电子元器件的静电解决办法

　１．静电放电

静电放电（ESD）是大家熟知的电磁兼容问题，它可引起电子设备失落灵或使其破坏。
当半导体器件单独放置或装入电路模块时，纵然没有加电，也可能造成这些器件的永久性破坏。

如果一个元件的两个针脚或更多针脚之间的电压超过元件介质的击穿强度，就会对元件造成破坏。
这是MOS器件涌现故障最紧张的缘故原由。
氧化层越薄，则元件对静电放电的敏感性也越大。
故障常日表现为元件本身对电源有一定阻值的短路征象。
对付双极性元件，破坏一样平常发生在薄氧化层隔开的已进行金属喷镀的有源半导体区域，因此会产生泄露严重的路径。

另一种故障是由于节点的温度超过半导体硅的熔点（1415℃）时所引起的。
静电放电脉冲的能量可以产生局部地方发热，因此涌现这种机理的故障。
纵然电压低于介质的击穿电压，也会发生这种故障。
一个范例的例子是，NPN型三极管发射极与基极间的击穿会使电流增益急剧降落。

器件受到静电放电的影响后，也可能不立即涌现功能性的破坏。
这些受到潜在破坏的元件常日被称为“跛脚”，一旦加以利用，将会对往后发生的静电放电或传导性瞬态表现出更大的敏感性。

要密切把稳元件在不易察觉的放电电压下发生的破坏，这一点非常主要。
人体有觉得的静电放电电压在3000 — 5000V之间，然而，元件发生破坏时的电压仅几百伏。

静电放电的危害效应是在二十世纪七十年代开始认识到的，这是由于新技能的发展导致元件对静电放电的破坏越来越敏感。
静电放电造成的丢失每年可达到几百万美元以上。
因此，许多大型的元件和设备制造厂引进专业技能以减小生产环境中的静电积累，从而使产品合格率和可靠性提高了许多。
用户根据自己的履历也懂得了防治静电放电危害的主要性。

２．如何对付静电放电？

掌握静电积累的第一步是要弄清楚静电荷的产生机理。

静电电压是由不同种类的物质相互打仗与分离而产生。
只管摩擦能够使电荷积累得更多，但是摩擦并不是必要的。
这种效应即是大家熟知的摩擦起电，所产生的电压取决于相互摩擦的材料本身的特性。
磨擦起电序列表列出了各种物质的带电难易程度。
对付相互打仗的两种物质，电子会从序列表较上的物质转向较下的物质，这样就会使两种物质分别带正负电荷。
序列表中的物质离得越远，各自所带的电荷数量也越大。

电荷也可通过感应产生，这是带电体使其附近的另一物体上的电荷发生分离的结果

３．实际问题办理

问题的办理包括：如果静电放电敏感元件（ESDS）在生产和掩护期间暴露在表面，那么在这些元件附近，应防止电荷的积累，并且在运输和保管过程中，将这些元件按防静电放电的方法包装。

防止静电放电，有许多方法可以采取。
最好的办法是知足哀求且本钱最低的方法，这样的方法对付不同的产品和不同的场合都是不同的。

４．静电放电保护区域（EPA）

静电放电保护区域（EPA），有时指安全操作区，是任意一种静电放电掌握方法的核心所在。
在此区域中，静电放电敏感元件（ESDS）或电路板，或包含这些的组件，都可以很安全地事情，由于电荷的数量得到掌握，而不会产生毁坏性电压。
这种区域中常日包含事情台或事情台组、事情站、自动插件机一类的处理设备或者一块生产区。
EPA的范围必须清楚的标明，最好设置一围栏以防止未经许可的无关职员入内。
EPA区域内应利用静电荷积累最小的材料，并且可使电荷以受掌握的办法泄入到大地中。

范例的静电放电保护区如图1所示，此图摘自EN100015-1，个中许多是新近的。
该图给出了各种可能的方法，但并没有必要全部利用这些方法，这紧张由特定的环境决定。
所采取的其本原理便是等电位搭接，即将所有表面连接在一起，防止不同物体之间产生电位差。

事情面[E1]是静电损耗性的，通过静电放电的接地举动步伐[C3]连接到地[C4]。
事情站的操作职员通过导电腕[C1]上的导线和地电位点相连，然而，对付活动频繁的职员，最好是通过脚跟和脚趾带箍[C8]与静电损耗地板[G1]相通（即接地）。
腕套的接地导线在接地点[C5]处进行端接。

操作职员所穿的破旧事情服[H1、H2]也应是静电损耗性的，并在靠近静电放电敏感元件附近遮住事情职员自己的衣服，所有破旧的手套也应是导电材料的。

转椅[F1]不应视为操作职员接地的基本方法，但值得把稳的是，转椅上必须铺一层抗静电的材料，使座套、靠背和扶手均有与地相通的路径。

元件应存放在带有接地面的搁板[I1]上，或者是接地的机架[I2]上。
这些东西与事情台都应通过接地导线[C2]与静电放电的地面相接。

当用手推车装运元件或子配件时，其表面导电性能应与事情面和导电机架的导电性能相似。
如果接地轮[A1]导电性良好，且与手推车车架电气连接，那么不再须要利用接地滑片了。
如果EPA的地板没有接地，那么当手推车停下来装卸东西时，则应将其接地点[C6]与大地接地点[C5]相连。

在操作职员的正常事情期间，对所采取的这些方法的效果该当用静电伏特计丈量其静电势和静电场来评估。

在保护区内和进出口处，应利用标志[J1]来提醒他们把稳。

应对腕套及其接地导线用导通测试仪定期进行检测。
导电轮和脚趾带箍也应作类似的检测[B2，B3]。

５．安全性

EPA内一样平常有加电的工具和设备。
在这种环境中，将单个物件或设备直接连接到地是很危险的。
正是由于此缘故原由，腕套接地导线、转轮及脚趾带箍的连接处均要串入一只不低于1M的电阻。
有些腕套接地导线的每端均有一只这样的电阻，因此，纵然腕套接地导线接在加电维修的产品的带电接线端，也不会有危险。

腕套接地导线测试仪是一种检测电阻的阻值是否得当（如果太高 ，不可能实现等电势搭接；如果太低，会涌现安全危害）的仪器。

腕套接地导线要配以可快速拔下的与其它电气插座不兼容的插头，这样可以担保它不会误插到其它电气插座上，并且，在紧急情形下随意马虎拔下。

６．静电放电保护区内的实际事情

在静电放电保护区内，如果不遵守明确的事情规范，电荷和电势就不能保持在许可的范围内。
一些会导致问题的例子包括：将装在不抗静电的塑料封面内的文件、塑料容器、杯子等带进静电放电保护区内，利用会毁坏地板或事情表面静电特性的清洁剂。

有关职员应接管足够的演习，不仅学习须要遵守的规程，还要理解必须遵守这些规程的情由。
理解可能破坏的元件的有关参数也是有用处的。

应指定专人卖力静电放电保护区的保养与掩护，同时还要对规程的实行情形进行检讨。
这些检讨也应作为质量管理体系认证的一部分加以核查。

　７．运输与存放

运输带引脚的元件时，常日利用导电泡沫材料。
这可以防止元件引脚间涌现较高的电势差，对付双列直插式封装的元件，在散装运输过程中常采取静电损耗性管。

对付线路板组件，当位于静电放电保护区外时，应将其置于静电屏蔽袋或导电搬运箱内进走运输。
有的包装袋利用导电材料制成，它可确保所有元件在稳定条件下处于同一电势，同时将有时跑到袋上的静电荷耗散掉。
这种方法不能用于带电池的电路板，对付这种情形，应采取衬里是静电损耗性材料的，而外层是导电材料的包装袋。
这种袋子的价格更高，但可对加电和未加电的组件供应极好的保护浸染。
同样，内部装有固定电路板的导轨的导电箱不能与边缘上有袒露连接器的加电电路板一起利用。

８．现场维修

现场须要维修的产品上要设置一个静电连接点，这样，维修技能职员在打开设备的盖子之前，可以将腕套的接地导线连上。
备件应放在静电屏蔽袋或箱子中进走运输，除非备件中不包含静电放电敏感元件。
如果模块事情在暴露状态下，应将静电损耗性地板垫连接到产品的静电搭接点上，作为事情面利用。

９．有关标准

1987年，英国进行了将实践规程体例成文件的第一次考试测验，其成果是BS5783。
与其说这是一个关于该当进行哪些检测的标准，更不如称其为一个实践规范条款。
这项事情的第二阶段是将这个标准转换欧洲组织中的一个规范，其编号是CECC 000151，其标题为：“基本规范：静电敏感元件的保护第一部分：总体哀求”。
该标准1991年出版，1992年重新编号为EN 1000151。
其它部分在1993年（第二部分：低湿度条件哀求）和1994年（第三部分：清洁区哀求，第四部分：高压环境哀求）出版。
这些部分的内容超出本文谈论范围。

标准不仅包括安装、掩护和考验本文所述的方法方面的哀求，而且也详细阐述了包括测试方法在内的静电保护器件自身的详细哀求。

技能和工艺的不断发展和实行标准中积累的履历，以及自动化机器设备的普遍利用，使这些标准得到不断完善，包括使其构造更加合理化，同时将用户指南从标准化版本等分离出来。
修订事情已纳入国际电工委员会所组织的国际论坛中，新制订的标准将在IEC 1340系列中发布，毫无疑问，这与欧洲标准是相辅相成的。