消除靜電的全過程

          顯然，設(shè)計(jì)不是完整的答案。逃避ESDS元件和產(chǎn)品是不現(xiàn)實(shí)的，但是在生產(chǎn)和儲運(yùn)過程中盡可能地減少產(chǎn)生靜電的工序和材料，可以在很大程度上消除靜電的產(chǎn)生與積累。
電子產(chǎn)品的生產(chǎn)，視靜電如虎。由于靜電破壞于無形，故消除ESD危害要以預(yù)防為主，防患于未然。作業(yè)區(qū)中必須設(shè)置靜電保護(hù)區(qū)域(EPA, electrostatic protected area)，IEC1340-5-1（1995）《電子器件防護(hù)規(guī)范一般要求》中，對EPA給出了一個(gè)形象的配置實(shí)例圖該模型一直被眾多的電子產(chǎn)品制造廠家所采用。它的核心是等電位搭接，即將圖中標(biāo)注的所有人員、材料、工作面連接在一起并電氣連接到公共地，防止不同物體之間產(chǎn)生電位差，因?yàn)镋SD不會(huì)發(fā)生在保持相同電勢或零電勢的材料之間，所以EPA環(huán)境中的ESDS器件或電路板，都可以免受ESD損害。
       為抑制靜電的產(chǎn)生和積累，EPA區(qū)域內(nèi)應(yīng)盡量避免使用表面電阻率高的普通塑料、聚乙烯、苯乙烯制品，如化纖地毯、尼龍服、布質(zhì)儀器罩等，這些物品一經(jīng)磨擦就會(huì)產(chǎn)生靜電且不易釋放；要盡可能地減少塵埃，塵埃粒子通常附著電荷；操作者應(yīng)杜絕用手、服裝觸及電路板和各種IC引腳；清洗印刷電路板(PCB)時(shí)，只使用ESD認(rèn)可的自然毛刷和溶劑；在所有操作和檢查中盡可能地減少印刷電路裝置(PCA, printed circuit assembly)的移動(dòng)，可能的話減少操作次數(shù)；器件應(yīng)存儲在完全閉合的屏蔽容器內(nèi)，或者引腳朝下放在耗散性接地墊子上；PCB或器件上跟蹤工作過程(WIP, work in process)的標(biāo)簽也應(yīng)使用靜電耗散性標(biāo)簽。
        敏感器件的物流也是一個(gè)不容疏忽的環(huán)節(jié)。在這個(gè)過程中，元器件不可避免地要與外包裝相摩擦產(chǎn)生靜電，而且暴露在外界電場中(如經(jīng)過高壓設(shè)備附近)的敏感器件也極易受到破壞，很可能在我們還沒有意識到的狀況下，敏感器件已經(jīng)受損，因此儲運(yùn)時(shí)應(yīng)采用耗散性或防靜電屏蔽包裝，不能用易產(chǎn)生靜電的尼龍及普通塑料制品，且只在準(zhǔn)備使用時(shí)才將ESD器件從包裝中取出來。靜電耗散材料 ( dissipative materials )提供了靜電的緩慢泄放通道，可以防止快速放電，常用于運(yùn)輸雙列直插式封裝的器件；防靜電包裝由導(dǎo)電的特殊塑料制成，當(dāng)器件在內(nèi)部移動(dòng)時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生靜電，可以防止元件引腳間出現(xiàn)較高的電勢差，適合運(yùn)輸帶引腳的器件；而屏蔽，是指用金屬物將敏感器件緊密包圍起來，形成"法拉弟籠"(faraday cage)，這樣既能抑制靜電的產(chǎn)生，又可防止外界電場對敏感器件放電，典型應(yīng)用如金屬化裝運(yùn)袋,它的內(nèi)層是聚酯薄膜(Mylar)，然后噴涂連續(xù)的鋁層,這種包裝適用于任何距離的裝運(yùn)，但封口處必須完全閉合。
可靠地泄放或中和靜電
        同樣，無論措施多么嚴(yán)密，完全消除靜電幾乎是不可能的，所以我們的弟三條原則是，可靠地泄放或中和靜電，其中接地是較為基本很有效的方法。接地為靜電沖擊提供良好的泄放通道，使帶電體上積聚的靜電荷得以順利泄出，迅速導(dǎo)入大地，避免了對敏感元件的放電。接地效果的好壞直接影響到整個(gè)靜電防護(hù)的效果，如果接地效果差，將導(dǎo)致整個(gè)防靜電體系失效，產(chǎn)品將處于在一個(gè)充滿靜電的險(xiǎn)境，只有從測試放電點(diǎn)到 終接地匯接點(diǎn)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)都保持通暢，才能確保靜電可靠泄放。IEC1340-5-1對接地電阻作了規(guī)定，國內(nèi)航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QJ1950-90也有類似規(guī)定，綜合考慮，電子工業(yè)中生產(chǎn)和使用場所的接地電阻應(yīng)在10 以下，接地導(dǎo)線必須連接牢固，并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，否則在松斷部位可能會(huì)產(chǎn)生火花，固定設(shè)備接地導(dǎo)線應(yīng)是1.25mm2以上的多股可撓的編織電線，地線提供給防靜電腕帶、地板和工作臺表面。
        作為ESD過程中較活躍的因素，進(jìn)入EPA環(huán)境的操作者必須身穿防靜電服，佩帶腕帶,工作臺上必須鋪有防靜電臺墊。防靜電腕帶也許稱為"放"靜電腕帶更為貼切，腕帶和工作臺墊提供了靜電到達(dá)大地的清晰路徑，使其佩帶者接近零伏電荷。對于活動(dòng)頻繁的人員，應(yīng)通過防靜電鞋、襪，腳跟和腳趾帶箍與靜電耗散性地板相通，釋放靜電荷。如果僅從"放"靜電的角度考慮，人體的對地電阻越小越好，但考慮到可靠因素，人體必須具有一定的對地電阻，萬一金屬設(shè)備或裝置與工頻電源短接，該電阻能夠限制流過操作者身體的電流，因此通常腕帶、腳趾帶箍與接地導(dǎo)線的連接處均要串入一只不低于1M 的電阻。
普通塑料等絕緣體上的靜電荷，不能用接地的方法來靜電消除，但可以利用極性相反的電荷來中和。目前常采用的感應(yīng)式離子發(fā)生器(ionizer)，當(dāng)其**接近帶電體時(shí)，在**上能感應(yīng)出與帶電體上靜電極性相反的電荷，并在**附近形成很強(qiáng)的電場，當(dāng)場強(qiáng)超過25～30KV/cm時(shí)，空氣電暈放電,產(chǎn)生正、負(fù)離子，異性離子在電場作用下向帶電體運(yùn)動(dòng)，因此可以連續(xù)地中和可能發(fā)生在絕緣體表面的任何電荷積累。
       適度控制環(huán)境溫濕度，也可以有效遏制靜電的殺傷力。濕度與溫度對ESD都有影響,在同一個(gè)大氣環(huán)境中，溫度較低的區(qū)域會(huì)比溫度較高的區(qū)域相對濕度更大，而濕度增加則使非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率增加，空氣導(dǎo)電性能增強(qiáng)，物體上積蓄的靜電荷可以更快地泄漏,可見環(huán)境溫度越低，濕度越大，對靜電的防護(hù)就越有利。因此在工藝條件許可時(shí)，可以使用空調(diào)加濕、風(fēng)扇噴霧器噴射水霧、地面灑水等方法提高空氣的相對濕度，降低靜電的危害。當(dāng)然，濕度過大將導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生極間短路、漏電等故障，通常應(yīng)將溫度控制在18～28℃范圍，濕度控制于40～65％RH范圍內(nèi)。
實(shí)時(shí)檢測生產(chǎn)進(jìn)程與環(huán)境
        不要猜測何時(shí)何地會(huì)產(chǎn)生ESD危害，檢測一下就知道。檢測可以幫助我們分析ESD可能發(fā)生的區(qū)域和危害程度；研究相應(yīng)的防患措施；評估靜電可靠措施實(shí)施的效果。通過不斷的檢測，可以確認(rèn)和量化那些真正需要ESD保護(hù)的區(qū)域(EPA)，將人力和物力集中到那里,同時(shí)確認(rèn)哪些是靜電可靠區(qū)域，節(jié)省不必要的開支；確保所有進(jìn)入EPA環(huán)境中的人和物品的靜電可靠性；保障ESD設(shè)備正常、有效的運(yùn)作。
        生產(chǎn)過程中關(guān)注的靜電參數(shù)有電場強(qiáng)度、靜電電位、電荷量和電阻率。電荷量是靜電本質(zhì)的物理量，但現(xiàn)場測量不方便，通常代以測量物體表面的靜電電位，測量時(shí)常采用非接觸式靜電電壓表，不與被測物體接觸，因而對被測物體的靜電影響很小。物體的防靜電性能可通過檢測其表面電阻率或體電阻率來鑒定，而電場強(qiáng)度表征了工作環(huán)境中靜電積聚的能量，對EPA的確定至關(guān)重要。常用的檢測儀器有場強(qiáng)計(jì)、手/腳腕帶檢測儀、表面阻抗測試儀、靜電電壓表、電荷量表等，新的綜合監(jiān)測設(shè)備可對區(qū)域中的靜電狀況**監(jiān)測，任一參數(shù)超標(biāo)即自動(dòng)報(bào)警。
       檢測是ESD控制的必要手段，應(yīng)在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中實(shí)時(shí)進(jìn)行。操作員每次進(jìn)入EPA之前需測試手/腳腕帶、防靜電鞋、防靜電工作服的性能；必須有專人負(fù)責(zé)EPA的檢測與維護(hù)，定期檢查各種ESD設(shè)備、用具、接地裝置是否滿足防靜電的要求；管理人員應(yīng)定期檢查各個(gè)工位的防靜電情況，發(fā)現(xiàn)不符合要求時(shí)，要實(shí)時(shí)整改；檢測結(jié)果要整理歸檔并作為質(zhì)量管理體系認(rèn)證的一部分加以核查。
        以上四條原則是建立ESD控制程序的基礎(chǔ)，一個(gè)有效的ESD控制體系，光有防靜電硬件系統(tǒng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還得有一套行之有效并得到貫徹實(shí)施的培訓(xùn)、管理制度和操作程序。美國學(xué)者 Dennis Polinski 認(rèn)為，一個(gè)有效的ESD控制程序應(yīng)包括以下元素：設(shè)立一個(gè)ESD防護(hù)統(tǒng)籌人或小組、明確來自ESD的損失、評估你的實(shí)施過程與需要、確認(rèn)ESD敏感項(xiàng)目、需求高管理層的支持、建立和實(shí)施規(guī)程與規(guī)定、人員培訓(xùn)和回顧、審查、分析、報(bào)告、提供反饋與改進(jìn)。
        靜電防護(hù)靜電消除是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須貫徹整體防護(hù)思想，綜合運(yùn)用均壓、接地、泄流、屏蔽和箝位等技術(shù)，構(gòu)成一個(gè)完整的防護(hù)體系，才能取得明顯的效果。