在电子产品制造中，静电放电通常会损害器件，甚至使器件失效，造成严重代价，因此SMT生产中的静电防护比较重要。本文介绍与预测电子产品生产中的静电产生源及静电防护原理，较具体地介绍了SMT生产中的一些静电防护科技基础与相应举措。供各位参考。
静电和静电的危害
静电是一种电能，它存留于质点表面，是正负电荷在局部范围内丧失平衡的结果，是借助电子或离子的转化而产生的。静电现象是电荷在形成和消散过程中造成的电现象的总称。如摩擦起电、人体起电等现象。
随着技术演进，静电现象已在静电喷涂、静电纺织、静电分选、静电成像等领域受到广泛的有效应用。但在另一方面，静电的形成在许多领域会带给重大伤害和代价。例如在第一个阿波罗载人地球飞船中，由于静电放电造成起火，使三名宇航员死亡；在火药制造过程中因为静电放电(ESD)，造成起火伤亡的车祸时有出现。在电子工业中，随着集成度越来越高，集成电路的内绝缘层越来越薄，互连导线长度与宽度越来越小，例如CMOS器件绝缘层的典型长度约为0．1μm，其相应耐击穿电压在80-100V；VMOS器件的阻燃层更薄，击穿电压在30V。而在电子产品生产中并且物流、存储等过程中所造成的静电电流远远低于MOS器件的击穿电压，往往会使元件造成硬击穿或软击穿(器件局部受损)现象，使其失效或严重制约产品的靠谱性。
为了控制和防止ESD，美国、西欧和中国等发达国家均建立了国家、军用和企业标准或要求。从静电敏感元器件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、调试、半成品与成品的包装、运输等均有相应要求，对静电防护设备的生产使用和管控也有较严厉的法规政策规定。我国也参照国际标准制订了民用和企业标准。例如有航天部、机电部、石油部等标准。
静电敏感器件
对静电反应敏感的器件称为静电敏感元器件(SSD)。静电敏感元件主要是指超大体量集成电路，特别是塑料化膜半导体(MOS电路)。针对不同的SSD器件，采取不同的静电防护机制。
电子产品制造中的静电源
(1)人体的活动，人与服装、鞋、袜等物体之间的磨擦、接触和分离等造成的静电是电子产品生产中主要静电源之一。人体静电是造成元件形成硬(软)击穿的主要因素。人体活动造成的静电电压约0．5-2KV。另外空气温度对静电电流影响很大，若在干燥环境中需要上升1个次数级。表2为相对湿度对与身体活动带电的关系。
人体带电后触摸到接地，会造成放电现象，人体都会造成不同程度的电击感反应，其反应的程度称为电击感度。表3为不同静电压放电过程中身体的电击感度。
(2)化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时包装行业防静电标准，可在服装表面形成6000V以上的静电电流，并使身体带电，此时与器件接触时，会造成放电，容易受损器件。
(3)橡胶或金属鞋底的阻燃电阻高达1013Ω，当与地板摩擦时形成静电，并使身体带电。
(4)树脂、漆膜、塑料膜封装的元件放人包装中运输时，器件表面与包装材料摩擦能形成几百伏的静电电流，对敏感元件放电。
(5)用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚内乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、树脂等高分子材料制做的各类包装、料盒、周转箱、PCB架等都可能因摩擦、冲击造成1-3．5KV静电电压，对脆弱藉件放电。
(6)普通工作台面，受到摩擦造成静电。
(7)混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等阻燃地面的绝缘电压高，人体上的静电荷不易泄漏。
(8)电子制造设施和软件方面：例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试和测试等设施内的高压变压器、交／盲流电路就会在仪器卜感应出静电。如果设备静电泄放措施不好，都会导致脆弱器件在生产过程中失效。烘箱内热空气循环流动与壳体摩擦、CO2低温箱冷却箱内的CO2蒸汽均会可形成大量的静电荷。
静电防护原理
电子产品生产中，不造成静电是不可能的。产生静电不是伤害所在，其弊端所在于静电释放并且因而形成的静电放电。静电防护的核心是“静心消除”。
静电防护原理：
(1)对或许产生静电的地方要避免静电释放。采取举措在安全范围内。
(2)对即将存在的静电释放迅速消灭掉，即时释放。
静电防护方法
(1)使用防静电材料：金属是导线，因导体的漏放电阻大，会丢失器件。另外因为绝缘材料容易造成摩擦起电，因此不能运用金属和阻燃材料作防静电材料。而是运用表面电阻l×105Ω·cm以下的所谓静电导体，以及表面电流1×105-1×108Ω·cm的静电亚导体作为防静电材料。例如常见的静电防护材料是在塑料中渗入导电碳黑来实现的，将表面电阻控制在1×106Ω·cm以下。
(2)泄漏与接地：对或许产生或即将形成静电的部位进行接地，提供静电释放通道。采用埋大地线的方式构建“独立”地线。使接地与大地之间的电阻＜10Ω。(参见或SJ／—1996)
静电防护材料接地方式：将静电防护材料(如于作台面垫、地垫、防静电腕带等)借助1MΩ的电阻接到通向独立大地线的导体上(参见SJ／-1995)。串接1MΩ电阻是为了保证对地泄放＜5mA的电压，称为软接地。设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地，称为硬接地。
(3)导体带静电的消除：导体上的静电可以用接地的方式使静电泄漏到大地。放电体卜的电流与传递时间只用下式表示：UT=U0L1/RC。式中UT-T时刻的电压(V)U0一起始电压(V)R-等效电阻(Ω)C-磁体等效电阻(pf)。
通常要求在1秒内将静电泄漏。即1秒内将电压降至1OOV以下的安全区。这样可以避免泄漏速度过快、泄漏电流过大对SSD造成受损。若U0=500V，C=200pf，想在1秒内使UT达到100V，则要求R=1．28×109Ω。因此静电防护系统中通常用1MΩ的限流电压，将泄放电阻限制在5mA以下。这是为操作安全设计的。如果操作人员在静电防护系统中，不小心触及到220V工业电压，也不会带来危险。
(4)非导体带静电的去除：对于绝缘体上的静电，由于电荷不能在绝缘体上流动，因此不能用接地的方式去除静电。可选用下述措施：
(a)使用离子风机—离子风机产生正、负离子，可以中和静电源的静电。可设定在空间和贴装机贴片头附近。
(b)使用静电防止剂—静电消除剂属于表层活性剂。可用静电防止剂檫洗仪器和物体表层，能快速清除物体表层的静电。
(c)控制环境湿度—增加温度可提升非导体材料的表层电导率，使物体表层不易释放静电。例如南方干燥环境可采用加湿通风的措施。
(d)采用静电屏蔽—对易造成静电的设施可采取屏蔽罩(笼)，并将屏蔽罩（笼）有效接地。
(5)工艺控制法：为了在电子产品生产中尽量少的形成静电，控制静电荷聚集，对已经存在的静电释放迅速消灭掉，即时释放，应从厂房设计、设备调试、操作、管理体制等方面采用有效机制。
静电防护器材
(1)人体防静电系统包含防静电腕带、工作服、帽、手套、鞋、袜等
(2)防静电地面包括防静电水磨石地板、防静电橡胶地面、PVC防静电塑料家具、防静电地毯、防静电活动地板等。
(3)防静电操作系列：包括防静电：I：作台垫、防静电包装袋、防静电物流汽车、防静电烙铁及工具等。
静电测量仪器
(1)静电场测试仪：用于检测台面、地面等表层电阻值。平面结构场合和非平面场合要选用不同型号的检测仪。
(2)腕带测试仪：测量腕带是否有效。
(3)人体静电测试仪：用于检测身体携带的静电量，人体全身之间的热阻，测量机体之间的静电差，腕带、接地开关、工作服等是否阻护有效。还可以成为入门放电，把身体静电隔在车间之外。
(4)兆欧表：用于检测所有导电型、抗静电型及静电泄放型表面的阻抗或电阻。
电子产品生产中防静电技术指标要求
(1)防静电地极接地电容＜10Ω。
(2)地面或地垫：表面电阻值105-1010Ω;摩擦电压＜100V。
(3)墙壁：电阻值5×104-109Ω。
(4)工作台面或垫：表面电阻值106-109Ω；摩擦电压＜100V；对地系统电阻106-108Ω。
(5)工作椅面对脚轮电阻106-108Ω。
(6)工作服、帽、手套摩擦电压＜300V；鞋底摩擦电压＜100V。
(7)腕带连接导线电阻1MΩ；佩戴腕带时系统电阻1-1OMΩ。脚跟带(鞋束)系统电阻0．5×105-108Ω。
(8)物流车台面对车轮系统电阻106-109Ω。
(9)料盒、周转箱、PCB架等运输传递器具一表面电阻值103-108Ω;摩擦电压＜100V。
(10)包装代、盒一摩擦电压＜100V。
(11)人体综合电阻106-108Ω。
防静电机制及静电作业区(点)的通常要求
SMT生产设施需要接地良好，贴装机应采取三相无线制接地法并独立接地。生产场所的地板、工作台面垫、坐椅等均应符合防静电要求。车间内保持恒温、恒湿的环境。应采用防静电料盒、周转箱、PCB架、物流汽车、防静电包装带、防静电腕带、防静电烙铁及用具等设备。
(1)依据防静电要求修改防静电区域，并有显著的防静电警示标志。按作业区所使用元件的静电敏感程度分成1、2、3级，根据不同级别建立不同的防护机制。
1级静电敏感程度范围：0-1999V
2级静电敏感程度范围：2000-3999V
3级静电敏感程度范围：4000-
以上是非静电敏感程产品。
(2)静电安全区(点)的温度为23±3℃，相对温度为45-70％RH。禁止在超过30％的环境内操作SSD(静电敏感元器件)。
(3)定期检测地面、桌面、周转箱等表面电阻值。
(4)静电安全区(点)的工作台上严禁放置非制造物品，如碗碟、茶具、提包、毛混纺、报纸、橡胶手套等。
(5)工作人员处于防静电区域，需放电。操作人员进行操作时，必须穿工作服和防静电鞋、袜。每次上岗操作前需要作静电防护安全性检测，合格后才会生产。
(6)操作时要戴防静电腕带，每天监测腕带是否有效。
(7)测试SSD时应从包装盒、管、盘中取一块，测一块，放一块，不要堆在桌子上。经检测不合格器件应退库。
(8)加电测试时需要遵循加电和去电顺序：低电压→高电压→信号电压的顺序进行。去电顺序与此相反。同时留意电源极性不可颠倒包装行业防静电标准，电源电流不得低于额定值。
(9)检验人员应熟悉SSD的型号、品种、测试知识，了解静电保护的基本常识。
静电敏感元器件运输、存储、使用规定
(1)SSD运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装。
(2)放置SSD的库房相对温度：30-40％RH。
(3)SSD存放过程中保持原包装，若须更改包装时，要使用带有防静电性能的容器。
(4)库房里，在存放SSD器件的位置上应贴有防静电专用标签。
(5)发放SSD器件时应用目测的方式，在SSD器件的原包装内清点数量。
(6)对EPROM进行写、擦及信息保护操作时，应将写入器／擦除器充分接地，要带防静电手镯。
(7)装配、焊接、修板、调试等操作人员都需要严密按照静电防护要求进行操作。
(8)检测、检验合格的印制电路板在封装前应用离子喷枪喷射一次，以防止可能释放的静电荷。
防静电工作区的管控与维护
(1)建立防静电管理体制，并有专人负责。
(2)备用防静电工作服、鞋、手镯等个人物品以备外来人员使用。
(3)定期维护、检查防静电设备的有效性。
(4)腕带每周(或天)检查一次。
(5)桌垫、地垫的接地性、静电防止器的性能每月检测一次。
(6)防静电元器件架、印制板架、周转箱；货运车、桌垫、地垫的防静电性能每六个月检查次。
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