1 概述
1.1 元器件使用問題嚴(yán)重
電子元器件的可靠性不僅取決于元器件本身固有的可靠性外,還取決于用戶選擇的工作條件、安裝條件、環(huán)境條件及其它使用和貯存條件。
使用不當(dāng)是造成失效的重要原因之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),在半導(dǎo)體器件的全部失效事件中,大約有一半(國內(nèi)有些情況下可達(dá)2/3)以上失效是由于使用不當(dāng)造成的。其中包括:靜電放電損傷,電浪涌損傷、噪聲損傷、焊接損傷(含浸鍚),以及存貯、運(yùn)輸、測(cè)試、試驗(yàn)等損傷和應(yīng)用不合理等。
1.2 元器件靜電放電失效突出
半導(dǎo)體器件在使用過程中最常見的失效模式之一,就是靜電放電和電浪涌引起對(duì)器件造成的損傷。其破壞性是嚴(yán)重的,已成了影響元器件可靠性最大的隱患,因而其實(shí)際的防治最重要,但又非常容易疏忽而不被認(rèn)識(shí)和重視。
電子行業(yè)如微電子、光電子的制造和使用廠商因?yàn)殪o電造成的損失和危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。據(jù)美國1988年的報(bào)道,它們的電子行業(yè)中,由于ESD的影響,每年的損失達(dá)50億美元之多;據(jù)日本統(tǒng)計(jì),它們不合格的電子器件中有45%是由于靜電而引起的;我國每年因靜電危害造成的損失也至少有幾千萬。如美國Ti公司對(duì)某一年對(duì)客戶失效器件原因進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果,從中可以看到由EOS/ESD引起的失效占總數(shù)的47%;美國半導(dǎo)體可靠性新聞對(duì)1993年從制造商、測(cè)試方和使用現(xiàn)場(chǎng)得到的3400例失效案例進(jìn)行的統(tǒng)計(jì),從中可以看到,EOS/ESD造成的失效也達(dá)到20%。
1.3 元器件靜電放電失效模式
電子元器件由靜電放電引發(fā)的失效可分為突發(fā)性失效和潛在性失效兩種模式。
突發(fā)性失效:是指元器件受到靜電放電損傷后,突然完全喪失其規(guī)定的功能,主要表現(xiàn)為開路、短路或參數(shù)嚴(yán)重漂移。
潛在性失效:是指靜電放電能量較低,僅在元器件內(nèi)部造成輕微損傷,放電后器件電參數(shù)仍然合格或略有變化,但器件的抗過電應(yīng)力能力已經(jīng)明顯削弱,或者使用壽命已明顯縮短,再受到工作應(yīng)力或經(jīng)過一段時(shí)間工作后將進(jìn)一步退化,直至造成徹底失效。
在使用環(huán)境中出現(xiàn)的靜電放電失效大多數(shù)為潛在失效。據(jù)統(tǒng)計(jì),在由靜電放電造成的使用失效中,潛在性失效約占90%,而突發(fā)性失效僅占10%。而且,潛在性失效比突發(fā)性失效具有更大的危險(xiǎn)性,這一方面是因?yàn)闈撛谑щy以檢測(cè)、而器件在制造和裝配過程中受到的潛在靜電損傷會(huì)影響它裝入整機(jī)后的使用壽命;另一方面,靜電損傷具有積累性,即使一次靜電放電未能使器件失效,多次靜電損傷累積起來最終必然使之完全失效。
1.4 國內(nèi)外企業(yè)的狀況
國際上在1979年成立了EOS/ESD研究協(xié)會(huì),主要研究電子行業(yè)的EOS和ESD問題,尋求解決方法。美J標(biāo)883E“微電路試驗(yàn)方法”中關(guān)于ESD等級(jí)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)已先后7次修訂,現(xiàn)在已是3015.7版,而且很多標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定JY微電路必須達(dá)到2kV的ESD等級(jí)。美國多數(shù)主要的電子制造商早在八十年代初已經(jīng)建立了他們的ESD組織機(jī)構(gòu),專門負(fù)責(zé)ESD方面的工作,主要有防靜電設(shè)計(jì)、靜電檢測(cè)、靜電防護(hù)以及管理、培訓(xùn)等。
與國際上發(fā)達(dá)國家相比,我國在這方面的工作起步要晚很多,差距也較大。直到最近幾年才真正重視和發(fā)展起來。
在J品方面,如修改版的國J標(biāo)GJB548A-96和GJB128A-97 分別增加了對(duì)微電路和分立器件的靜電放電敏感度分類要求;并要求貫徹國標(biāo)的產(chǎn)品必須給出ESDS的值;我院還沒有此檢測(cè)手段,一些單位對(duì)相關(guān)人員(采購、驗(yàn)收、保管、電裝、調(diào)試、試驗(yàn)和使用人員)未實(shí)施全員培訓(xùn)、考核和持證上崗,無證不得上崗的強(qiáng)有力的措施。
在民品方面,合資和獨(dú)資企業(yè)的狀況較好,起步較早,大多參照國外企業(yè)的做法,在抗ESD設(shè)計(jì)和靜電防護(hù)方面都達(dá)到了較高的水平;而其它民品企業(yè)也已經(jīng)意識(shí)到靜電問題重要性,并在產(chǎn)品的抗靜電設(shè)計(jì)和生產(chǎn)線的靜電防護(hù)方面投入人員和資金,取得了很好的效果。
雖然國內(nèi)企業(yè)正在逐步改進(jìn),但仍然存在不小的差距。舉例來說,如J品CMOS電路還未提出2kV的要求;有些生產(chǎn)線豪華裝修,但無防靜電措施或有措施未分發(fā)揮作用;從業(yè)人員缺乏關(guān)于相關(guān)業(yè)務(wù)知識(shí),或執(zhí)行不嚴(yán),使靜電放電元器件的靜電失效或放電失效(含:電浪涌)事件接連不斷的發(fā)生,令人痛心!
1.5 靜電防護(hù)的根本目的
靜電防護(hù)的根本目的是在電子元器件、組件、設(shè)備的制造和使用過程中,通過各種防護(hù)手段,防止因靜電的力學(xué)和放電效應(yīng)而產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的危害,或?qū)⑦@些危害限制在最小程度,以確保元器件、組件和設(shè)備的設(shè)計(jì)性能及使用性能不致因靜電作用受到損害。
2 靜電放電產(chǎn)生機(jī)理
2.1 靜電產(chǎn)生
所謂靜電,即物體存在過剩電子或因電子不足而失去電荷,物質(zhì)存在過剩電子時(shí)帶負(fù)電,電子不足時(shí)帶正電。通常物質(zhì)的電性質(zhì)有容易獲得電子的或容易放出電子的。因此某兩種物質(zhì)進(jìn)行摩擦、或分離、或接觸,就使一種物質(zhì)獲得電子,另一物質(zhì)失去電子。而且當(dāng)帶電物體接近導(dǎo)電性物體就因靜電感應(yīng)而部分顯出電荷。因而,物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或分離,或者液體、蒸汽、氣體的流動(dòng)而產(chǎn)生靜電放電。靜電是同性束縛電荷的積累,兩種物質(zhì)互相摩擦是產(chǎn)生靜電的主要方式。
靜電的特征是高電位及小電量。物體帶電的電荷量,依賴于物體性質(zhì),環(huán)境條件(溫度和濕度),摩擦條件等。一般說化纖、塑料帶電量大(易帶電)。并且因?yàn)閹щ婋姾蓭в谖矬w表面,物體表面?zhèn)鲗?dǎo)率對(duì)電荷移動(dòng)有很大影響,表面?zhèn)鲗?dǎo)率高的電荷擴(kuò)散就快。典型靜電電壓見表1,典型主要電荷來源見表2。
在靜電作用下易引起電氣或電子元器件的損傷,稱之為靜電損傷。現(xiàn)已確定,對(duì)一般由生產(chǎn)、測(cè)試、工作和維護(hù)人員產(chǎn)生的靜電壓電平敏感的各種電子元器件包括微電子和半導(dǎo)體器件、薄膜電阻器、芯片、混合電路和壓電晶體等。不同器件的ESD敏感度(ESDS)見表3,ESDS元器件的分類見表4。
2.2 電浪涌(放電)的產(chǎn)生
電浪涌即放電或稱電瞬變是一種隨機(jī)的短時(shí)間的電壓或電流沖擊。電浪涌雖然平均功率很小,但瞬時(shí)功率卻非常大,因此對(duì)半導(dǎo)體器的破壞性很大,輕則引起邏輯電路出現(xiàn)錯(cuò)誤或引起PN結(jié)內(nèi)部的損傷,重則使PN結(jié)嚴(yán)重?fù)p壞,甚至鋁金屬也燒熔飛濺。它是在測(cè)試、試驗(yàn)(含調(diào)試)、篩選老煉、焊接和使用過程中常出現(xiàn)的問題。
3 靜電放電的控制
3.1 靜電放電必須引起重視
由于我們對(duì)靜電放電損傷的知識(shí)缺乏,在元器件采購后的測(cè)試、篩選、保管、領(lǐng)料、發(fā)放、裝配、調(diào)試、維修等工作環(huán)境條件下,沒有防靜電損傷和防電浪涌的有效措施,使對(duì)靜電敏感元器件受到不必要的損傷。由于一些損傷是帶累積性的,很難用測(cè)試的方法鑒別,而是在使用中逐步失效而暴露出來,給J品整機(jī)的可靠性帶來不可靠的因素。國外有報(bào)導(dǎo),受電損傷的元器件(特別是器件),可長達(dá)半年或一年以后才逐步失效。我院在有關(guān)元器件失效分析實(shí)例中,已多次批次性明顯的反映了靜電損傷和電浪涌損傷的事故。靜電損傷和電浪涌損傷對(duì)我產(chǎn)品可靠性的危害不可低估,對(duì)高可靠、長壽命的導(dǎo)彈、運(yùn)載、衛(wèi)星、飛船更是關(guān)天攸命。
縱觀產(chǎn)品科研生產(chǎn)現(xiàn)狀,其高可靠裝聯(lián)生產(chǎn)線正在采取防靜電放電措施,但在一般普通的電裝生產(chǎn)車間需要進(jìn)一步完善防靜電放電措施,在電子元器件入廠(所)檢驗(yàn)、篩選試驗(yàn)、庫房保管、發(fā)料領(lǐng)用、傳遞等過程還存在薄弱環(huán)節(jié)。由于ESD的防護(hù)工作是一個(gè)串連型的系統(tǒng)工程,如某一個(gè)工作環(huán)節(jié)失控,就意味著靜電敏感元器件就會(huì)損傷,產(chǎn)生不可靠因素。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性,必須切實(shí)開展靜電放電的預(yù)防工作,包括對(duì)相關(guān)人員的培訓(xùn)。
3.2 開展靜電放電知識(shí)的教育
3.2.1 對(duì)有關(guān)人員進(jìn)行ESD知識(shí)的培訓(xùn)
開展對(duì)物資采購、庫房保管人員、車間領(lǐng)料、裝調(diào)人員,質(zhì)量檢驗(yàn)和控制人員和設(shè)計(jì)、工藝等其它一塊有關(guān)的工作人員進(jìn)行ESD知識(shí)的演講培訓(xùn)教育。相關(guān)參數(shù)內(nèi)容有:
GJB1649-93電子產(chǎn)品防靜電放電控制大綱
GJB3007-97防靜電工作區(qū)技術(shù)要求
GJB3007-200防靜電工作區(qū)技術(shù)要求
GJBZ86-97 防靜電包裝手冊(cè)
QJ1693-97電子元器件防靜電要求
QJ1875A-98靜電測(cè)試方法
QJ1950-90防靜電操作系統(tǒng)技術(shù)要求
QJ2177-91防靜電安全工作臺(tái)技術(shù)要求
QJ2711-95 靜電放電敏感器件安裝工藝技術(shù)要求
QJ2245-92電子儀器和設(shè)備防靜電要求
GBT17626.2-98 電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)試技術(shù) 靜電放電抗擾度試驗(yàn)
SJT10694-2006電子產(chǎn)品制造與應(yīng)用系統(tǒng)防靜電檢測(cè)通用規(guī)范
SJT31469-2002防靜電地面施工及驗(yàn)收規(guī)范
SJT10533-94 電子設(shè)備制造防靜電技術(shù)要求
SJT10694-96 電子產(chǎn)品制造防靜電系統(tǒng)測(cè)試方法
SJT10796-2001 防靜電活動(dòng)地板通用規(guī)范
SJT10630-95 電子元器件制造防靜電技術(shù)要求
DGJ08-83-2000防靜電工程技術(shù)規(guī)程
美國J用標(biāo)準(zhǔn):DOD-STD-1686《防止電氣和電子元器件、組件和設(shè)備(電引爆器件除外)損傷的靜電放電控制程序》;
美國J用標(biāo)準(zhǔn):DOD-HDBK-263《保護(hù)電氣和電子元器件、組件和設(shè)備(不包括電引爆器件)的靜電放電控制手冊(cè)》等等。
3.2.2 持證上崗
經(jīng)培訓(xùn)合格的人員發(fā)給ESD培訓(xùn)合格證。不合格者不得上崗操作和檢驗(yàn)。(此要求,在美J有裝備生產(chǎn)中早已嚴(yán)格實(shí)施,而我們還沒有按此管理。)
3.3 ESD控制環(huán)節(jié)
對(duì)入廠(所)檢驗(yàn)、篩選挑配試驗(yàn)、失效分析、庫房保管、領(lǐng)料發(fā)放、運(yùn)輸傳遞、裝調(diào)、使用等場(chǎng)地環(huán)節(jié),應(yīng)及時(shí)采取有效的防靜電工藝技術(shù)措施。如增添ESD防護(hù)材料和工具(例:①防護(hù)操作人員的衣著、②導(dǎo)電手(腳)環(huán)、③短路棒、④短路插頭、⑤靜電防護(hù)工作臺(tái)、⑥導(dǎo)電椅罩、⑦導(dǎo)電(拖)鞋、⑧靜電防護(hù)袋、⑨導(dǎo)電海棉、⑩防靜電放電的地墊(板)、⑩防靜電放電的桌(墊)等等)。
工藝技術(shù)主管部門均應(yīng)責(zé)無旁貸的管起來,質(zhì)量保證部的人員也應(yīng)主動(dòng)提出、嚴(yán)格監(jiān)控和貫徹執(zhí)行。
3.4 組織落實(shí)
我們?cè)诜漓o電放電和電浪涌損傷方面存在的一系列問題是嚴(yán)重的,由于我們的防靜電工作未做好,等同于在型號(hào)科研生產(chǎn)的同時(shí)埋下定時(shí)炸彈,靜電放電和電浪涌損傷,曾影響了產(chǎn)品的順利進(jìn)展,也危及了產(chǎn)品的可靠性。我們急切在防靜電放電方面盡快有一個(gè)突破性的改變,我們?cè)诮?jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)上化的學(xué)費(fèi)已相當(dāng)沉重,應(yīng)該及時(shí)將這些“收獲”化在組織ESD培訓(xùn)和預(yù)防保護(hù)措施上,這是一項(xiàng)切不可緩的工作,否則采購再可靠性的ESD敏感元器件,均有可能變成不可靠的元器件。做好此工作需要抓下列事:
3.4.1 領(lǐng)導(dǎo)重視是關(guān)鍵
只有領(lǐng)導(dǎo)的重視和關(guān)心,把ESD防護(hù)工作列入解決的議事日程,問題才能有解決的基礎(chǔ),經(jīng)費(fèi)才會(huì)逐步得到落實(shí)。
3.4.2 措施的實(shí)施
職能部門對(duì)相關(guān)的ESD防護(hù)區(qū)、場(chǎng)所和設(shè)置的改造添置的全面歸劃,以及措施的實(shí)施。
3.4.3 監(jiān)控檢查
由于ESD的產(chǎn)生原因涉及面廣,它與相關(guān)的場(chǎng)地設(shè)置、儀表設(shè)備、用電器具(如:電烙鐵)、交流電源插座中相線與另線的錯(cuò)位及另線與地線的電位差、測(cè)試試驗(yàn)方法、人員操作是否按規(guī)范,以及相關(guān)的工藝技術(shù)規(guī)程、管理是否合理等因素有著密切的關(guān)系。因此,必須落實(shí)專業(yè)人員對(duì)已落實(shí)的ESD防護(hù)措施執(zhí)行情況作定期檢查、監(jiān)督和測(cè)試,且記錄在案,做到發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。
ESD控制大綱驗(yàn)證時(shí)間計(jì)劃進(jìn)度表和要求的測(cè)量項(xiàng)目見下表1。
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3.4.4 落實(shí)和制訂控制程序
在現(xiàn)代化J用電子設(shè)備科研生產(chǎn)中,特別是H天型產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程,應(yīng)根據(jù)型號(hào)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)和要求,針對(duì)性的制訂靜電放電和電浪涌控制的各項(xiàng)要求。
4 電子元器件防靜電放電技術(shù)要求
4.1 對(duì)電子元器件靜電保護(hù)的基本要求
4.1.1 防止靜電產(chǎn)生。
4.1.2 在可能產(chǎn)生靜電的地方,阻止靜電積累,迅速可靠而又有控制地排除已存在的電荷。
4.1.3 防止由于同帶電的人或帶電的物體接觸而引起直接放電。
4.1.4 絕緣體上靜電采用中和法:如利用靜電消除器,使產(chǎn)生的負(fù)離子和靜電的電子發(fā)生靜電中和。
4.1.5 為了使靜電放電操作人員安全,整個(gè)防護(hù)系統(tǒng)的漏泄電流不允許超過5mA。為此靜電防護(hù)操作系統(tǒng)電阻下限為106W(1MW),上限為1000MW(1000MW=1GW)。
4.2 對(duì)操作人員的一般要求
4.2.1 操作ESD敏感元器件(帶“△”表志)的人員應(yīng)是受過ESD防護(hù)知識(shí)培訓(xùn)和能力考核的合格者。
4.2.2 在檢驗(yàn)試驗(yàn)等操作規(guī)程中,應(yīng)按照靜電放電敏感控制要求識(shí)別靜電敏感元器件,要求在靜電保護(hù)包裝外面操作ESD敏感元器件時(shí),只能在ESD保護(hù)區(qū)域內(nèi),而且只能由經(jīng)過訓(xùn)練的人員進(jìn)行。
4.2.3 操作人員應(yīng)該避免在靜電放電敏感元器件附近做產(chǎn)生靜電的身體活動(dòng)。如穿脫工作服等。
4.2.4 清潔手指,應(yīng)使浸沾有酒精或加水的洗凈劑棉花球來清潔,不允許使用橡皮、化學(xué)纖維等易產(chǎn)生靜電放電的材料來清潔。
4.2.5 操作人員應(yīng)穿靜電放電保護(hù)衣服。這種衣服應(yīng)該定期用靜電計(jì)監(jiān)測(cè)。為防止衣服直接接觸靜電放電元器件,防止腕帶從衣服上放電,除長袖衫應(yīng)該卷起外,還應(yīng)用靜電放電保護(hù)手套套住。長手套綁扎在裸露腕上,并向上伸展到肘部。
靜電放電工作服、手套和手指套,應(yīng)用棉織品,含有1%金屬纖維等保護(hù)材料制作。不允許使用普通塑料、橡膠或化學(xué)纖維等易產(chǎn)生靜電的材料制作。
4.2.6 在不能使用人體接地扣帶的地方,維護(hù)靜電放電設(shè)備的人員,在靜電放電敏感元器件從其保護(hù)包裝移出之前,應(yīng)該把自己接地。
4.2.7 應(yīng)該用合適的試驗(yàn)設(shè)備(例如兆歐表)定期地檢查皮膚接觸點(diǎn)和接線之間的人體接地扣帶、靜電安全工作臺(tái)表面、導(dǎo)電地板墊和其它與地連線的電阻和連續(xù)性,以保證符合接地電阻率的要求。防靜電腕帶必須與人體相接,二者之間的接觸電阻值為100KW~1MW。
4.2.8 在每次使用前必須測(cè)量人體與腕帶之間的接觸電阻,應(yīng)避免腕帶與人體接觸出現(xiàn)過松或過緊的現(xiàn)象。
4.3 對(duì)測(cè)試儀表設(shè)備的一般要求
4.3.1 用于靜電放電保護(hù)面積內(nèi)的試驗(yàn)設(shè)備和工具,應(yīng)該正確地接地,手握工具的把手不應(yīng)該包含絕緣材料,若用絕緣把手的工具,應(yīng)該用局部抗靜電劑處理。
4.3.2 保證用于靜電放電保護(hù)面積內(nèi)的全部容器、工具、試驗(yàn)設(shè)備和夾具在使用之前和在使用期間,或是直接接地,或是通過與接地表面接觸接地。電試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)該經(jīng)過接地插頭接地,不應(yīng)通過靜電放電接地工作場(chǎng)所的導(dǎo)電表面來接地。在靜電放電敏感元器件裝配期間使用儀器(如放在小車上)應(yīng)采取軟接地措施。
4.3.3 當(dāng)在二氧化碳或氮?dú)庵吕涞脑囼?yàn)箱內(nèi)試驗(yàn)靜電放電敏感元器件時(shí),試驗(yàn)箱應(yīng)該配備接地欄板和架子,架子上放置被試元器件,架子要接地,以耗散由氣體流動(dòng)產(chǎn)生的靜電荷。當(dāng)溫箱或靜電放電敏感元器件具有絕緣表面時(shí),則需要用靜電消除器。
4.3.4 對(duì)測(cè)試儀表(如記錄儀、示波器、脈沖發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源)的端子及外殼要充分管理,不要有交流電的漏電。
4.3.5 選擇和使用(連接)儀器要特別注意從測(cè)量?jī)x器來的浪涌電壓,必要時(shí)在測(cè)量?jī)x器中接入箝位電路等對(duì)策。要檢查測(cè)量?jī)x表的測(cè)量端與機(jī)殼之間是否存在大電容,要避免電容的充放電產(chǎn)生高壓浪涌電壓。
4.4 對(duì)專用地線(電子地)的一般要求
凡是使用靜電放電敏感元器件的單位必須埋設(shè)專用地線。
4.4.1 對(duì)專用地線的技術(shù)要求
a. 接地電阻應(yīng)小于1W;
b.專用地線不準(zhǔn)與三相電中的零線連接。三相電中的零線,實(shí)際并不處于零電位,當(dāng)三相電用電不平衡時(shí),零線是帶電的;
c.專用地線不準(zhǔn)與避雷地線相接;
d.專用地線不準(zhǔn)與自來水管相接;
e.專用地線不準(zhǔn)與曖氣管道相接;
f.專用地線應(yīng)明線走線(不埋在墻里或管道里)便于檢查。
4.4.2 對(duì)一般防靜電安全的接地線要求
a.接地電線電纜應(yīng)該是中間無接頭,且具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度;
b.多臺(tái)防靜電安全工作臺(tái)的接地線不得串接;
c.對(duì)載流接地線,應(yīng)使用同軸電纜來接地和屏蔽。
4.4.3 對(duì)專用地線的檢查
a.對(duì)專用地線必須定期檢查,確保專用地線的安全可靠性。
b. 實(shí)驗(yàn)室以外的專用地線每年檢查一次,并記錄結(jié)果。用“接地電阻測(cè)試儀”測(cè)量專用地線的接地電阻,
c.實(shí)驗(yàn)室以內(nèi)的專用地線每季檢查一次,并記錄結(jié)果。用萬用表或毫歐表檢查專用地線連接處的接觸電阻。
d.在通電前應(yīng)首先檢查所使用的儀器、設(shè)備(包括各種電源、示波器、信號(hào)源等)的地線與專用地線接觸是否良好,電烙鐵頭與專用地線接觸是否良好,接觸電阻應(yīng)小于1W,通過檢查滿足要求后,才能通電工作。
4.5 使用(操作)的一般要求
4.5.1 為在打開包裝材料之前使包裝容器先放電,當(dāng)需把靜電放電敏感元器件從包裝容器中取出時(shí),必須把包裝的靜電放電敏感元器件放置在靜電安全工作臺(tái)上,并在上面操作。
4.5.2 手指或金屬攝取工具只有在接地之后,才可以用其將靜電放電敏感元器件從保護(hù)包裝內(nèi)移出,然后放置在靜電安全工作臺(tái)表面上。防靜電安全工作臺(tái)組成示意圖見附5。
4.5.3 必須用正確的方法拿取靜電放電敏感元器件,如用姆指及食指拿集成電路的管殼兩端,手不能觸及外引線。最好有專用的組件插拔器插拔集成電路。
4.5.4 不允許使靜電敏感元器件在任何非靜電保護(hù)表面滑動(dòng)。
4.5.5 靜電放電敏感元器件(特別MDS器件)被插入或拔出時(shí),或是接觸不好時(shí),不要對(duì)設(shè)備或組件通電。
4.5.6 靜電放電敏感元器件從一處轉(zhuǎn)移到另一處之前,所用的運(yùn)輸工具、支承器或容器,在電氣方面接在一起。
4.5.7 不要用萬用表探測(cè)靜電放電敏感元器件的引線或接線端子。在非用不可時(shí)(應(yīng)獲準(zhǔn)批準(zhǔn),且確保不會(huì)產(chǎn)生電損傷的情況下),在探測(cè)靜電放電敏感元器件之前,應(yīng)該把表棒先接觸硬接地線,萬用表應(yīng)選特定的型號(hào),其電阻檔量程要選用低壓小電流的量程(如:1KW檔)。
4.5.8 當(dāng)使用測(cè)試用的接頭,或把某一零件端子插入印制板組裝件內(nèi)或組件的電插座內(nèi)而影響靜電放電敏感元器件時(shí),應(yīng)該使用分路棒、線夾或無腐蝕的導(dǎo)電泡沫或保護(hù)罩之類的分流器,以保護(hù)靜電放電敏感元器件不受摩擦生電(直接放電、靜電場(chǎng)及由高壓靜電放電和火花放電),產(chǎn)生電磁脈沖的損害。當(dāng)把零件引線插入印制板組裝接線孔或連接零件引線時(shí),應(yīng)該把分路棒、線夾或?qū)щ娕菽宸旁谟≈瓢褰M裝件或較高的組件電平上的接線端子上。為了防止靜電場(chǎng)和由靜電放電高壓火花放電產(chǎn)生的電磁脈沖,尤其在靜電放電保護(hù)面積外面運(yùn)輸時(shí),應(yīng)該使用導(dǎo)電的外包皮。
4.5.9 使用過程中存放的靜電放電敏感元器件,應(yīng)存放在防靜電專用盒或側(cè)帶蓋的金屬盒(注:必須及時(shí)加蓋)內(nèi)。最可靠的放置辦法是存放在原包裝盒、導(dǎo)軌容器中。
4.6 單純對(duì)靜電放電敏感器件(ESDS)的推薦處理方法
4.6.1 裝運(yùn)過程要求所有器件須裝入包裝盒,在包裝盒上要清楚注明是ESDS器件,或加貼ESDS器件的專用標(biāo)志。
4.6.2 在使用前,器件不要從包裝盒內(nèi)取出。
4.6.3 入廠(所)檢查和電氣測(cè)試,必須用專用設(shè)備進(jìn)行。
4.6.4 嚴(yán)格按照這類器件制造廠商的建議和注意事項(xiàng)行事。
4.6.5 向有關(guān)人員說明靜電現(xiàn)象和靜電是如何損傷或損壞這類器件的。
4.6.6 盡量不用絕緣塑料作運(yùn)輸包裝。
4.6.7 假使不可避免要用絕緣塑料作包裝,那么要在包裝盒的內(nèi)壁貼上一層導(dǎo)電箔,如鋁箔等。
4.6.8 在驗(yàn)收到裝調(diào)使用等各階段,盡量減少接觸這類器件的人數(shù)。
4.6.9 拿這類器件時(shí),應(yīng)戴棉手套(不能戴尼龍手套或橡皮手套)。
4.6.10 只要可能的話,要仍然采用制造廠商提供短路機(jī)械裝置或有效的靜電防護(hù)裝置。
4.6.11 不要將器件堆迭在一起,器件互相間不要接觸。
4.6.12 要將器件從包裝容器中取出,應(yīng)把它們用普通鋁箔包起來。
4.6.13 在包裝箱和運(yùn)輸箱上加標(biāo)簽(僅適用于ESDS器件)。
4.6.14 在必須用手動(dòng)這類器件時(shí),只能接觸管殼,而避免接觸引出腳。
4.7 對(duì)靜電放電敏感器件電性能測(cè)試的推薦要求
4.7.1 基本條件
a.電性能測(cè)試必須在防靜電工作臺(tái)上進(jìn)行(見附錄A);
b.每次測(cè)試,操作人員應(yīng)受過防靜電放電培訓(xùn)合格者;
c. 測(cè)試所有的儀表設(shè)備必須良好接地,每次測(cè)試經(jīng)檢查合格之后才能通電測(cè)試,且保證電源不出現(xiàn)電壓瞬變過程。
4.7.2 測(cè)試條件
a. 元器件極性或引腳編號(hào)排列應(yīng)正確識(shí)別;
b. 嚴(yán)格按技術(shù)條件規(guī)范施加測(cè)試條件;
c. 元器件引腳不錯(cuò)接,電壓不加反。
4.7.3 測(cè)試微波等二極管時(shí),應(yīng)特別堅(jiān)持下列注意事項(xiàng)
a. 操作者以及攝子或其它拾取工具必須與試驗(yàn)或測(cè)臺(tái)接地。這是為了防止靜電荷的積累。如果這一靜電荷通過二極管,則能引起二極管的損壞;
b. 所有測(cè)試夾具,其兩端應(yīng)該配置有一具短路棒(片),在被測(cè)二極管插入后再去除這個(gè)短路棒;
在測(cè)量泄漏的時(shí)候,短路跨接線是不實(shí)用的,這時(shí)可以使用一個(gè)串聯(lián)電阻,阻值為10KW的串聯(lián)電阻應(yīng)該緊接于測(cè)試端。這是為了防止測(cè)試夾具、引線和試驗(yàn)設(shè)備的寄生電容所積累的靜電荷通過二極管進(jìn)行放電。另外減少這個(gè)電容也是有利的。
c. 由測(cè)試設(shè)備產(chǎn)生的寄生脈沖和開關(guān)時(shí)的接點(diǎn)擅動(dòng)以及導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓等等都必須加以消除;
d. 當(dāng)二極管從一個(gè)操作者傳遞到另一個(gè)操作者的過程中,接受二極管的操作者應(yīng)該緊握由傳遞二極管的操作者握住的器件接頭。如果握住相對(duì)的接頭,就可能使存在于二個(gè)操作者之間的靜電流過二極管。
4.7.4 測(cè)試微波三極管和結(jié)型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的注意事項(xiàng)
a. 用全恒流檢測(cè)時(shí):
· 微波三極管BVcev、BVceo和BVcbo參數(shù)施加的測(cè)試電壓,不能超過額定規(guī)范值。
· MOSFET和VMOSFET等功率器件測(cè)試時(shí),引腳連接和測(cè)試條件應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件,且引腳連接應(yīng)接觸可靠。
b. 用圖示儀檢測(cè)時(shí):
· 每次測(cè)試時(shí),外加電壓必須從零伏開始增加,盡快讀取數(shù)據(jù),隨即把外加電壓調(diào)回到零伏。功率器件輸出特性(或漏極特性)曲線測(cè)試時(shí)應(yīng)采用脈沖(或單族)法。
· 測(cè)試中串入足夠大的限流電阻。
· 測(cè)試夾具(管座)引腳串接磁環(huán),防止器件自激扼蕩。
· 在測(cè)量JFET、MOSFET和VMOSFET器件時(shí),在柵源極上應(yīng)加RG電阻(RG=1~10KW)進(jìn)行保護(hù)。
4.7.5 測(cè)試MOS等集成電路時(shí)的附加注意事項(xiàng)
a. 當(dāng)MOS器件電源斷開時(shí),輸入端不應(yīng)加信號(hào);
b. 在試驗(yàn)MOS器件時(shí),所有不用的輸入引線應(yīng)該接到電源地線,或接到VSS的引線,或接到供電線(電源)VDD的引線,視適合于所涉及的電路而定;
c. 在進(jìn)行介質(zhì)或絕緣電阻試驗(yàn)之前,要將MOS器件從設(shè)備內(nèi)移出;
d. 檢驗(yàn)所有被用作試驗(yàn)靜電放電敏感元器件的電源,以保證不出現(xiàn)電壓瞬時(shí)變過程;
e. 在參數(shù)或功能試驗(yàn)之前,檢驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備固有的電壓極性的正確性;f. 在測(cè)量CMOS器件或大規(guī)模集成電路時(shí),對(duì)電源電壓應(yīng)有過壓、過流保護(hù);
g. 在通電測(cè)試過程中,不準(zhǔn)播撥器件或印制電路板組件和焊接測(cè)試裝置;
h. 器件插拔時(shí),應(yīng)避免因接觸不良所產(chǎn)生的不正常電壓和電流加到被測(cè)器件上;
i. 測(cè)試過程應(yīng)嚴(yán)禁出現(xiàn)端子誤接、反插和端子間短路等不正常現(xiàn)象;
j. 在自動(dòng)測(cè)試設(shè)備中,或高低溫的箱外測(cè)試過程中,傳送器件的導(dǎo)軌或盛器不應(yīng)采用塑料材料制作(應(yīng)采用導(dǎo)電材料制作),避免靜電放電對(duì)器件的損傷。
4.7.6 測(cè)試夾具的要求
a. 應(yīng)保證測(cè)試端之間的分佈電容<10PF;
b. 有消振措施;
c. 引線盡量短,以減少導(dǎo)線的壓降和分佈電容。
d. 測(cè)試夾具的插座,應(yīng)保證接觸可靠,盡量選用免插拔力插座;
e. 如用黃魚夾連線連接器件時(shí)的順序應(yīng)按下秩序:
· 測(cè)試前的連接:e[s]、c[D]、b[G];
· 測(cè)試完畢取下:b[G]、c[D]、e[s]。
4.8 對(duì)靜電放電敏感元器件篩選試驗(yàn)的基本要求
4.8.1 防靜電放電設(shè)置
篩選試驗(yàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行有效的防靜電放電設(shè)置的專項(xiàng)場(chǎng)地改造。如配置防靜電放電地板(墊)、防靜電放電臺(tái)墊、專用的防靜電操作工作臺(tái)等靜電防護(hù)的設(shè)施。
4.8.2 供電系統(tǒng)
供電系統(tǒng)應(yīng)配有交流(單相和三相電)穩(wěn)壓電源、隔離變壓器、交流濾波器等。防靜電用儀器設(shè)備用的電源插座(配電板)應(yīng)采用保護(hù)接零方案中增加專用地線方法,其中電源插座中的相線與中心線(零線)不能錯(cuò)位,地線和中心線不允許短接,地線采用專用地線。
4.8.3 篩選儀器設(shè)備
參與靜電敏感器件篩選的儀器、設(shè)備(如高溫箱、低溫箱、潮熱箱、充氮加壓容器、氮質(zhì)譜儀、快速檢漏臺(tái)、振動(dòng)臺(tái)、沖擊臺(tái)、離心機(jī)、顆粒碰撞檢測(cè)儀及各種功率老化臺(tái)等)必須良好接地,經(jīng)檢查合格后才能通電。對(duì)國產(chǎn)儀器(含直流穩(wěn)壓電源)、設(shè)備應(yīng)在供電系統(tǒng)中加接交流濾波器。
4.8.4 溫度環(huán)境試驗(yàn)
在進(jìn)行不通電的高溫貯存、低溫貯存、溫度沖擊、溫度交變及潮熱試驗(yàn)時(shí),應(yīng)把靜電敏感器件放在靜電容器中(如鋁金),除潮熱試驗(yàn)外,鋁盒應(yīng)加蓋,再放入烘箱中避免烘箱外殼帶電而損壞器件,又可防止電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
4.8.5 力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)
a. 在進(jìn)行不通電的振動(dòng)、沖擊和恒加速度等試驗(yàn)時(shí),應(yīng)對(duì)被試器件采取防靜電措施后才能進(jìn)行試驗(yàn)(例如把器件的引線用導(dǎo)電夾子夾好或用錫紙、導(dǎo)電塑料包好),避免引線懸空而引起靜電使器件損壞;
b. 在進(jìn)行通電的振動(dòng)、沖擊和恒加速度等試驗(yàn)時(shí),應(yīng)注意器件(特別是CMOS器件)不用的輸入端不準(zhǔn)懸空,通電后要防止輸入端斷開而變成懸空,要保證試驗(yàn)過程中器件的所有引線接觸可靠;
c. 在試驗(yàn)開始應(yīng)先加電源電壓,后加各種輸入信號(hào)電壓;在試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)先關(guān)各種輸入信號(hào)電壓,后關(guān)電源電壓。
4.8.6 功率老化試驗(yàn)
a. 所有老化時(shí)用夾具和老化插座必須接觸良好。特別是在高溫(85℃、100℃、125℃及150℃)下用的老化夾具,要保證在高溫下接觸良好,不允許出現(xiàn)開路現(xiàn)象;
b. 老化電路中必須采取防自激振蕩的措施,特別是高頻器件老化中必須防止發(fā)生自激振蕩現(xiàn)象;
c. 老化用電源必須具有過壓、過流保護(hù)措施;
d. 在220V輸入端應(yīng)加上電源干擾濾波器;
e. 待老化器件應(yīng)逐只插上老化臺(tái),逐只檢查(裝接極性、電連接可靠性、輸出功能是否正確)正常后再插次后的老化管子。逐只檢查時(shí),施加的老化條件Vce應(yīng)適當(dāng)減少至1/3Vce左右,Ic(Ub)調(diào)節(jié)每只應(yīng)從零壓開始增加調(diào)節(jié),然后回至零壓,準(zhǔn)備次后的老化管子,以防接觸不良或過壓過流電沖擊而燒管;
f. 器件上老化臺(tái)完畢,按規(guī)定條件逐漸加老化電壓和電流,逐只檢查每只器件工作電流情況;
g. 用自激振蕩檢查儀和點(diǎn)溫計(jì)檢查器件是否振蕩和殼溫是否符合規(guī)定;
h. 老化結(jié)束時(shí),應(yīng)先逐漸減少電壓和電流,然后再關(guān)掉電源,以防在滿功率負(fù)載關(guān)電源時(shí),引起反電勢(shì)脈沖電壓損傷靜電放電敏感器件。
4.9 接收及入庫檢查要求
4.9.1 所有靜電放電敏感元器件的包裝應(yīng)有明顯標(biāo)志。
4.9.2 清點(diǎn)靜電放電敏感元器件的數(shù)量時(shí),盡量不打開靜電放電敏感元器件的包裝。如果保護(hù)包裝不是透明的或不打開靜電放電保護(hù)包裝就不能進(jìn)行工作時(shí),則必須遵照下列規(guī)定:
a. 帶標(biāo)簽的包裝,應(yīng)該檢查靜電放電敏感元器件的包裝,以證實(shí)符合合同規(guī)定的標(biāo)簽和靜電放電保護(hù)包裝的要求。
b. 未帶靜電放電敏感標(biāo)志的包裝,如果供貨方對(duì)含有靜電放電敏感元器件的專用包裝標(biāo)志負(fù)有責(zé)任,則按下列兩種方法處理:
· 無靜電放電敏感標(biāo)志,但有保護(hù)包裝箱,則應(yīng)該用專用標(biāo)志給包裝加標(biāo)志,并按有關(guān)規(guī)定操作這些靜電放電敏感元器件。反饋供貨方注意以后必須帶有專用標(biāo)志。
· 無靜電放電敏感標(biāo)志、無靜電放電保護(hù)包裝的靜電放電敏感元器件,應(yīng)該按有缺損的靜電放電敏感元器件拒收,即使供應(yīng)方再次提交驗(yàn)收該批元器件時(shí),也應(yīng)不予接受。
c.打開包裝和驗(yàn)收靜電放電敏感元器件時(shí),只能在靜電放電保護(hù)區(qū)域進(jìn)行,如果包裝尺寸允許時(shí),應(yīng)在靜電安全工作臺(tái)上進(jìn)行。
d.把檢驗(yàn)后的靜電放電敏感元器件重新包裝在靜電放電保護(hù)包裝材料內(nèi),并在外包裝上加貼靜電放電敏感標(biāo)志。
4.10 貯存保管和包裝運(yùn)輸?shù)囊?/p>
4.10.1 靜電放電敏感元器件的貯存保管基本要求
a.庫房?jī)?nèi)必須有防靜電工作臺(tái);
b.庫房?jī)?nèi)必須有專用地線;
c.庫房要有防雷電措施;
d.庫房?jī)?nèi)或附近不準(zhǔn)有產(chǎn)生高壓的設(shè)備;
e.庫房?jī)?nèi)必須配備各種防靜電的容器,如各種鋁盒、不銹鋼盒、防靜電塑料袋(盒),以及防靜電的泡沫塑料等;
f.凡靜電敏感器件的貯存必須有專人負(fù)責(zé),并必須經(jīng)培訓(xùn)合格,持證上崗;
g.庫房必須清潔整齊、無腐蝕性氣體,溫度、濕度應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。保存半導(dǎo)體器件芯片或集成電路微處理器還應(yīng)避光;
h.存放靜電放電敏感元器件的倉庫必須有明顯的靜電放電敏感標(biāo)志,并保證所有存放的靜電放電敏感元器件的包裝均有靜電放電敏感標(biāo)志。
4.10.2 具有靜電放電敏感器件的印制電路板,組件貯存的基本要求
a.印制電路板組件必須放在防靜電工作臺(tái)上;
b.印制電路單板組件在任何存放過程中,均應(yīng)用短接插座進(jìn)行短接;
c.印制電路板組件從整機(jī)上拔下以后,應(yīng)立即用短接插座進(jìn)行短接保護(hù)。印制電路板組件不能重疊放置;
d.印制電路板組件必須貯存在防靜電的塑料袋或防靜電的金屬柜里,金屬柜外殼應(yīng)良好接地;
e.嚴(yán)禁將印制電路板組件在無可靠防靜電的措施下,放在衣袋中帶出防靜電保護(hù)區(qū)域(或工作臺(tái)),或則讓不符合靜電放電要求的人員撫摸或加工;
f.整機(jī)的貯存要求。
·整機(jī)必須貯存在靜電安全工作區(qū)域內(nèi)。
·整機(jī)從系統(tǒng)中取出后(或不未裝入系統(tǒng)),其外接插座必須用短接插座進(jìn)行短接。
4.10.3 包裝的基本要求
a.所有靜電放電敏感元器件,應(yīng)用足以提供保護(hù)的靜電放電保護(hù)材料(導(dǎo)電、靜電耗散和抗靜電)包裝。這些材料制成袋、盒或容器,且應(yīng)無腐蝕作用,以及有足夠的導(dǎo)電性以防止產(chǎn)生電火花的情況下控制放電;
b.具有良好導(dǎo)電材料包裝或以具有外電場(chǎng)屏蔽層的抗靜電材料包裝例下:
·三層容器,內(nèi)層為抗靜電材料,另外兩層的結(jié)構(gòu)可以是靜電場(chǎng)屏蔽外層加絕緣的中間層,也可以是絕緣外層加靜電場(chǎng)屏蔽中間層。
·導(dǎo)電的或抗靜電的無腐蝕性元器件導(dǎo)軌,每條導(dǎo)軌兩端有防止元器件移動(dòng)的無腐蝕性導(dǎo)電(或抗靜電)泡沫塞。導(dǎo)軌又包裝在導(dǎo)電的靜電場(chǎng)屏蔽材料內(nèi)。
c.防護(hù)袋采用加熱來完成產(chǎn)品密封時(shí),應(yīng)使袋內(nèi)空氣最少,并留有足夠的未封材料長度,以完成最少一次重新密封。
4.10.4 運(yùn)輸傳遞的基本要求
a.靜電放電敏感器件必須放在防靜電包裝盒里后才能運(yùn)輸傳遞,且采用不會(huì)因振動(dòng)磨擦等而產(chǎn)生靜電的包裝和夾具;
b.印制電路板組件必須放在防靜電的金屬容器里才能運(yùn)輸傳遞,且不能重疊放置;
c.印制電路板上的電容器不能因靜電引起充電,如有充電應(yīng)使電容器放電;
d.用橡膠傳送帶傳送印制電路板;應(yīng)先對(duì)傳遞帶進(jìn)行防靜電處理;在傳送器件或印制電路板過程中,應(yīng)盡量減速小機(jī)械振動(dòng)和沖擊;
e.整機(jī)必須放在合適的防靜電容器才能運(yùn)輸。
4.11 電氣裝調(diào)試驗(yàn)中防靜電放電的基本要求
4.11.1 對(duì)電裝車間基本要求
a.所有電裝工作臺(tái)必須是防靜電工作臺(tái);
b.必須配備導(dǎo)電清洗液或溶劑;
c. 必須配備空氣離子發(fā)生器(電離器)。
電離器通過使空氣中的分子電離成正和負(fù)離子來散逸靜電電荷。正離子被吸引到帶負(fù)電的物體,負(fù)離子被吸引到帶正電的物體,結(jié)果形成電中性。電離空氣的方法可用于不能實(shí)現(xiàn)有效接地的場(chǎng)所來泄放靜電電荷,或用于對(duì)接地也無效的絕緣體進(jìn)行電荷的散逸。電離器還能散逸噴涂操作場(chǎng)所的電荷(如三防漆噴涂);
d.必須埋設(shè)專用地線(電子地);
e. 必須配備溫度和濕度調(diào)節(jié)器,一般溫度控制在25±5。C,相對(duì)濕度控制在30%~70%;
f. 配備防塵裝置,保持室內(nèi)清潔整齊;
g. 必須配備保護(hù)性絕緣地墊。
保護(hù)地板材料可以是導(dǎo)電的、靜電散逸的、抗靜電地毯、乙烯基樹脂板、乙烯基瓷磚和水磨石。嚴(yán)禁使用不抗靜電的化纖地毯。采用導(dǎo)電乙烯基樹脂板時(shí),應(yīng)采用導(dǎo)電粘結(jié)劑。硬表面地板不應(yīng)該打臘,因?yàn)榕D表面是高阻的,易產(chǎn)生靜電。采用導(dǎo)電地板時(shí)應(yīng)使用導(dǎo)電鞋、鞋套或腳跟接地器,以便使人放電。這些物品只有在ESD防護(hù)區(qū)才穿戴,且應(yīng)保持清潔,沾污會(huì)妨礙它們與地板之間的電傳導(dǎo)。坐在ESD防護(hù)區(qū)工作椅上的人,經(jīng)常會(huì)把他們的腳從地板上臺(tái)到工作椅的踏腳上。這就失去了導(dǎo)電地板的作用。因此導(dǎo)電地板往往需要使用接地的導(dǎo)電工作椅。在導(dǎo)電地板與地之間接入適當(dāng)?shù)碾娮瑁员惆央娏飨拗频桨踩娖健?/p>
4.11.2 對(duì)電裝的基本要求
a.電烙鐵及儀器、設(shè)備必須均良好接地。烙鐵應(yīng)無漏電現(xiàn)象,必須使用低壓電烙鐵。熱烙鐵頭到地的電阻應(yīng)小于20Ω,以保證它上面的壓降小于15V。可靠的辦法是:電烙鐵頭與電烙鐵殼體永久牢固連接。避免電烙鐵頭感應(yīng)帶電。每周第一個(gè)工作日,必須檢查烙鐵頭的電阻。當(dāng)電阻值超過5Ω(冷阻)時(shí),就應(yīng)調(diào)換烙鐵頭;
b.電裝必須在防靜電工作臺(tái)上進(jìn)行;
c.靜電放電敏感器件在手工焊接時(shí),先焊器件的電源正端,再焊器件的電源負(fù)端,最后焊各輸入、輸出端,場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)按源、柵、漏依次焊接;
f.焊接或浸錫時(shí),溫度和時(shí)間要選擇適當(dāng)并嚴(yán)格控制。焊接和浸錫時(shí),切勿超過各靜電放電敏感元器件本身的耐焊性試驗(yàn)條件。對(duì)于混合電路溫度更應(yīng)嚴(yán)格控制(如模擬開關(guān)等集成電路)。一般每次焊接時(shí)間應(yīng)不超過3s;
g.在裝焊電容器之前(特別是電解電容器或大容量非電解容器),電容器電極引腳應(yīng)用短路棒短接放電后才能裝焊,以防電容器放電而產(chǎn)生電浪涌損作靜電放電敏感件;
h.在用手接觸靜電放電敏感器件之前,應(yīng)用工具或探頭接觸 一下接地板,進(jìn)行放電;
i.靜電放電敏感元器件裝配的電路板組件完成后,如有電連接器或電線接口,應(yīng)用短路塞作短路保護(hù)然后將其重新包裝在靜電放電保護(hù)材料內(nèi),并加貼靜電放電敏感的專用標(biāo)志。把靜電放電敏感組件板放置在保護(hù)容器或靜電防護(hù)小車內(nèi)運(yùn)輸傳遞到下一工序;
j.在ESD防擴(kuò)工作區(qū)內(nèi)使用的工作說明書、圖紙和類似的技術(shù)文件不應(yīng)該用一般塑料薄片或塑料封皮包裝。
4.11.3 對(duì)調(diào)試的基本要求
除必須符合電裝的基本要求之外,還需符合下列的處理辦法:
a.每次進(jìn)行調(diào)試或試驗(yàn)前,均應(yīng)首先檢查參與試驗(yàn)的儀器、設(shè)備接地是否正確、良好地線是否帶電,經(jīng)檢查確認(rèn)接線正確無誤、接地良好之后才能通電工作;
b.在通電調(diào)試過程中,不允許插拔靜電放電敏感器件或印制電路板組件和電連接器,更不允許在帶電狀態(tài)下進(jìn)行靜電放電敏感元器件的更換裝焊;
c.在連接和脫開試驗(yàn)電纜線以前,試驗(yàn)設(shè)備和正在試驗(yàn)的ESDS電子產(chǎn)品的所有外殼應(yīng)該連在一起,連接試驗(yàn)電纜時(shí)短路棒應(yīng)繼續(xù)留于原處,直到外殼接地點(diǎn)被短路在一起。在移開試驗(yàn)電纜時(shí)應(yīng)再次將短路棒放回原處;
d.進(jìn)行調(diào)試時(shí)應(yīng)先加整機(jī)電源電壓,后加各種信號(hào)源的輸入電壓。當(dāng)結(jié)束時(shí)應(yīng)先切斷各種信號(hào)源的輸入電壓,后切斷整機(jī)電源電壓;
e.規(guī)定處理ESDS器件和進(jìn)行安裝的人數(shù)應(yīng)盡可能少;
f.在ESDS 器件電裝試驗(yàn)專用場(chǎng)地應(yīng)標(biāo)明“未經(jīng)允許不得入內(nèi)“,并遵照?qǐng)?zhí)行。不允許穿戴用容易產(chǎn)生靜電材料制做工作服(如像尼龍或的確涼等 )的人員進(jìn)入,把靜電荷帶入。
4.11.4 對(duì)清洗和噴涂的基本要求
a.清洗劑應(yīng)選擇對(duì)器件封裝無腐蝕無溶解的溶液(如:不能選擇能溶解塑封材料的三氯乙烯);
b.最好不用超聲波清洗,如果必須用,應(yīng)按下述條件進(jìn)行:頻繁28~29KHZ(防止器件諧振)、輸出功率15W/L(1次)、振動(dòng)源不能直接接觸器件或印制電路板、超聲清潔時(shí)間應(yīng)小于30s;
c.用刷子人工清洗ESDS電子產(chǎn)品時(shí),不能使用人造毛刷子,且應(yīng)使電離氣體直接對(duì)著正在清洗的區(qū)域,以便散逸靜電荷。如果可能的話,所有自動(dòng)清洗設(shè)備都應(yīng)接地。在清洗時(shí),ESDS電子產(chǎn)品的引出端和連接處應(yīng)短接在一起。清洗ESDS電子產(chǎn)品時(shí),應(yīng)盡可能使用導(dǎo)電清洗溶劑;
d.為清洗ESD防護(hù)材料,使用溶劑,例如丙酮、乙醇、或其它清洗劑時(shí),應(yīng)小心。有些ESD防護(hù)材料使用這些溶劑會(huì)降低它的效果。特別是對(duì)洗凈型抗靜電劑,它們被析到表面,與空氣中的水汽一起形成濕氣層;
e.在用空氣噴射溶劑時(shí),用電離器來散逸噴涂操作場(chǎng)所(如噴沙、油漆)的電荷。
4.12 靜電放電敏感標(biāo)志和識(shí)別
4.12.1 靜電放電敏感標(biāo)志(國內(nèi)外相同)為:等邊三角形“△”。打印在元器件標(biāo)志面明顯處。靜電放電敏感度分為三級(jí),一級(jí)靜電放電敏感元器件用一個(gè)△表示,二級(jí)靜電放電敏感元器件用△△表示,三級(jí)靜電放電敏感元器件不用△表示。
4.12.2 該標(biāo)志也可以作為第一引出端(引腳)的識(shí)別標(biāo)志,當(dāng)使用這種靜電放電敏感標(biāo)志時(shí),三角形不能比元器件型號(hào)等標(biāo)志小。
4.12.3 我國有關(guān)靜電放電防護(hù)控制工作起步較晚和管理等原因,止今大多數(shù)靜電放電敏感器件在標(biāo)志上還未打印專用“△”標(biāo)志。在靜電放電敏感器件防護(hù)包裝等方面還存在著不少問題,如包裝盒不符合要求,靜電放電敏感器件上沒有表靜電放電敏感標(biāo)志等。
5 防止電浪涌損傷的措施常識(shí)介紹
電浪涌即是放電現(xiàn)象,放電的特征是大電量及小電位,或大電量及高電位,前者居多。電浪涌(即電瞬變)是電子產(chǎn)品裝調(diào)和使用過程中常出現(xiàn)的問題,它對(duì)半導(dǎo)體器件的破壞性很大,輕則損傷表現(xiàn)為PN結(jié)漏電流增大和晶體管放大系數(shù)下降,重則損傷則為PN結(jié)短路,甚至鋁金屬被燒熔。
5.1 常見電浪涌現(xiàn)象的產(chǎn)生
5.1.1 電源電壓實(shí)然波動(dòng)
a.供電電網(wǎng)附近使用的大功率用電設(shè)備瞬時(shí)起動(dòng)、關(guān)閉、或超負(fù)荷等原因,引起電壓波動(dòng)或瞬變脈動(dòng)電壓疊加在電源電壓上,未阻止的進(jìn)入電子設(shè)備和儀器;
b.商用供電電網(wǎng)電壓超出規(guī)定變化范圍(10%),使電子設(shè)備和儀器承受不了。不正常的電壓變化。
5.1.2 三相電不平衡,零線帶電。
5.1.3 儀表、設(shè)備(特別是國產(chǎn)儀表設(shè)備)的開啟和關(guān)閉,產(chǎn)生的電浪涌電壓。
5.1.4 電烙鐵泄漏電。
5.1.5 測(cè)試儀表的測(cè)試端子存在隔直流電容器放電。
5.1.6 電路中的高壓放電將在附近信號(hào)線中感生電浪涌。
5.1.7 電容器因放電不凈而存在剩余電壓,電裝時(shí)對(duì)已裝的靜電放電敏感元器件放電,產(chǎn)生電浪涌損傷。
5.2 對(duì)電浪涌保護(hù)的對(duì)策(例舉)
5.2.1 采用專用地線
由于供電系統(tǒng)的保護(hù)接零與實(shí)際應(yīng)用要求有矛值,原因是采取保護(hù)接零時(shí),在三相中用電不平衡時(shí),零線是帶電的,零線帶電易于使靜電放電敏感元器件失效。為改變地線帶電,推薦下列兩種專用地線的供電接法(圖2,圖3)。
5.2.2 電源系統(tǒng)的措施
a.市電(單相、三相)不穩(wěn),可加單相和三相交流穩(wěn)壓器;
b.動(dòng)力系統(tǒng)上有大功率負(fù)載時(shí),在大功率負(fù)載接通和斷開瞬間,在電源線和地線內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)電浪涌。這種電浪涌可能通過前級(jí)輸出電路耦合到輸入端。高的瞬變電壓輕則破壞電路的正常工作,重則損壞輸入晶體管的EB結(jié);
電源系統(tǒng)內(nèi)的電浪涌可采用“低通濾波器”將其濾去,濾波器線路如圖4,圖5,圖6所示;
c. 供電系統(tǒng)中增加隔離變壓器;
?d. 在每只儀表供電輸入端加接濾波器(特別國產(chǎn)儀表設(shè)備)。
5.2.3 斷開電感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生浪涌電壓
在使用電感作為負(fù)載的電路中,開關(guān)瞬間在負(fù)載上將產(chǎn)生電浪涌,這種“下沖”電浪涌隨電感值增大而增加。
解決的方法是在電感負(fù)載的兩端并連箝位二極管或電容器與電阻串連支路。如繼電器觸點(diǎn)電弧抑制,為了避免損壞觸點(diǎn),必須采用一種電弧抑制方法。對(duì)于直流負(fù)載,可以采用圖7所示單個(gè)二極管,此二極管必須能通過一等于額定負(fù)載的電流,反向電壓額定值必須高于電路的電源電壓。對(duì)于交流電路,可采用圖8、圖9的方法。
?5.2.4? 供電電源引起的浪涌干擾 ? ?
某些電子設(shè)備在使用時(shí)可能出現(xiàn)的電浪涌。例如,電子管示波器的同步輸入端在同步開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間就可能輸出高壓脈沖,燒壞產(chǎn)生輸出同步脈沖的器件。數(shù)字電壓表負(fù)端V-使用時(shí)不接地(有正電位),在測(cè)試參數(shù)轉(zhuǎn)換的瞬間可能產(chǎn)生電壓浪涌。
電子設(shè)備的機(jī)殼帶電。當(dāng)半導(dǎo)體器件或電路的管腳與它相碰時(shí),就會(huì)在器件內(nèi)部產(chǎn)生一次電浪涌。解決的辦法是機(jī)殼接地良好。
電烙鐵漏電。電烙鐵漏電并且接地不良,對(duì)MOS電路輸入端和雙極單穩(wěn)電路及振蕩器等電路的外接元件端所造成的損壞特別嚴(yán)重。如果只是將電烙鐵接地,烙鐵頭長期使用后因氧化嚴(yán)重易引起烙鐵頭接地不良,同樣會(huì)造成集成電路損壞。
解決電烙鐵漏電的措施有:
a.烙鐵頭上用銅焊方法焊一條銅絲,烙鐵頭與烙鐵體一起同時(shí)接地,接地電阻要低,保證接地良好;
b.使用低壓電烙鐵(24~32V)焊接(用變壓器降壓)。同時(shí)解決了與220V交流高壓隔離;
c.在焊接的瞬間將烙鐵斷電(拔出電源插頭)。此法雖然麻煩,但是它是最安全的,特別是在系統(tǒng)上更換電路或器件時(shí),最好采用此法。
5.2.5 電容性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生浪涌電流
如果電容負(fù)載瞬間加電或由高電平向低電平轉(zhuǎn)換的瞬間,由于電容器兩端的電壓不能突變,均會(huì)產(chǎn)生電容器的充電或放電電流,而這個(gè)浪涌電流有很大的破壞性。解決辦法很多,最有效和簡(jiǎn)單的辦法是串接一個(gè)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮瑁虍?dāng)申容性負(fù)載充電到一定程度之后,再撤銷這個(gè)限流電阻。
5.2.6 驅(qū)動(dòng)白熾燈時(shí)產(chǎn)生浪涌電流
當(dāng)白熾燈未點(diǎn)亮?xí)r火絲是冷的,其電阻很小,在電路接通的瞬間,燈絲上突然流過比穩(wěn)定時(shí)大5~15倍的浪涌電流,燈絲受熱后電阻變大,電流才變小而穩(wěn)定下來。解決辦法可采用專用的限流電路來限制浪涌。
5.2.7 接地不當(dāng)導(dǎo)致元器件損壞的措施
由于地線問題引起器件或整機(jī)燒毀的事故時(shí)有發(fā)生,為此應(yīng)該芊格按照元器件和有關(guān)整機(jī)的使用要求按好地線。如不要將三相交流電源插座中的“地線”與“零線”相接,“零線”上會(huì)有50V左右的電壓,特別容易引發(fā)CMOS申終的閂鎖失效,嚴(yán)重時(shí)可能使器件燒毀。因此,電子設(shè)備的裝調(diào)試驗(yàn)的場(chǎng)地,應(yīng)單獨(dú)埋設(shè)專用“電子地”。“電子地”和三相交流氣的“零線”不能誤用,要加強(qiáng)自查,對(duì)于臨時(shí)拉設(shè)的拖線板,要確認(rèn)無誤。
5.2.9 防護(hù)元件
為了抑制電路中可能出現(xiàn)的各種浪涌、靜電、噪聲和輻射等干擾對(duì)器件及電子設(shè)備產(chǎn)生的不良影響,除了采用常規(guī)的阻容元件和二極管構(gòu)成的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)外,近年來發(fā)展了一些專用的保護(hù)元件,如:瞬變電壓仰制二極管、鐵氧體磁體、熱敏電阻器和壓敏電阻器等,其中瞬變電壓仰制二極管和鐵氧體磁體在J用、H天型號(hào)上使用最為廣泛。相關(guān)內(nèi)容詳見有關(guān)資料。
5.3 重視和研究電浪涌
靜電損傷和電浪涌的瞬時(shí)的破壞性,是客觀存在的一種物理變化過程,其有一定的隱蔽性和潛在性,它無處不有無處不在的威脅著電子產(chǎn)品的安全和可靠性,我們決不能輕視它,而是應(yīng)該重視它和研究它。辦法總比困難多,電浪涌保護(hù)的方法很多,但要針對(duì)電浪涌電壓產(chǎn)生源頭想對(duì)策,研究它的現(xiàn)象和機(jī)理,才能找到簡(jiǎn)捷可靠有效預(yù)防措施。只有積極地開展有效的靜電和電浪涌的防護(hù)控制的措施等工作,才能確保我院H天產(chǎn)品及其它電子產(chǎn)品的高可靠性。
審核編輯:黃飛
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原文標(biāo)題:元器件靜電放電損傷控制要求
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