应用科学 王春宏 （苏州高等职业技术学校电子系） ．ｉ５；Ｉ学与 电子产品ＳＭＴ生产过程中的ＥＳＤ防护技术 【摘要】在电子产品ＳＭＴ生产过程中，静电放电往往会损伤器件，甚至使器件失效，造成严重损失，因此ＳＭＴ生产中的静电防护非常重要。本文介绍 并分析了电子产品削遣中的静电产生源及静电防护原理，较详细地介绍了ＳＭＴ生产中的一些静电防护技术基础与相应措施。 ［关键词】静电ＳＭＴ静电防护 什么是咖？ 简言之，ＥＳＤ就是电荷的快速中和，电子工业每年花在这上面的费用 有数十亿美元之多。我们知道所有的物质都由原子构成，原子中有电子和 质子。当物质获得或失去电子时，它将失去电平衡而变成带负电或正电，正 电荷或负电荷在材料表面上积累就会使物体带上静电 电荷积累通常因材 一、能产生静电的地区要有效地控制其积聚；２）对已经积聚静电的地区要做到 有效地释放，不让其造成危害。其基本原则可归纳为三个字“防”、“泄”、 “控”。防止生成静电场，有效地抑制或减少静电荷的产生，严格控制静电 源；迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷，避免静电荷的积聚；对所有 防静电措施实施有效的实时监控，定期检测、维护。并通过一些基本的ＥＳＤ 料互相接触分离而产生，也可由摩擦引起，称为摩擦起电。 有许多因素会影响电荷的积累，包括接触压力、摩擦系数和分离速度 等。静电电荷会不断积累，直到造成电荷产生的作用停止、电荷被泄放或者 达到足够的强度可以击穿周围物质为止。电介质被击穿后，静电电荷会很 快得到平衡，这种电荷的快速中和就称为静电放电。由于在很小的电阻上 快速泄放电压，泄放电流会很大，可能超过２Ｏ安培，如果这种放电通过集 成电路或其他静电敏感元件进行，这么大的电流将对设计为仅导通微安或 毫安级电流的电路造成严重损害。 ’ 二、静电形成过程 静电起电的过程可归纳为：接触＋电荷转移＋偶电层的形成＋电荷分 离四步。消除静电，首先找其产生的根源，在电子产品ＳＭＴ生产过程中生成 静电的环节有很多，如ＳＭＴ电子设备对产品的电磁感应起电，物体间的摩 擦起电，粉尘起电等，摩擦起电是最主要的。所谓人体静电是指由于自身行 动，或与其他的带电物体相接触或相接近，而在人体上产生并积聚的静电。 人体静电的常见起电方式主要有：１）摩擦起电；２）步行起电；９）静电感应起 电；Ｅ）接触传导带电四种，无论那一种起电方式，产生的静电电压都是相当 惊人的，有几千伏乃至上万伏。 有多种模型可以用来表述器件如何受到损害，如人体模型（ＨＢＭ）、机器 模型（ＭＭ）、带电器件模型（ＣＤＭ）以及电场对器件的影响等。对于自动装配设 备而言，主要考虑后三种损坏模型（模式），我们在下面分别进行讨论。 机器模型／模式 自动装配设备使用导轨、传动带、滑道、元件运送器 和其他装置来移动器件使之按工艺要求的方向运动，如果设备设计不当， 传动带和运送系统上可能会积累大量电荷，这些电荷将在工艺过程中通过 器件泄放。设备部件通过器件放电就称为机器模型／模式。 带电器件模型／模式如果一个器件因某种原因累积了电荷并与一 个带电少的表面相接触，电荷就会通过器件上的导电部分泄放。当器件向 其他材料放电时，就称为带电器件模式，用带电器件模型表示。 电场影响电场感应会在Ｉｃ阻性线路间产生电位差，引起绝缘体介质 击穿。造成失效的另一个原因是器件上的电荷在电场中会被极化，从而产 生电位差并向异性电荷放电，形成双重放电或中和。在ＥＳＤ控制中使用了 具有不同电阻特性的材料，这些材料用在自动装配设备中可以获得理想的 效果。描述材料电阻特性通常用表面电阻率或体电阻率。 三、静电在电子工业中的危害 静电的产生在电子工业中是不可避免的，其造成的危害丰要可归结以 下几种。 （１）静电吸附在积聚有静电荷的物体周围存在着静电场，静电场可以 令介质极化，在库仑力的作用下，悬浮在空气中的尘埃被吸附在物体上污 染环境，影响产品质量。在半导体器件生产车间，由于尘埃吸附在芯片上， 集成电路（Ｉｃ）特别是超大规模集成电路（ＶＬＳＩ）的成品率会大大下降 （２）ＥＳＤ热效应造成危害危险场所的点火源和引爆源，微电子器件的 损伤源。 （３）高压静电场引起的介质击穿和潜在性击穿。 （４）ＥｓＤ的电磁效应是信息化时代电子装备的主要危害源之一。 （５）ＥＳＤ对人体电击可以造成。二次”危害事故。 四、静电放电的防护 ＥＳＤ防护是一个系统工程，渗透到生产的全过程，每个环节都必须同 样重视。基于ＳＭＴ生产过程的ＥＳＤ防护系统主要有：１）生产车间环境ＥＳＤ 防护；２）ＳＭＴ生产环境的ＥＳＤ防护：３）人体静电防护；４）静电防护接地系 统；５）静电检测与仪表控制系统：６）防护措施的日常维护。 ＳＭＴ生产过程中静电防护的根本目的是保证元器件、表面组装组件在 制造和使用过程中免受损害或少受损害。静电防护的基本原则是：１）对可 防护途径如泄漏法、静电屏蔽法、离子中和法、工艺控制法等对电子产品 ＳＭＴ生产过程可能产生的静电实施有效控制。 静电的基本防护途径有以下几种： １．工艺控制法 旨在使生产过程尽量少产生静电荷。为此应从工艺流程、材料选择、设 备安装和操作管理等方面采取措施，控制静电的产生和积聚，抑制静电电 位和静电放电的能量，使之不超过危害的程度。 ２．泄漏法 旨在使静电荷通过泄漏达到消除的目的。通常采用静电接地使电荷向 大地泄漏；也有采用增大物体电导的方法使静电沿物体表面或通过内部泄 漏，如添加静电剂或增湿。 ３．静电屏蔽法 根据静电屏蔽的原理，可分为内场屏蔽和外场屏蔽两种。具体措施是 用接地的屏蔽罩把带电体与其他物体隔离开来，这样带电体的电场将不影 响周围其他物体（内场屏蔽）；有时也用屏蔽罩把被隔离物体包围起来，使 被隔离物体免受外界电场的影响（外场屏蔽）。 ４．复合中和法 旨在使静电荷通过复合中和的方法，达到消除的目的。通常利用离子 风机等静电消除器产生带有异号电荷的离子与带电体上的电荷复合，达到 中和的目的。 ５．整静措施 旨在避免尖端放电现象。为此，应该尽可能使带电体及周围物体的表 面保持光滑和洁净，以便减少尖端放电的可能性。 ６．防静电工作区（ＥＰＡ）的建立 根据ＧＪＢ３００７—９７国家军标规定，按照防静电工作区内的指定空间所 允许的对地静电电位值，将防静电工作区分为Ａ、Ｂ两级。Ａ级防静电工作 区是允许对地静电电位不超过±ＩＯＯＶ，如操作ＥＳＤＳ电子产品的场所。Ｂ级 防静电工作区是指允许对地静电电位不超过±ｌＯ００Ｖ，如ＥＳＤＳ电子整机产 品机房（如程控交换机房、计算机机房、电子设备舱等）。而对于特殊产品 （如磁头）的生产，则要求采取特殊的方式加以保证。 ＥＰＡ应具有为控制和减少静电电荷（静电电压）所需要的器材、设备和 程序，基本的ＥＳＤ防护区概念是静电电压水平达到在该区域内接受操 作的最敏感的ＥＳＤＳ产品的损坏电压阈值以下。 在上述六项措施中，工艺控制法是最积极的措施。在实际工作中应同 时从几个方面进行综合考虑，达到最有效地控制和防止静电危害的目的。 从原则上说，控制静电放电应从控制静电的产生和控制静电的消散两方面 进行。控制静电的产生主要是控制工艺过程和工艺过程中材料的选择；控 制静电的消散则主要是加速静电的泄漏和中和；两者共同作用的结果就有 可能使静电电位不超过安全限度，达到静电防护的目的。 五、结语 防静电工程涉及的ＳＭＴ生产部门众多，需要各部门相互协调、共同努 力，各司其职，ＥＳＤ才能得到有效控制。制定完善的静电防护管理规程，实 行有效的管理和监控，可以最大限度地减少或避免静电放电对电子产品的 危害。 参考文献 ［１］张宝铭，林文获．静电防护技术手册［Ｍ］。北京：电子工业出版社，２０００ 笠 ［２］朱桂兵．电子产品ＳＭＴ生产过程中的ＥＳＤ防护技术。北京：现代制造工 程，２００６，（１０）：８６． ［３］裴雨红．电子产品ＳＭＴ生产过程中的ＥＳＤ。北京：科技资讯，２０１０，（０６）： ４９．■ ． １７
