靜電給制造商帶來怎樣的煩惱?
靜電放電(ESD)是在電子裝配中電路板與元件損害的一個(gè)根源。它可能會(huì)影響到每種產(chǎn)品質(zhì)量。雖然許多人認(rèn)為他們是在ESD可靠的環(huán)境中生產(chǎn)產(chǎn)品,但事實(shí)上,ESD有關(guān)的損害仍然給所有電子制造業(yè)帶來每年數(shù)十億美元的損失。
電荷在兩種條件下是穩(wěn)定的:
1. 當(dāng)它“陷入”導(dǎo)電性的,但是電氣絕緣的物體上,如有塑料柄的金屬的螺絲起子。
2. 當(dāng)它居留在絕緣表面(如塑料),不能在上面流動(dòng)時(shí)。
可是,如果帶有足夠高電荷的電氣絕緣的導(dǎo)體(螺絲起子)靠近有相反電勢(shì)的集成電路(IC)時(shí),電荷“跨接”,引起靜電放電(ESD)。
ESD以極高的強(qiáng)度很迅速地發(fā)生,通常將產(chǎn)生足夠的熱量熔化半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部電路,在電子顯微鏡下外表象向外吹出的小子彈孔,引起即時(shí)的和不可逆轉(zhuǎn)的損壞。更加嚴(yán)重的是,這種危害只有十分之一的情況壞到引起在濟(jì)后測(cè)試的整個(gè)元件失效。其它90%的情況,ESD損壞只引起部分的降級(jí) - 意味著損壞的元件可毫無察覺地通過濟(jì)后測(cè)試,而只在發(fā)貨到顧客之后出現(xiàn)過早的現(xiàn)場(chǎng)失效。其結(jié)果是損壞制造商的聲譽(yù)。
但是,控制ESD的主要困難是,它是不可見的、但又能達(dá)到損壞電子元件的地步。產(chǎn)生可以聽見“嘀噠”一聲的放電需要累積大約2000伏的相當(dāng)較大的電荷,而3000伏可以感覺小的電擊,5000伏可以看見火花。
例如,諸如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS, complementary metal oxide semiconductor)或電氣可編程只讀內(nèi)存(EPROM, electricall programmable read-only memory)這些常見元件,可分別被只有250伏和100伏的ESD電勢(shì)差所破壞,而越來越多的敏感的現(xiàn)代元件,包括奔騰處理器,只要5伏就可毀掉。
因此,作為主要的ESD危害來源,所有進(jìn)入靜電保護(hù)區(qū)域(EPA, electrostatic protected area)的工作人員必須接地,以防止任何電荷累積,并且所有表面應(yīng)該接地,以維持所有東西都在相同的電勢(shì),防止ESD發(fā)生。
用來防止ESD的主要產(chǎn)品是腕帶是(wristband),有卷毛燈芯絨和耗散性表面或墊料 - 兩者都必須正確接地。另外的輔助物諸如耗散性鞋類或踵帶和合適的衣服,都是設(shè)計(jì)用來防止人員在靜電保護(hù)區(qū)域(EPA)移動(dòng)時(shí)累積和保持凈電荷。
在裝配期間和之后,PCB也應(yīng)該防止來自內(nèi)部和外表運(yùn)輸中的ESD。有許多電路板包裝產(chǎn)品可用于這方面,包括屏蔽袋、裝運(yùn)箱和可移動(dòng)推車。