探討電子行業(yè)中的靜電防治問題

摘 要:一種常見的自然現(xiàn)象——靜電，每年在電子工業(yè)中造成極大的損失。本文通過對(duì)靜電的產(chǎn)生及危害特點(diǎn)分析，闡述了在電子行業(yè)中如何按照防靜電技術(shù)要求進(jìn)行防治靜電的，并且提到目前的靜電防治僅僅局部防治，那么如何讓進(jìn)行全方位、全環(huán)境靜電防治呢？

關(guān)鍵詞:靜電 摩擦 感應(yīng) 傳導(dǎo) 全方位全環(huán)境靜電防治

中圖分類號(hào):TM08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(b)-0070-01

靜電是一種常見的自然現(xiàn)象，具有特定的規(guī)律，既有有利的方面，也存在嚴(yán)重的危害。在電子工業(yè)中，每年因靜電導(dǎo)致的產(chǎn)品損失極大。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，全世界每年因靜電造成的經(jīng)濟(jì)損失約為500億美元，潛在的損失還不計(jì)其數(shù)，電子行業(yè)的產(chǎn)品故障49%為靜電所致。靜電放電是影響各類電子設(shè)備和電子元器件穩(wěn)定性與可靠性的主要因素。因此，我們必須充分認(rèn)識(shí)靜電的特性，趨利避害，有效地進(jìn)行靜電的防護(hù)與控制。

1 靜電的產(chǎn)生及其危害

靜電是一種電能，它存留于物體表面，是正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果，是通過電子或離子的轉(zhuǎn)換而形成的。靜電現(xiàn)象是電荷在產(chǎn)生和消失過程中產(chǎn)生的電現(xiàn)象的總稱。通常物體帶有的正負(fù)電荷是等量的，當(dāng)其發(fā)生摩擦、接觸、冷凍、電解、溫差等運(yùn)動(dòng)時(shí)，一種物體會(huì)積聚正電荷，另一物體積聚負(fù)電荷，從而在物體上產(chǎn)生了靜電。在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)等過程中都會(huì)產(chǎn)生靜電，產(chǎn)生靜電的主要原因?yàn)槟Σ痢⒏袘?yīng)和傳導(dǎo)。

靜電在電子企業(yè)生產(chǎn)中是不可避免的，其危害形式:(1)靜電吸附塵埃，產(chǎn)生短路現(xiàn)象，導(dǎo)致電器損壞。一顆直徑幾微米塵埃吸附在芯片上，即可造成幾十根芯線之間的絕緣強(qiáng)度降低，造成短路使芯片損壞。(2)靜電放電造成電磁干擾，引起電子設(shè)備故障或誤動(dòng)作。如果受損的芯片屬于一些重要的控制系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)中心控制系統(tǒng)、自動(dòng)播出控制系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度控制中心、電子作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)或火箭發(fā)射控制系統(tǒng)等，其造成的危害有時(shí)是難以預(yù)料的。(3)靜電放電擊穿集成電路和精密電子元件，形成軟擊穿或硬擊穿故障。硬擊穿是一次性造成器件的永久性損壞或性能完全喪失，例如器件的輸出與輸入開路或短路。當(dāng)靜電放電能量達(dá)到一定值時(shí)，足以引起塑型集成電路的爆炸，使芯片完全燒毀裸露，進(jìn)而造成人身傷害、設(shè)備故障、耗費(fèi)增加。軟擊穿可使器件的性能劣化，并使其指標(biāo)參數(shù)降低而造成故障隱患。軟擊穿可使電路時(shí)好時(shí)壞，且不易被發(fā)現(xiàn)，給整機(jī)運(yùn)行和故障查找造成很大麻煩。靜電擊穿從成因上分析，有電流型和電壓型兩種。電流型擊穿有瞬間放電現(xiàn)象，通過電流形式擊穿；電壓型擊穿無放電回路，由高壓電場(chǎng)擊穿。無論是靜電電壓還是靜電電流，都可能給電子器件造成致命的危害或潛在的損傷。隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的問世及其應(yīng)用，人們逐漸發(fā)現(xiàn)，電子器件無緣無故地?fù)p壞或早期失效，都是由于靜電放電造成。

2 靜電放電對(duì)電子產(chǎn)品危害的特點(diǎn)

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，90%的靜電損傷是沒辦法檢測(cè)到的，只有到了用戶手里使用時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)。手機(jī)出現(xiàn)的經(jīng)常死機(jī)、自動(dòng)關(guān)機(jī)、話音質(zhì)量差、雜音大、信號(hào)時(shí)好時(shí)壞、按鍵出錯(cuò)等問題有絕大多數(shù)與靜電損傷相關(guān)。也因?yàn)檫@一點(diǎn)，靜電放電被認(rèn)為是電子產(chǎn)品質(zhì)量最大的潛在殺手。其特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)隱蔽性。在靜電釋放對(duì)電子產(chǎn)品損害中，活動(dòng)的人體帶電是一個(gè)重要的原因。在一般情況下，人體所帶靜電電壓都在1-2kV范圍，而在此電壓電平上靜電放電時(shí)，人體一般無直觀察覺，而接觸到電子產(chǎn)品的元器件時(shí)，卻在人們不知不覺中受到損傷。

(2)潛在性。有些電子器件受靜電放電損傷后，僅表現(xiàn)出某些性能參數(shù)的下降，但但未達(dá)到安全失效程度，若沒有進(jìn)行全面地檢測(cè)往往無法發(fā)現(xiàn)。如有的IC在靜電放電損傷后，僅表現(xiàn)出輸入電流增加，一般在功能檢測(cè)時(shí)不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，或者靜電放電使產(chǎn)品出現(xiàn)可自愈的擊穿，或者其他非致命的損害。但隨工作時(shí)間延長(zhǎng)，這種效應(yīng)在累加繼續(xù)使用下，最終發(fā)生致命失效。

(3)損傷的隨機(jī)性。只要靜電敏感器件接觸或靠近超過其靜電放電敏感閥值的情況存在，就有可能發(fā)生靜電放電損害。而由于靜電可以在任何兩種物體接觸，分離條件下產(chǎn)生。故靜電敏感器件的靜電放電損傷有可能在產(chǎn)品從進(jìn)料、加工、制造到使用維護(hù)的任何環(huán)節(jié)。任何一個(gè)操作步驟，與任何有關(guān)帶電體接觸時(shí)發(fā)生。所以靜電放電損傷具有很大得隨機(jī)性。

(4)失效分析復(fù)雜性。靜電放電造成期間損傷，失效的分析工作非常困難。目前電子器件均為精細(xì)微小的組裝結(jié)構(gòu)，分析失效原因需要有一套高精密的儀器，另外為靜電損傷難與其他原因造成的損傷加以區(qū)別。

3 靜電的防治

對(duì)靜電的防治，應(yīng)根據(jù)《電子設(shè)備制造防靜電技術(shù)要求》、《防止靜電事故通用導(dǎo)則》等的有關(guān)規(guī)定，針對(duì)其產(chǎn)生和造成危害的特點(diǎn)，采取全面、綜合、配套的防護(hù)措施。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，進(jìn)行靜電安全操作與靜電防護(hù)技術(shù)教育是非常重要的，這在美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)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)、人員的靜電防護(hù)、設(shè)備的靜電防護(hù)、靜電檢測(cè)儀表及防護(hù)措施的日常維護(hù)等六個(gè)方面。

這些防治技術(shù)大都遵循抑制、疏導(dǎo)、中和的原則。盡管目前采取了一些措施，消除靜電取得了一定效果，但并未完全杜絕靜電危害。經(jīng)過對(duì)各種防靜電手段的應(yīng)用及其效果進(jìn)行研究，人們終于認(rèn)識(shí)到那些方法仍屬局部防治，總有防治措施未保護(hù)到的區(qū)域可能會(huì)產(chǎn)生靜電危害。

思考以上防治方法，具體思路就是“水來土掩，兵來將擋”，可惜靜電防不勝防，所以總是有保護(hù)不到的地方。那么到底能不能全面的防治靜電呢？又如何防治呢？要想全面防治靜電就不能把焦點(diǎn)放在一個(gè)個(gè)具體的產(chǎn)生靜電的部位或工作面上，而是整個(gè)工作區(qū)域的全部空間，其核心是致力于消除所有設(shè)備、物料，人員在各個(gè)環(huán)節(jié)，所有工作過程中，由于流動(dòng)、摩擦而產(chǎn)生靜電聚集的可能性。這種全新的概念已成為現(xiàn)代工業(yè)以及辦公自動(dòng)化和家用電子設(shè)備防治靜電危害的指導(dǎo)原則。

根據(jù)這種指導(dǎo)原則，就基本實(shí)現(xiàn)“全方位、全環(huán)境靜電防治”，必須開發(fā)以下關(guān)鍵技術(shù):在相對(duì)封閉的生產(chǎn)或工作環(huán)境中，對(duì)地面、墻壁、天花板采取相應(yīng)措施，使其具有良好的導(dǎo)靜電性能；對(duì)所有設(shè)備、工作面、坐椅等采取表面處理措施，有效地改變各種材料的表面阻抗，使其受到摩擦作用時(shí)不產(chǎn)生靜電或靜電荷不能聚集；對(duì)該環(huán)境中的操作或工作人員采取全面的靜電保護(hù)，使其人體靜電達(dá)到最小程度；對(duì)生產(chǎn)區(qū)域的空氣加濕，增加空氣的導(dǎo)電系數(shù)。這種防靜電方式就是現(xiàn)代全新的防治措施，比傳統(tǒng)的靜電防治更全面、更徹底。

參考文獻(xiàn)

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