电子器件在工厂车间生产的全部过程中的防静电问题分析与研究

  ：文章主要介绍了静电在制造业生产的全部过程中产生的原因，造成的危害，以及防治的方法。

  静电是电子产业生产的全部过程中的第一号杀手，静电是相对于导体中流动的电荷而言的，是正常的情况下不流动的电荷。多由绝缘物体间互相摩擦或干燥空气与绝缘物摩擦产生。当它的能量积累到某些特定的程度，妨碍它中和的绝缘体阻挡不住时，发生剧烈放电，即静电放电。这时的最高电压可达几千乃至几万伏，势必对静电敏感组件造成损害。为降低静电敏感器件及半成品控制器在整个生产、周转过程中的损坏，需要对各静电敏感器件装配、生产工序做基本的防静电措施要求。

  静电防护过程中需要的硬件有离子风扇、静电胶垫、放电电阻、接地线、防静电手套等材料。

  离子风扇工作中可以释放大量的正负离子，从而使积累的电荷得以中和，离子风扇中的电离器件(即发射架)在高压发生装置产生的低电流高电压作用下，形成一个稳定的高压电场，电离空气形成正负离子体，由气体带出，到达物体表面。当物体表面为负电荷时，它会吸收气流中的正电荷，当物体表面为正电荷时，它会吸收气流中的负电荷，进而达到消除静电的目的。

  但离子风机的使用同样有其致命的缺点，就是离子风机会释放出大量的正负离子，这些离子在空气中自由移动，同样会积累在其他物体上，进而产生放电现象。故使用离子风机的地方湿度一定要达标，最好控制在40以上，以保证环境耗散离子的能力。

  静电胶垫具有绝缘高阻抗性质，同时又能泄放静电，电阻率保持在7.5×105Ω～1.0×109Ω之间，用于释放积累电荷，防止电荷过于集中。是生产的全部过程中操作区域静电防护的不二选择，静电胶垫的使用意义在于，它可以大面积地保护易产生静电的物体，如金属台、操作台等，防止静电的产生。

  静电放电是一瞬间的放电，故若要对已存在的电荷放电，要增加放电电阻，一般都会采用1MΩ电阻，这样高的电阻，会缓慢地泄放静电荷，达到消除静电的目的。有的人觉得，消除静电选用导电性能好的材料就可以，金属最好。这种想法是错误的，静电损伤是由一定量的电荷在瞬间放电产生的，所以导体具备了一瞬间放电的功能，故不能用于防静电，1MΩ电阻的使用意义就是达到缓慢泄放电荷且不损伤元件的目的。

  防止静电最根本的方法是找到等电位，找到等电位的最根本的方法就是接地。所以接地需要一个安全可靠的接地线，接地点必须连接可靠，工厂接地点需是焊接或者圆头接片压接在钢板上，以保证接地的稳定性。防静电系统的接地线不得接在电源零线上，易引起人员触电，同样也容易损伤电子元器件，也不得与防雷地线共用，与零线同样道理，易产生人员的安全风险隐患与半导体的损伤，必须有独立可靠的接地装置;不得与设备、线体的部分接触，以防止带电体与静电地短接。使用三相五线制供电电源，其地线可当作防静电地线。限流电阻和连接端子应连接可靠，并具有一定载流能力，限流电阻阻值的选择应保证泄露电流不超过5mA，下限阻值取1MΩ。如果泄露电流过大，或者电阻过小，就不能够达到缓慢泄放静电的目的。

  防静电手套常见的有两种(如图2和图3)，其中优先选用防静电PU涂层手套。在工厂操作中，为保障人身安全，对于有割手隐患的岗位，如电器盒为钣金件材料的，推荐选用防静电PU涂层手套。

  静电防护分两步，第一步是消除或减少易产生静电的物质，第二步是消除已经产生的静电。

  工厂生产的全部过程中不可避免地需要接触到静电危害性较大的物质，如塑料、海绵、保护膜、金属等。这些物质在生产装配过程中和半导体器件组成的控制器接触时就很容易产生静电放电现象。对这种问题，首先在生产的全部过程中要尽可能地消除将要产生或者已经产生的电荷，在半导体存在的区域隔离易产生静电的物质。

  首先，对接触到半导体器件的人、机进行静电防护工作：人需要带静电环、穿静电服、戴静电手套、静电头套、口罩等。

  机器方面：控制器装配区域流水线、防静电桌垫、地板垫均应通过限流电阻接到地线。各接地点之间的电阻值保证在7.5×105Ω～1.0×109Ω之间。这样做才能够系统地保证各方面产生的静电得以快速释放。

  对于防静电接地线，有可能因外力和腐蚀导致断裂或氧化，因此导致接地线表面不导通(如有绳静电环接地线)，所以保持使用的过程中导通测试。

  工作台的防静电桌垫不可相互串联接地，防静电桌垫地线连接点不可以使用螺钉固定，推荐使用铆接、焊死等措施保证连接牢固，不松脱。可使用防静电连线MΩ电阻连接，防静电桌垫按照面积每平方米一个接地连接点的方式连接。

  人员静电防护问题方面：有机会接触到PCB板或静电敏感器件的员工，必须佩戴防静电腕带，要与人体皮肤接触良好，确保及时、迅速泄放人体身上的静电。

  对于已产生静电的材料，如塑料、薄膜等，在拿取与空气接触或者本身在运动状态下都可产生大量积累电荷物料时，需要消除电荷对物料的影响，即对于已经产生的静电荷，进行消除。

  消除静电较为有效的方法是安装离子风机，直接和PCB板配合安装且易产生静电的工件(如注塑件、海绵、薄膜等)，应提前消除静电，需安装离子风机，应保证工件在有效静电处理区域内持续6秒以上时间(有效区域指工件距离出风口30～80cm的范围)。经常使用的岗位，应对离子风机工作的有效性进行定期检验，以确保离子风机正常运转。

  半导体及其半成品控制器运输时，应放置在防静电胶袋(摩擦静电压100V)、防静电成品箱或周转箱内(应有防静电标识)，预装前严禁先将控制器的防静电包装袋去掉而将控制器放入一般周转箱内，正确的操作是一边生产一边将控制器从防静电袋或防静电周转箱内取出，不可堆叠。如果有专用防静电主板工装架，可提前将主板取出，放置于专用工装架上，防止堆叠时静电的产生。

  半导体及其半成品从防静电袋或防静电周转箱内取出时，应保持力量适中，保证平稳，因为快速移动的物体与空气摩擦同样易产生静电而导致控制器的静电损伤;拿取控制器时，手应持其无贴装元器件的边缘部位，避免接触其引线或接线片，不能裸手接触针座、器件;要求一次拿取一块，不可一次拿取多块;在取放PCB组件时应轻拿轻放，如果动作幅度过大，会造成电子元件互相接触而产生或释放静电。

  完成预装半导体配件在周转或输向时，不能接触泡沫、海绵、纤维布料、普通塑料等易产生较大静电量的物质，更不可以使用相关材料作为包装或防尘用，防止相互摩擦产生静电损坏芯片等半导体。

  控制器装配相关的车间应避免放置易产生静电材料的物质(如：泡沫、海绵、塑料等)。

  如果装配过程中要求使用这一些材料，则应在装配好控制器之前隔离这些材料，装配好控制器后，再装配这些易产生静电的材料，且应放置在离子风扇下操作。因为海绵等物体极易产生静电，若与控制器放在同一空间内操作，在海面操作的过程中与空气和人体接触，积累的电荷就会散布在控制器存储的空间，电荷一旦积累到某些特定的程度就会发生放电，造成静电损伤，故半导体装配和存储环境必须要与易产生静电的材料分开。

  环境中除了需要控制易产生静电的物质外，还需要对空气中的温湿度来控制，尤其是湿度特别的重要，湿度较高时静电荷容易被空气中的湿度迅速耗散，从而不容易产生静电损伤;相反，湿度过低，空气中的电荷容易积累，不耗散，集中到某些特定的程度就会造成放电。

  静电放电距离一般较短，一般以厘米计，故真正产生静电损伤的过程是需要被损伤的半导体与电荷载体或者是泄放体距离非常近的状况下才会产生。

  以工厂生产为例，主板在流水线体上流动，流水线体的宽度设计一般是主板的3倍以上。即若人员静电防护到位，主板在流水线中间移动是不会受到静电损伤的，但是如果管控不力，主板在流水线上放置的不规范，歪在一边，就非常有可能接触到流水线旁边的金属或者其他带电物料等，从而造成放电。所以规范的控制生产现场，也是减少静电损伤不可缺少的一部分。

  静电是无处不在的，而且静电的放电方向也是多方面的，我们目前的认知可以有很大效果预防静电损伤的产生，在工厂静电防护的长期工作中，善于使用正确的静电防护方法，合理地利用静电防护资源，可以大幅度提升静电对工厂作业生产造成的影响。

  [1]孙卫锋.地温中央空调控制管理系统研究[D].济南：山东大学控制科学与工程学院，2009.

  [3]王海.大型机电设施安装工程安装工程的技术探讨[A].自动化科学和技术[C].北京：电子工业出版社，2000.

  本文来源于中国科技期刊《电子科技类产品世界》2016年第8期第32页，欢迎您写论文时引用，并标注明确出处。