。在電子產(chǎn)
品制造中應(yīng)制定出一套完整的靜電防護(hù)安全操作規(guī)
程，同時(shí)可參考電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ／T10533—94《電子
設(shè)備制造防靜電技術(shù)要求》，并嚴(yán)格執(zhí)行，采取有效
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
機(jī)電元件2011年
的防護(hù)措施。
7 結(jié)束語(yǔ)
”靜電是科學(xué)之鼠，處處吞噬科學(xué)的成果”。靜
電放電對(duì)元器件的損害后果往往是隱性的，在初期
很難被發(fā)現(xiàn)，極易逃過(guò)檢驗(yàn)而最后流人用戶之手，在
使用過(guò)程中隨著時(shí)間的推移，才逐漸發(fā)展成為元器
件的永久性失效，從而導(dǎo)致整機(jī)質(zhì)量的下降，大大影
響了生產(chǎn)企業(yè)的聲譽(yù)，并直接損害到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效
益。因此嚴(yán)格執(zhí)行防靜電技術(shù)的要求，是確保通訊
設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵之一。本文闡述了電子產(chǎn)
品中靜電的有關(guān)知識(shí)及危害性，詳細(xì)討論了在電子
產(chǎn)品生產(chǎn)中如何控制靜電的措施。文中不足之處，
望讀者提出批評(píng)和指正。
參考文獻(xiàn)
[1]孫可平．電子工業(yè)靜電放電(EsD)防護(hù)與控制技術(shù)
[M]．大連海事大學(xué)出版社，20cr7．
[2]鮑重光．電子工業(yè)防靜電危害[M]．北京工業(yè)學(xué)院出
版社，2003
(上接44頁(yè))
Tr和線圈coiI放電，使繼電器復(fù)位。圖中電容C的
容量選擇，應(yīng)使用示波器通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)，選擇可以達(dá)
到足夠脈寬的電容量。
輸入信號(hào)
GND
以上，是筆者根據(jù)多年的工作，總結(jié)的在繼電器
使用方面的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)本文介紹給使用繼電器的設(shè)
計(jì)者共享。但本文僅代表個(gè)人觀點(diǎn)。
輸入信號(hào)[二]

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