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SMTSMT资料电子元器件的防静电损坏措施.doc

SMTSMT资料电子元器件的防静电损坏措施

libang911
2018-09-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《SMTSMT资料电子元器件的防静电损坏措施doc》,可适用于工程科技领域

电子元器件的防静电损坏措施1.静电放电      静电放电(ESD)是大家熟知的电磁兼容问题它可引起电子设备失灵或使其损坏。当半导体器件单独放置或装入电路模块时即使没有加电也可能造成这些器件的永久性损坏。对静电放电敏感的元件被称为静电放电敏感元件(ESDS)。  如果一个元件的两个针脚或更多针脚之间的电压超过元件介质的击穿强度就会对元件造成损坏。这是MOS器件出现故障最主要的原因。氧化层越薄则元件对静电放电的敏感性也越大。故障通常表现为元件本身对电源有一定阻值的短路现象。对于双极性元件损坏一般发生在薄氧化层隔开的已进行金属喷镀的有源半导体区域因此会产生泄漏严重的路径。  另一种故障是由于节点的温度超过半导体硅的熔点(℃)时所引起的。静电放电脉冲的能量可以产生局部地方发热因此出现这种机理的故障。即使电压低于介质的击穿电压也会发生这种故障。一个典型的例子是NPN型三极管发射极与基极间的击穿会使电流增益急剧降低。  器件受到静电放电的影响后也可能不立即出现功能性的损坏。这些受到潜在损坏的元件通常被称为“跛脚”一旦加以使用将会对以后发生的静电放电或传导性瞬态表现出更大的敏感性。  要密切注意元件在不易察觉的放电电压下发生的损坏这一点非常重要。人体有感觉的静电放电电压在V之间然而元件发生损坏时的电压仅几百伏。  静电放电的危害效应是在二十世纪七十年代开始认识到的这是由于新技术的发展导致元件对静电放电的损坏越来越敏感。静电放电造成的损失每年可达到几百万美元以上。因此许多大型的元件和设备制造厂引进专业技术以减小生产环境中的静电积累从而使产品合格率和可靠性提高了许多。用户根据自己的经验也懂得了防治静电放电损害的重要性。2.如何对付静电放电?  控制静电积累的第一步是要弄清楚静电荷的产生机理。  静电电压是由不同种类的物质相互接触与分离而产生。尽管摩擦能够使电荷积累得更多但是摩擦并不是必要的。这种效应即是大家熟知的摩擦起电所产生的电压取决于相互摩擦的材料本身的特性。磨擦起电序列表列出了各类物质的带电难易程度。对于相互接触的两种物质电子会从序列表较上的物质转向较下的物质这样就会使两种物质分别带正负电荷。序列表中的物质离得越远各自所带的电荷数量也越大。常见物质的磨擦起电序列如表所示。                          表摩擦起电序列● 人体+-● 玻璃● 云母● 聚酰胺● 毛织品● 毛皮● 丝绸● 铝● 纸● 棉花● 钢铁● 木头● 硬橡胶● 聚脂薄膜● 聚乙烯● 聚氯乙烯● 聚四氟乙烯(PVC)大多数是负极性的电荷也可通过感应产生这是带电体使其附近的另一物体上的电荷发生分离的结果。 3.实际问题解决  问题的解决包括:如果静电放电敏感元件(ESDS)在生产和维护期间暴露在外面那么在这些元件附近应防止电荷的积累并且在运输和保管过程中将这些元件按防静电放电的方法包装。  防止静电放电有许多方法可以采用。最好的办法是满足要求且成本最低的方法这样的方法对于不同的产品和不同的场合都是不同的。4.静电放电保护区域(EPA)  静电放电保护区域(EPA)有时指安全操作区是任意一种静电放电控制措施的核心所在。在此区域中静电放电敏感元件(ESDS)或电路板或包含这些的组件都可以很安全地工作因为电荷的数量得到控制而不会产生破坏性电压。这种区域中通常包含工作台或工作台组、工作站、自动插件机一类的处理设备或者一块生产区。EPA的范围必须清楚的标明最好设置一围栏以防止未经允许的无关人员入内。EPA区域内应使用静电荷积累最小的材料并且可使电荷以受控制的方式泄入到大地中。图静电放电保护区表2 静电放电保护区A接地轮A接地滑片A接地面B腕套测试器B脚跟接地测试器B脚跟接地底脚板C腕套和腕套绳C接地线C静电放电接地设施C地C接地搭接点C大地接地点C手套C脚趾和脚跟带箍D电离剂E工作面F腿和座套已接地的转椅G人体接地地板H工作服H工作帽I具有接地面的搁板I接地机架J静电放电保护区标志   典型的静电放电保护区如图所示此图摘自EN其中许多是新近的。该图给出了各种可能的措施但并没有必要全部使用这些措施这主要由特定的环境决定。所采用的其本原理就是等电位搭接即将所有表面连接在一起防止不同物体之间产生电位差。  工作面E是静电损耗性的通过静电放电的接地设施C连接到地C。工作站的操作人员通过导电腕C上的导线和地电位点相连然而对于活动频繁的人员最好是通过脚跟和脚趾带箍C与静电损耗地板G相通(即接地)。腕套的接地导线在接地点C处进行端接。  操作人员所穿的破旧工作服H、H也应是静电损耗性的并在靠近静电放电敏感元件附近遮住工作人员自己的衣服所有破旧的手套也应是导电材料的。  转椅F不应视为操作人员接地的基本方法但值得注意的是转椅上必须铺一层抗静电的材料使座套、靠背和扶手均有与地相通的路径。  元件应存放在带有接地面的搁板I上或者是接地的机架I上。这些东西与工作台都应通过接地导线C与静电放电的地面相接。  当用手推车装运元件或子配件时其表面导电性能应与工作面和导电机架的导电性能相似。如果接地轮A导电性良好且与手推车车架电气连接那么不再需要使用接地滑片了。如果EPA的地板没有接地那么当手推车停下来装卸东西时则应将其接地点C与大地接地点C相连。  在操作人员的正常工作期间对所采用的这些措施的效果应该用静电伏特计测量其静电势和静电场来评估。在保护区内和进出口处应使用标志J来提醒他们注意。  应对腕套及其接地导线用导通测试仪定期进行检测。导电轮和脚趾带箍也应作类似的检测BB。5.安全性  EPA内一般有加电的工具和设备。在这种环境中将单个物件或设备直接连接到地是很危险的。正是由于此原因腕套接地导线、转轮及脚趾带箍的连接处均要串入一只不低于M的电阻。有些腕套接地导线的每端均有一只这样的电阻因此即使腕套接地导线接在加电维修的产品的带电接线端也不会有危险。   腕套接地导线测试仪是一种检测电阻的阻值是否合适(如果太高不可能实现等电势搭接如果太低会出现安全危害)的仪器。  腕套接地导线要配以可快速拔下的与其它电气插座不兼容的插头这样可以保证它不会误插到其它电气插座上并且在紧急情况下容易拔下。6.静电放电保护区内的实际工作  在静电放电保护区内如果不遵守明确的工作规范电荷和电势就不能保持在允许的范围内。一些会导致问题的例子包括:将装在不抗静电的塑料封面内的文件、塑料容器、杯子等带进静电放电保护区内使用会破坏地板或工作表面静电特性的清洁剂。  有关人员应接受足够的训练不仅学习需要遵守的规程还要了解必须遵守这些规程的理由。了解可能损坏的元件的有关参数也是有用处的。  应指定专人负责静电放电保护区的保养与维护同时还要对规程的执行情况进行检查。这些检查也应作为质量管理体系认证的一部分加以核查。7.运输与存放  运输带引脚的元件时通常使用导电泡沫材料。这可以防止元件引脚间出现较高的电势差对于双列直插式封装的元件在散装运输过程中常采用静电损耗性管。  对于线路板组件当位于静电放电保护区外时应将其置于静电屏蔽袋或导电搬运箱内进行运输。有的包装袋使用导电材料制成它可确保所有元件在稳定条件下处于同一电势同时将偶然跑到袋上的静电荷耗散掉。这种方法不能用于带电池的电路板对于这种情况应采用衬里是静电损耗性材料的而外层是导电材料的包装袋。这种袋子的价格更高但可对加电和未加电的组件提供极好的保护作用。同样内部装有固定电路板的导轨的导电箱不能与边缘上有裸露连接器的加电电路板一起使用。8.现场维修  现场需要维修的产品上要设置一个静电连接点这样维修技术人员在打开设备的盖子之前可以将腕套的接地导线连上。备件应放在静电屏蔽袋或箱子中进行运输除非备件中不包含静电放电敏感元件。如果模块工作在暴露状态下应将静电损耗性地板垫连接到产品的静电搭接点上作为工作面使用。9.有关标准  年英国进行了将实践规程编制成文件的第一次尝试其成果是BS。与其说这是一个关于应该进行哪些检测的标准更不如称其为一个实践规范条款。这项工作的第二阶段是将这个标准转换欧洲组织中的一个规范其编号是CECC其标题为:“基本规范:静电敏感元件的保护第一部分:总体要求”。该标准年出版年重新编号为EN。其它部分在年(第二部分:低湿度条件要求)和年(第三部分:清洁区要求第四部分:高压环境要求)出版。这些部分的内容超出本文讨论范围。  标准不仅包括安装、维护和检验本文所述的措施方面的要求而且也详细阐述了包括测试方法在内的静电保护器件自身的详细要求。  技术和工艺的不断发展和执行标准中积累的经验以及自动化机械设备的普遍使用使这些标准得到不断完善包括使其结构更加合理化同时将用户指南从标准化版本中分离出来。修订工作已纳入国际电工委员会所组织的国际论坛中新制定的标准将在IEC系列中发布毫无疑问这与欧洲标准是相辅相成的。有关标准部分如表示:表国际电工委员会方案结构表  国际电工委员会方案结构IEC概要IEC静电原理指南IEC定义与术语IEC静电测量方法IEC静电荷的消耗IEC可充电性IEC电阻及电阻系数IEC静电效应模拟方法IEC人体模型IEC机器模型IEC充电元件模型IEC场效应模型IEC特殊场合下的标准测试方法IEC地板垫子的估测IEC包装IEC鞋类IEC静电敏感元件的防护细则IEC总体需求IEC用户指南IEC静电控制技术及评测其效应的方法IEC电离剂

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