在電子產品制造過程中,電子元件器件因靜電放電而損壞,已被列為電子工業產品的“鼠害”,這一認識已形成共識。據美國80年代未載文介紹:在電子工業中,由于靜電放電的影響,每年造成的損失約50多億美元。據日本統計,他們不合格的電子器件中有45%是由于靜電引起的。我國電子工業每年因靜電危害造成的損失也高過幾千萬元。靜電放電的危害已成為發展電子工業的重大障礙,并且已被世界各國所關注。
在電子產品制造過程中,從元器件的貯存、發送、預處理、插裝、焊接、清洗到單板測試、總裝、調試、檢驗、包裝等工序,由于接觸----分離、摩擦、碰撞、感應等作用,都會使與元器件、組件、產品接觸或接近的操作人員、工具、器具及工作臺面等帶電,加之在生產和工作環境中大量使用合成橡膠、塑料等高分子絕緣材料制品,而使帶電加劇,隨時都可能發生對元器件的靜電放電損害。另外一方面隨著大規模集成電路的大量生產和廣泛應用,由于集成度的迅速提高,器件的尺寸的變小,集成度越來越高,其內部結構越來越微細。所有這些都不可避免地使器件的抗靜電放電的能力下降,極容易因靜電放電而損害。
靜電放電對元器件的損害后果是導致突發性完全失效和潛在性緩慢失效兩種類型。突發性完全失效是指由于靜電放電過程造成元器件自身短路、開路、功能喪失的一次性永久失效。在這種失效模式中,既包括與電壓相關的失效(如:介質擊穿、漏電等),也包括功率失效(如:器件局部熔化、嚴重漏電等)。據有關資料統計表明,在受靜電放電損傷的元器件中突發性完全失效約占失效總數的10%。潛在性緩慢失效是指一次靜電放電可能不足以引起元器件的完全失效,但會在元器件內部造成輕度損傷。這種損傷具有累加性,隨著所遭受的靜電放電次數的增加,造成元器件的性能劣化和參數的緩慢變壞而成為隱患,直至在某一不可預測的時刻發生完全失效。據有關資料統計表明,潛在性緩慢失效約占元器件靜放電失效總數的90%。從以上兩種失效類型比較來看,潛在性緩慢失效造成的危害遠大于突發性完全失效。也就是說,對于突發性完全失效,一般在產品的調試或檢測過程中能及時發現予以調換,而潛在性緩慢失效一般在產品的調試和檢測是中難以發現的。所以極易通過出廠前的檢測而流入用戶手中。在使用過程中,隨著時間的推移,到了一定的時候這種緩慢失效發展成為元器件的完全失效,而導致產品的失效。由此可以看到靜電放電損害將給電子企業帶來很大的經濟和聲譽損失。
靜電的產生幾乎是難以避免的,但可以通過各種行之有效的措施加以防護,以使其降到可以接受的程度,并盡可能地減少損害。在電子產品制造過程中開展靜電防護工作的指導思想就是盡量減少靜電的產生,對已產生的靜電盡快地以消除(包括加速其泄漏、中和及降低其強度),嚴格靜電防護管理,保證各項措施的有效執行,最大限度地減少靜電危害。目前應用的防護措施主要有:
1. 防止靜電的產生
(1) 控制靜電的生成環境
①盡量加大工作環境的濕度。
②盡量減少環境空間的塵埃。
③工作臺、桌椅應由防靜電材料制成,并正確接地。
④電子元器件(靜電敏感器件)的運送,傳遞、存儲、包裝應采取靜電防護措施。(2) 防止人體帶電
①佩戴防靜電腕帶,穿防靜電工作服。
②禁止與工作無關的人體活動。
③離子風浴。
(3) 工藝控制措施
①制定并實施防靜電工作程序。
②使用防靜電周轉容器。
③使用防靜電工具。
④采用防靜電包裝。
2. 減少和消除靜電
(1) 接地:
① 要設有良好的防靜電接地系統。
② 人體接地。
③ 工具接地。
④ 設備、儀器接地。
⑤ 工作臺面、桌椅、臺墊接地。
(2) 中和靜電:針對物體帶電的特點、形狀、選用適宜的靜電消除器,消除器具、材料、場所、設備、人體的靜電。
3. 減少靜電的損害
(1)提高產品自身的抗靜電能力。
(2)采用靜電屏蔽和接地設計。
4. 嚴格防靜電管理
(1)建立健全責任規章制度
① 建立健全各類人員的靜電安全防護管理職責,并備有檢查制度。
② 編制具體詳細的防靜操作規程。
③ 對設備、裝置、器材、器具、工具等的防靜電性能要求建立定期檢測制度。
④ 建立元器件、產品靜電損害機理分析制度。
(2)警示標記及符號的使用
① 在靜電敏感元器件、產品上和內外包裝上做出警示標記。
② 對防靜電作業場所(工作區)作規定的標記。
(3)按標準規定進行檢測試驗
① 對人體和設備、裝置、系統的接地狀況應按規定檢測;
② 對有防靜電性能要求的工具、器具、工作服、桌椅、工作臺墊 等應定期檢測,使其保持合格狀態。
③ 對有明確指標要求的環境參數(例如濕度、溫度、濃度、靜電位等)應按規定測量監查。
(4)培訓教育
① 針對不同層次和不同崗位的人員,實施有關防靜電意識、知識、技術的培訓。
② 對不同崗位操作人員進行操作技能培訓及考核。