在SMT生產(chǎn)線(xiàn)車(chē)間，防靜電一直是一項挑戰。據美國靜電放電協(xié)會(huì )的統計數字估計，在SMT線(xiàn)車(chē)間發(fā)生的不明損壞中，約25%來(lái)自靜電放電破壞，每年損失金額高達50億美元。

什么是靜電放電(ESD)？

靜電放電是指任何物體在未經(jīng)接通電源的情況下，產(chǎn)生電荷轉移，其中最常見(jiàn)的情況，就是當兩種物質(zhì)互相接觸產(chǎn)生電荷，一旦持續積聚至出現電壓差時(shí)，可以沖破物質(zhì)間的絕緣體(可以是空氣或其他物質(zhì))，繼而產(chǎn)生靜電放電。閃電就是一個(gè)明顯例子。

事實(shí)上，靜電放電問(wèn)題由來(lái)已久。隨著(zhù)半導體的誕生，元件的體積越來(lái)越小，這個(gè)問(wèn)題變得越來(lái)越嚴重。

靜電放電可以不同形式出現，由小至50伏到大至上升伏不等。人體只能感覺(jué)到兩千伏以上的靜電，畢竟所產(chǎn)生的電力非常微小，不會(huì )造成傷害。不過(guò)，在電子生產(chǎn)線(xiàn)車(chē)間，這就是完全兩碼子事。

靜電如何搞破壞

空氣中存留的靜電，會(huì )令空氣離子化，繼而損壞靜電敏感的物料，即使是只有幾伏的靜電放電，也足以損壞半導體元件。

因此，當元件被放置在一個(gè)充滿(mǎn)靜電的環(huán)境中，它就有可能受損。防靜電吸煙管若果元件本身較為堅固，像功率二極管，它能扺抗靜電；但如果元件體積很小及外殼很薄，則絕對是經(jīng)不起靜電的考驗的。

一旦發(fā)生靜電放電，所產(chǎn)生的電流會(huì )很強，雖然時(shí)間僅在十億分之一秒至一百萬(wàn)分之一秒間，就在這電光火石間，元件已經(jīng)遭到永久性的破壞，其中可以分為兩種：災難性損壞及潛在性損壞。

災難性損壞：當電子元件接觸到靜電放電后，電路遭到永久性破壞，功能完全喪失，通過(guò)基本檢測已經(jīng)可以發(fā)現，工廠(chǎng)需對其進(jìn)行返工。

以下圖片由環(huán)球儀器先進(jìn)工藝實(shí)驗室提供，他們對一臺正在進(jìn)行LED組裝的插件機，施加高達五千瓦的電力。然后在球鍵合晶片正上方，通過(guò)LED鏡片往下拍攝其Z切面。四張圖片都是展示同一個(gè)樣本，只是采用不同的放大和照明技術(shù)。從圖片中，可見(jiàn)在晶片表層上的金色盤(pán)圓周邊上，出現遭到靜電破壞的痕跡。

潛在性損壞：當電子元件接觸到靜電放電后，部分電路遭到破壞(見(jiàn)下面)，功能尚未完全喪失，在基本檢測中也未能發(fā)現，但功能時(shí)好時(shí)壞，也不知道可以維持多久，使產(chǎn)品變得不穩定。防靜電吸煙管如果使用在醫療或軍工產(chǎn)品上，后果將是十分嚴重。

由于靜電放電對元件的破壞問(wèn)題不容忽視，以下介紹一些常用的防靜電方法。

設立靜電安全工作區：

這個(gè)區域的基本設備包括工作臺、防靜電桌墊、腕帶接頭和接地線(xiàn)防靜電吸煙管等等，現場(chǎng)需要保持一定的濕度，可參考美國國家標準協(xié)會(huì )(ANSI)頒布的指引來(lái)設立這個(gè)區域，這里介紹一些安全措施。

針對人員的安全措施：

◆  所有人員在進(jìn)入靜電安全工作區前，均應進(jìn)行防靜電測試，合格后方能進(jìn)場(chǎng)

◆  工作人員必須穿防靜電工作服及工作鞋

◆  其他穿普通鞋的人員應使用導電鞋束、防靜電鞋套或腳跟帶

◆  直接接觸靜電敏感元件的人員必須配戴防靜電腕帶

針對物料的安全措施：

◆  防靜電桌墊上應有兩個(gè)以上的腕帶接頭，一個(gè)供操作人員使用，一個(gè)供技術(shù)或檢驗人員使用

◆  不能放置任何高度容易產(chǎn)生靜電的物品，如塑料盒、橡皮、紙板、玻璃等等

◆  工作臺所有導電物料都必須接地線(xiàn)

左圖是正確接地的工作臺，桌面及腕帶各自接地；右圖是不正確接地的工作臺，腕帶接在臺面，一旦腕帶遇到靜電放電，它會(huì )提高工作臺的電位。
存放和傳送靜電敏感元件及電路板

除了要盡一切努力營(yíng)造一個(gè)防靜電的工作環(huán)境外，靜電敏感元件的存放或傳送方式，也是十分關(guān)鍵的。最常見(jiàn)的方法，就是使用采取Faraday Cage概念制成的靜電屏蔽罩，或防靜電袋來(lái)處理這些元件。

這些物品由金屬或良導體制造，將電流導入地面，內里的物品絲毫不損。汽車(chē)設計就是采用Faraday Cage概念制成，因此在雷擊下行走，也不怕?lián)糁小?

靜電屏蔽籠
靜電屏蔽籠或靜電屏蔽罩：采用金屬或良導體制造，籠體與大地連通，將靜態(tài)或非靜態(tài)的電源導引至屏蔽籠的邊框，接入地線(xiàn)，達到阻止靜電進(jìn)入籠內的效果。

防靜電袋：這種半透明熱封袋的外層采用耐磨金屬涂層，內層采用絕緣材料，保護靜電敏感元件免受潛在靜電危害。雖然這些便攜式盛料袋未能像靜電屏蔽籠般接地線(xiàn)，只要把它們放在一個(gè)接地線(xiàn)的工作臺上，效果也是一樣的。

防靜電袋內存放了電路板，并貼上了警示標志。
防靜電管：特別適合引腳特多的集成電路，把它們放在根據元件形狀倒模制成的導電塑料管內，既能防靜電，也能防止機械磨損。再將元件放進(jìn)導電箱內，確保不受靜電干擾。

導電箱
防靜電不能掉以輕心

雖然有些貌似結實(shí)的元件，如雙極型晶體管，好像不易遭受靜電放電損壞，但并不表示能完全幸免。有部分新開(kāi)發(fā)的高速元件，連微小如只有三伏的電壓也扺擋不了。

有些采用金屬氧化物半導體制造的元件，如特制的電阻及電容器，大家以為不怕靜電，但實(shí)際上依然會(huì )受到靜電放電損壞。

無(wú)論如何，只要大家按照正確的指引，執行一切防靜電的措施，采用由防靜電物料制造的防靜電吸嘴，可以消除生產(chǎn)線(xiàn)上的靜電風(fēng)險。

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