电子品防静电设计研讨

作者：黄梓瑜 霍传武 单位：四川九洲电器集团公司

随着科学技术的不断发展及微电子技术的迅猛进步,微电子器件(即静电敏感元器件)在电子产品中获得广泛的应用,鉴于微电子器件对静电的敏感性,为确保微电子器件在生产、安装和整机工作时的可靠性,必须在各个环节对其采取静电防护技术措施,以保证产品的高可靠性。在电子工业上,静电敏感元器件的静电防护是一个系统工程。它不仅涉及静电防护技术本身,而且对系统的维护、管理显得十分重要。技术方面,它不但在元器件制造企业内,对静电敏感元器件的制造、检验、包装及中转运输全过程必须进行静电防护,就是在电子产品整机企业内,从产品的系统设计、线路设计、结构设计、包装设计、装配与调试工艺设计开始,到对产品中所使用的静电敏感元器件的采购、入厂检验、老化筛选、贮存、分发、预处理、印制板组装、总装、调试、一些工艺实验、包装及各中转运输环节,也必须进行静电防护,甚至有些整机电子产品的静电防护还要延伸到用户,如电子计算机。管理方面,对静电防护系统要经常地、定期地进行检查,尤其是接地系统的可靠性检查,并作好纪录备查。本文拟以电子产品整机企业为例,介绍电子产品防静电系统的有关情况。前面我们说电子产品静电防护工程是一个系统工程,在进行系统设计前,必须明白系统的需求,即静电防护的区域,是所有装配部门,还是某个部门或者某几个工位,或者某个研发部门等,此其一;其二,系统的静电敏感度要求;其三,接地系统电阻等。不同的产品,不同的生产组织模式,不同的部门,其静电防护的要求是不同的,因此在进行系统设计时,必须将我们的系统需求认真加以论证,避免系统设计不足,不能满足产品要求,或者避免系统设计过剩,投入太多,花不必要的钱。

1设计方案

1.1工艺流程让我们来看一看一般电子产品整机企业生产工艺流程。

1.1.1设计环节方案设计电子线路设计结构设计工艺设计

1.1.2生产环节PCB组件安装:静电敏感物资的采购待验入厂验收老化筛选存贮中转运输领料分发元器件预处理插装(贴装)焊接清洗包装。总装:将PCB组件和机械加工零件装配在一起调试整机包装入库。其它环节:(1)环境试验:包括高低温试验、振动、冲击等;(2)贮存:对库房的静电防护要求。

1.2方案设计电子产品静电防护系统是一个系统工程,一个完整的系统应该是静电敏感元器件可能流向的区域都应该采取静电防护措施。凡是可能接触和接近静电敏感物资的每一个人,都应遵守静电防护要求,规范自己的行为,应保护其免受静电伤害。也就是说,静电防护是全过程的,全员的。一般情况,在电子产品整机生产企业中,其物资供应部门负责元器件的采购、待验、储存;质量管理部门负责元器件的检验、老化筛选、环境试验等;装配部门负责产品加工生产、组装等。从工艺流程可知:应在物资供应部门建立静电安全区进行元器件的待验、贮存,在质量管理部门建立静电安全区进行元器件的检验、老化筛选,在装配部门建立静电安全区进行PCB组装、总装等,且其工艺设备外壳硬接地。在设计部门的装配室,产品维修、调试室建立静电安全区且其设备仪器接地。在静电安全区内,防静电接地系统与电源接地系统必须分开,包括接地级、接地扁钢、接地扁铜、接地线等。在静电安全区内,工作台面上应铺设防静电桌垫,工作台前操作者活动区域铺设防静电地垫,操作者应佩戴防静电碗带,三者均经1MΩ电阻与防静电地软连接;操作者穿着防静电大挂、防静电鞋、防静电袜或者薄形袜,禁止穿厚形袜;操作椅之椅面及靠背均加套防静电套,并以钢链接地垫。静电安全区内的仪器、工具的外壳硬接地。在静电安全区内,应采用防静电周转箱、防静电元件盒、防静电包装袋、防静电文件袋、防静电手推车、抗静电剂等器材及离子风发生器。应采用防静电电压表、防静电导电碗带监视器、表面电阻测试仪等仪器用于防静电系统的硬件检测与监控。工作台面上单相三线制插座接线为左“零”,右“火”,上静电“地”。总之,对于带静电的导体采用泄放为主,而对于带静电的绝缘体则采用离子风中和等方法;对于静电敏感物资之周转,则采用法拉第笼。在环境试验中,当机器发生故障须打开机器外壳进行分析时,则采用活动防静电桌垫及地垫,同时操作者佩戴导电碗带,穿防静电工作服等措施进行静电防护,而排除故障性操作必须在静电安全区内进行。对机器的外场维修则需配备防静电维修包。

2工程设计

2.1工程布局图1是一个典型的防静电环境布局图(也可有其他布局形式),进入该环境的每一个人员,必须在离子风机前停留并吹一会儿离子风以中和随身携带的静电,然后才能进入该环境。该环境中,每工位布局图（图略）实际的工程布局按照工艺流程的需要,根据生产组织模式、产品特点等进行,一般是按照生产线的方式进行布局。由于一条生产线是由许多工位组成,因此在布局完成后,应保证各工位的接地系统、静电敏感度指标符合系统设计要求。

2.2硬件配置从工程布局中可以看出静电防护系统的基本硬件配置（图略），防静电桌垫及地垫、防静电导电碗带、防静电工作大褂(带帽)、防静电导电鞋及袜、转椅及椅套(坐垫面与背靠面)、防静电元件盒及盒架、防静电周转盘和箱、防静电真空吸锡器、低压自动恒温烙铁、可控离子风静电消除器、防静电文件袋及包装袋、金属货架、防静电手推车、防静电维修包、静电安全区标志牌、抗静电剂、静电电压表、静电电位计、表面电阻测试仪、防静电接地系统、接地扁铜及其附件等。这些只是简单的举例,可以根据实际系统的需要进行增减。

2.3软件配置静电防护系统的软件配置主要是对系统的管理措施,它应该包括生产过程的管理、防静电器材的管理、各类人员的职责等管理问题。当静电防护系统工程完成后,最主要的问题就是如何对其进行维护和管理,这一点是很重要的,可以说它是一个系统成败的关键所在。因此我们建议管理文件中应该包括以下内容:(1)规范各级各类人员的职责,上至老总下至操作者;(2)规范进入防静电工作区的每一个人员的行为;(3)开展深入广泛的宣传、培训活动,使广大人员树立防静电意识;(4)规定产品设计和生产环节的静电防护要求;(5)规范静电防护器材的管理;(6)规定系统检测周期。当系统建成后,各个部门、各类人员的职责也就确定了,进入防静电工作区的每一个人员的行为也确定了,应该通过加强管理、宣传使进入防静电工作区的每一个人员养成自觉遵守防静电管理规程的习惯。

2.4合格判据静电防护系统建成后,其合格与否按表1规定进行验收。在日常的管理维护中,作为周期检查的依据。

2.5接地系统在静电安全区内,防静电接地系统与电源接地系统必须分开,同时必须保证接地系统的安全可靠,否则,整个系统是不能防静电的,因为静电根本无法泄放,这一点千万注意。另外,防静电接地系统与电源接地系统分开,是为了避免相互间的影响,也有出于安全因素的考虑。