防静电技术要求分析.doc

防静电技术要求主题内容及适用范围本标准规定了电子设备研制生产全过程中，对静电放电危害的防护技术基本要求，静电敏感器件的采购、检测、储存、运输、装配过程中的防静电操作要求，对防静电工作区的管理以及人员教育培训等内容。本标准适用于研制、生产、维修电子设备的部门及采购、储运、检测电子元器件，也适用于其它任何涉及静电敏感元器件的部门。1 术语1.1静电：物体表面过剩或不足的静止电荷。1.2静电放电：静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象。英文缩写ESD。1.3静电敏感度：元器件所能承受的静电放电电压值。静电放电敏感（的）英文缩写ESDS。1.4静电敏感器件：（承受静电放电电压较低的器件）对静电放电敏感的器件。1.5泄放：将静电荷安全传导到地。1.6中和：利用导性电荷（异性离子）使静电消失。1.7静电导体：表面电阻率在105108范围内的物体。1.8接地：电气连接到能提供或接受大量电荷物体上。（如大地、舰船或运载工具金属外壳。）接地连接点英文缩写：EBP。1.9防静电工作区：用各种防静电设施、器件及明确区域的界限形成的工作场地。（用必要的防静电防护材料和设备建立和装备起来有明显标志的区域能防护静电损害。）英文缩写：EPA。1.10静电放电保护材料具备以下特征：1.10.1防止产生摩擦起电。1.10.2免受静电场的影响。1.10.3防止与带电人体或带电物体接触而产生直接放电。1.11静电放电损伤：由静电放电造成的电子元器件性能退化或功能失效。1.12静电耗散材料：其表面电阻率等于或大于1*1051012或体积电阻1041011的材料。2 静电放电造成电子元器件失效及对静电放电敏感性分类2.1 静电放电造成电子元器件失效： 静电放电对电子元器件的损伤可造成功能失效和损伤。 失效的主要机理有：a 热二次击穿 b 金属镀层融熔 c 介质击穿 d 气弧放电 e 表面击穿 f 体击穿 2.2电子元器件易遭受静电放电损伤的敏感结构见附录A（参考件）附 录 A对ESD敏感的元器件组成部分元器件组成部分元 器 件 类 别失 效 机 理失 效 标 志MOS结构MOSFET（分力的）MOS集成电路有金属跨接的半导体器件数字集成电路（双极和MOS）线性集成电路（双极和MOS）MOS阻容器混合电路线性集成电路电压引起的介质击穿和接着发生的大电流现象短路（漏电大）半导体二极管（PN、PIN、肖特基）双极晶体管结型场效应晶体管可控硅数字、线性双极集成电路、输入保护电路：用于分力MOS场效应管和MOS集成电路由过剩能量和过热引起的微等离子体二次击穿的微扩散由SI和AL的扩散引起电流束的增大（电热迁移）薄膜电阻器混合集成电路：厚膜电阻 薄膜电阻单片集成电路：薄膜电阻器密封薄膜电阻器介质击穿、与电压有关的电流通路，与焦耳能量有关的微电流通路的破坏电阻漂移金属化条混合集成电路单片集成电路梳状覆盖式晶体管与焦耳热能量有关的金属烧毁开路场效应结构和非导电性盖板采用非导电石英或陶瓷封盖板的集成电路和存储器，特别是EPROM由于ESD使正离子在表面积垒。引起表面反型或栅阀值电压漂移工作性能退化压电晶体晶体振荡器声表面波器件当所加电压过大时由于机械力使晶体破裂工作性能退化电极间的间距较小部位声表面波器件无钝化层覆盖的薄膜金属无保护的半导体器件和微电路电弧放电使电极材料熔融工作性能退化2.3静电放电敏感器件的分类：按敏感度电压被分级为：1级：损坏敏感的放电电压从0V1999V。2级：损坏敏感的放电电压从2000V3999V。见附录B（参考件）附 录 B静电放电敏感电子元器件分类（参考件） I级静电敏感度的元器件（11999V）序号元 器 件 类 别条 件 及 说 明1微波器件包括肖特基二极管、点接触二极管、工作频率大于1GHZ的检测二极管2分力MOS场效应晶体管包括VMOS及VDMOS管等3表面声波（SAW）器件4结型场效应晶体管5电荷藕合器件6精密稳压二极管7运算放大器包括双极型工艺及MOS工艺8超高速集成电路包括ECL、HCMOS、FAST等工艺9其他集成电路包括CMOS、PMOS、NMOS、TTL等10薄膜电阻器11混合电路使用I级静电敏感元器件组装的混合电路12可控硅TA=1000C IO0.175AII级静电敏感度的元器件（20003999V）序号元 器 件 类 别条 件 及 说 明1分力MOS场效应晶体管包括VMOS，VDMOS等2结型场效应晶体管3运算放大器包括双极工艺和MOS工艺4超高速集成电路5其他集成电路包括CMOS、PMOS、NMOS、TTL等6精密电阻网络包括ECL、HCMOS、FAST等工艺7混合电路使用II极静电敏感元器件组装的8低功率双极工艺晶体管PT100mW，IC100100mA3 基本要求3.1 静电防护的基本原则 ：3.1.1抑制静电荷的积聚3.1.2迅速、安全有效地消除已经产生的静电荷。3.2 对静电放电进行有效地控制，以使电子元器件免受静电放电的危害。防止静电放电造成电子元器件、电子整机等产品功能失效与可靠性下降。3.3 具体要求如下：3.3.1防静电工作区场地：3.3.1.1禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯及普通地板等。 3.3.1.2选用静电导体材料构成的地面。如防静电活动地板或在普通地面铺设防静地垫，并有效接地。3.3.1.3允许使用经特殊处理过的水磨石地面。如事先敷设地线网，渗碳或在地面喷抗静电剂等。 3.3.2接地： 3.3.2.1防静电系统必须有独立可靠的接地装置，接地电阻一般应小于10，埋设与检测方法符合SJ/T 10694-1996的要求。3.3.2.2防静电地线不得接在电源零线上，不得与防雷地线共用。3.3.2.3使用三相五线制供电，其地线可以作为防静电地线。（但零线，地线不得混接）。3.3.2.4防静电接地分系统也可利用故障保护地线或信号参考地线（直流工作地线）作为接地母线。3.3.2.5不允许交流线路的走线与直流地线紧贴或平行铺设，以防对直流信号造成干扰。3.3.2.6各接地分系统的连线之间应相互隔离，使用带绝缘外皮的导线。3.3.2.7接地主干线截面积应不小于100mm2，支干线截面积不小于6mm2，设备和工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股塑料导线，接地线颜色以黄绿色为宜。接地点符号如图1所示，其尺寸大小应在普通照明条件下用肉眼清楚辨认，标记颜色为黄底黑色，避免使用红色。图 1 接地连接点符号式样3.3.2.8接地主干线的连接方式应采用钎焊、熔焊或压接连接件、卡箍等进行搭接连接。3.3.2.9防静电设备接地端子应用易装拆的各种夹式连接器，如鳄鱼夹、插头座等，但应确保电气连接可靠。3.3.3湿度、温度控制：3.3.3.1防静电工作区的环境相对湿度在4575（或3075）范围内。3.3.3.2防静电工作区的环境温度在1535范围内。3.3.3.3在不对产品造成有害影响前提下允许使用增湿设备喷洒制剂或水，以增加环境湿度。3.3.6区域界限：防静电工作区应标明区域界限，并在明显处悬挂警示标志。警示标志应符合GJB3007-97规定，EPA标记符号式样如图2所示，其最小尺寸为300mm*150 mm，标记颜色一般采用黄底黑色。一般可配置手模式静电泄放球（应可靠接地）。图2 EPA标记符号式样3.3.7电荷源在防静电工作区内禁止使用及接触易产生静电荷的电荷源（见表1）。表 1 电 荷 源类 别电 荷 源工作台表面油漆或浸漆表面，普通表面塑料贴面，普通乙烯及树脂表面。工作服、鞋、帽普通涤纶、合成纤维及尼龙面料、塑料及普通胶底鞋。地板塑料及普通地板革、抛光打蜡地板、普通乙烯树脂。操作工具及设备普通塑料盒、架、瓶、盘用品及纸制品，普通泡沫及一般电动工具、压缩机、喷射设备、蒸发设备等。3.4防静电设施3.4.1静电安全工作台3.4.1.1静电安全工作台是防静电工作区的基本组成部分，所有装配调试人员，材料处理人员和接触静电敏感器件的检验人员、技术人员都必须在静电安全工作台上操作。3.4.1.2静电安全工作台由工作台、防静电桌垫和大地线等组成。接地线应与大地有可靠连接。以保证静电荷安全泄放到地。防静电工作台地线应采用最小截面积不小于1.25 mm2的多股塑料导线，外皮颜色为黄绿色。3.4.1.3防静电工作台面的表面电阻为106109的规定（见附录C）测试技术指标。测试方法见第10.5.2.2条的规定。3.4.1.4静电安全工作台上不允许堆放塑料盒（片）、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物。图纸资料等应装入防静电文件袋内。3.4.2防静电腕带直接接触静电敏感器件的人均应戴防静电腕带，腕带应与人体皮肤有良好的接触，腕带必须对人体皮肤无刺激，无过敏影响。腕带系统对地电阻应在106108范围内。测试方法见第10.5.2.3条的规定。3.4.3防静电容器在电子设备研制生产过程中一切储存、周转静电敏感器件的容器（元件袋、周转箱、印制板架、元器件存放盒等）应具备静电防护性能，不允许使用普通塑料容器。存放部件用的周转箱必要时应加装接地线。（见附录C）3.4.4防静电工作服3.4.4.1进入防静电工作区或接触静电敏感器件的人员应穿防静电工作服，防静电服面料应符合GB12014防静电工作服规定。3.4.4.2在相对湿度大于50%的环境中防静电工作服允许选用纯棉制品。3.4.5防静电烙铁防静电烙铁台应可靠接地，焊头部位应用多股铜芯线（1mm2）直接接地，从焊头到接地系统的电阻应不大于2。3.4.6防静电手套、手指应用静电耗散材料制作，电阻值在1051010。4 防静电器材基本配制：各种防静电器件基本配置见表2。表 2 防 静 电 器 件 基 本 配 置 表配置部位配置项目器材名称元器件待验元器件库房元器件预处理外设计工艺实验室装配调试维修外场维修运输防静电元件存放架静电识别标签防静电元件盒（袋）防静电桌垫防静电周转箱防静电工作服防静电腕带防静电工作手套防静电烙铁防静电吸锡器防静电印制板架防静电海绵泡沫防静电接大地线（带）防静电工作区标志牌防静电文件袋 注：表示必须配置项目。 表示需要时配置项目或局部区域配置项目5 操作规范：5.1人员培训凡与防静电工作区（EPA）的人员，均需经过基本防静电知识的培训，操作人员应掌握各种器具的使用技能和操作规则与方法。5.2静电防护操作的基本原则：5.2.1所有静电敏感器件及其部件的操作都必须在静电安全工作台上进行。5.2.2进入防静电工作区的所有电子元器件都必须视为静电敏感器件对待。5.2.3储存、运输静电敏感器件及其部件时，应妥善进行防静电包装。5.3静电源控制凡易产生摩擦静电的材料，例如普通塑料、橡胶、合成纤维等，在防静电工作区内不准使用。5.4人体防护5.4.1凡进入防静电工作区的人员必须穿戴防静电工作服、防静电工作帽。5.4.2凡与静电敏感（ESDS）的器件产品接触人员，包括操作人员、工程技术或管理人员、参观人员等需佩带防静电腕带，并应保持其与人体、与接地系统接触可靠。必要时，应佩带防静电手套或指套进行操作。5.5文件资料的防护在防静电工作区内使用的图纸或工艺文件资料，切忌将纸质文件资料与静电敏感（ESDS）的器件产品放在一起，必要时应将文件资料装在透明防静电包装袋内。5.6拒绝接收未包装在静电防护容器里的静电敏感器件及其部件。5.7当需要把静电敏感器件及其部件从静电防护容器或防静电袋中取出时，必须在静电安全台上进行，并遵守以下注意事项：5.7.1操作人员必须穿防静电工作服。 5.7.2戴上防静电腕带，腕带必须与皮肤有良好的接触并将腕带接入可靠的防静电接地系统中。 5.7.3手拿静电敏感器件时，应避免接触其引线和接线处。5.7.4清洗静电敏感器件时，不得使用塑料刷。5.7.5不得在任何非防静电物质表面滑动静电敏感器件。5.7.6操作时应尽量减少对静电敏感器件及其部件的接触次数。5.7.8静电敏感器件的引脚，印制板插脚需要清洗时应用浸沾酒精或中性洗净剂的棉球擦洗。5.7.9装联电子设备时，应使用有接地线的低压直流电动起子。避免使用一般电动起子。5.7.10在焊接时应采用防静电低压恒温烙铁，并接地良好。非防静电恒温电烙铁头必须接有地线并接地良好，烙铁头到接地的电阻应不大于2。焊接GBJ1649规定的I类静电敏感器件（敏感电压范围1-1999V具体见附录B）时，还应在拔掉电烙铁电源插头后进行。I类静电敏感元器件类型：（敏感电压范围1-1999V）a. 微波器件（肖特基势垒二极管，点接触二极管和其它工作频率大于1GHC的检测二极管）b. 离散型M0S场效应晶体管c. 声表面波（SAM）器件d. 结型场效应晶体管（JEETS）e. 电荷藕合器件（CCDS）f. 精密稳压二极管（线或加载电压稳定（0.5%）g. 运算放大器（OPAMPS0）h. 薄膜电阻器、集成电路。 i. 使用I级元器件的混合电路，超高速集成电路环境温度100C时，I。0.175A的晶体闸流管（SCRS）。5.7.11禁止回收利用双列直插器件包装管来包装静电敏感器件。5.7.12在任何场合均不允许未采取防静电措施人员接触静电敏感器件及其零部件。5.7.13生产过程中应使用的成型机、插件机、波峰焊机、贴片机、清洗机、浸锡机（或锡锅炉）、计算机等设备必须具备防静电性能（必须接地良好）。5.8安全警告在接通电源的电子设备上工作时，必须遵守有关安全操作规范。如果接触带电体，具有1M电阻值腕带不能提供有效安全保证。5.9包装及标志电子设备的防静电包装及标志应符合标准9.3条规定。 5.10防静电工作区维护与检查要求对防静电工作区（EPA）的各项技术要求，必须经常性地进行检查、监测，以维护其各项性能符合本要求的规定，检查频次如表3所示，其检查记录表见附录D。表 3 EPA 性 能 检 查 频 次检 查 频 次项 目 名 称检查方式每日一次环境温度测量相对湿度测量佩戴腕带情况下人体对地电阻测量防静电服装穿戴情况目视防静电腕带佩戴情况目视电烙铁接地情况目视每周一次防护工作台面接地情况目视系统接地情况目视每季度一次标记情况目视工作台面表面（点对点）电阻测量周转容器表面（点对点）电阻测量存放器表面（点对点）电阻测量系统接地电阻测量6 关联部门责任6.1 采购、检验、入库6.1.1采购人员应具备静电敏感器件一般保护常识。遵守静电防护操作规范。6.1.2拒绝采购未采取防静电措施生产的及未采用防静电包装静电敏感器件及部件。6.1.3拒绝接收未包装在防静电容器（盒、袋中的敏感器件及其部件）。6.1.4检验人员应熟悉静电敏感器件类型、品种及正确试验检测常识，并能熟练操作。6.1.5检查硬件标记及包装标志符合本标准第9.1条的规定。6.1.6对静电敏感器件及其组件计数时，尽可能不要移出防静电包装。6.1.7某些工作必须将静电敏感器件及其组件移出包装时（例如检测），则必须在防静电安全工作台上进行，操作人员应遵守基本操作规程，工作后应立即将静电敏感器件、组件装回防静电包装内。6.2储存6.2.1元器件库房管理员应掌握静电敏感器件的一般保护常识。6.2.2库房必须是静电安全工作区。防静电基本设施见表2。6.2.3静电敏感器件入库、出库都必须装在防静电包装内。并遵守防静电基本操作规程。6.3运输在厂内运输静电敏感器件及其组件时，应将其放入防静电包装内进行。转运时应使用防静电周转箱等，器件应置于防静电包装中。6.4调试调试部件、整件、整机技术指标时操作人员应遵守本标准中的有关规定。6.5设计研制6.5.1应把防静电意识贯穿于新产品设计研制全过程中。6.5.2设计电路时应尽量选择不易受到静电损害的元器件，并把它们安装在受静电放电保护的地方或尽可能采用静电抑制技术。例如开关接地、涂导电涂料等。6.5.3委托研制元器件时，应向承制方提出元器件防静电要求。6.6售后维修6.6.1维修用的静电敏感器件及其部件应妥善装在防静电包装内。6.6.2维修中应遵守本标准有关操作规程。6.6.3外出维修时，按防静电要求操作（使用防静电恒温烙铁或普通烙铁必须接地，手戴防静电腕带并接地良好。）进行维修。7 防静电标志7.1防静电标志图案：见图3到图57.2防静电工作区域符号为黄黑相间或黄白相间的斜条纹。线条宽度为5-10。见图3。7.3防静电容器、防静电运输箱、防静电元件盒、元件架等 器材上标志见图4 或图5，标志应置于明显且不受到摩擦损害的位置。 图3：防静电工作区域标志 图4、图5：防静电标志防静电标志应符合GJB 10649 的规定，如图4和图5所示。8 防静电系统测试方法8.1测试依据：ST/T10694-1996电子产品制造防静电系统测试方法。8.2测试条件：全部测试均在生产场地内进行，环境温度2025，相对湿度在4060。8.3测试仪器：非接触式静电电压表、地电阻测量仪、500VDC兆欧表、万用表、腕带测试仪、表面电阻测试仪（ESD333）、人体符合电阻测试仪（所使用的仪器精度不低于2.5级，均应在计量检定有效期内）。8.4测试技术指标见附录C。8.5测试方法8.5.1摩擦起电电压测试8.5.1.1使用非接触式静电电压表测量。8.5.1.2测试时手持干燥布料（选用纯棉或防静电面料），以频数约120次/min，手掌适当施加压力，单向摩擦被测件某一部位20次，按静电电压表使用方法立即接近摩擦部位，观察仪表显示数值。8.5.1.3对生产场地防静电设施进行摩擦起电电压总体效果测试，包括：工作台（台面、台垫）、货架、工位器具、物流传递器具、包装袋（盒）、工作服（工作帽、手套）等。10.5.2电阻测试8.5.2.1防静电地极（1）连接方法按图6所示。图6：防静电地极接地电阻测试（2）测试步骤：a、将被测地极用导线接于仪器端子上。b、在相同直线方向20米、40米潮湿土地处分别插入地位探针及电流探测针，各接于仪器端子P、C上。c、设置“倍率盘”倍数。d、自缓至快摇动仪器手柄达到约120r/min，调整测量标度盘，指针指于零位时，读数乘以倍率标度，即为接地电阻值。e、按测试步骤c、d反复测3、5次，取平均值。8.5.2.2工作台、台面（台垫）按图9所示方法测试其工作台、台面（台垫）的表面电阻，使其符合附录C表中的规定要求。 图9：工作台、台面（台垫）的表面电阻测试8.5.2.3腕带（1）按图10所示用万用表测试腕带内表面对电缆扣的电阻应符合附录C的要求。图10：腕带内表面导电性能测试（2）按图11所示用万用表测试连接电缆系统电阻应符合附录C的要求。图11：腕带连接电缆系统电阻测试（3）按图12所示用腕带测试仪测试佩带时，腕带对接地系统的电阻应符合附录C的要求。图12：测试佩带腕带时系统电阻9 管理与维护9.1防静电工作区的管理9.1.1防静电工作区应有专门管理人员及管理制度。9.1.2设有防静电工作区的部门应有备用个人防静电用品，如防静电工作服防静电腕带等以被外来人员使用。9.1.3管理人员应随时检查进入工作区的人员是否遵守本标准的有关规定。9.2防静电设施的检查9.2.1防静电区总体效果检查9.2.1.1防静电工作区总体效果由硬件（区域内防静电设施）及软件（防静电操作）共同保证。9.2.1.2操作人员在工作区内进行正常操作时，静电压值均应该小于100V，特殊要求情况下，静电电压值应小于25V。9.2.2操作人员进行日常检查，见表3。9.2.2.1防静电腕带的连接及防静电桌垫的接触应可靠，桌垫接地均应完好，与地线连接可靠。9.2.2.2检查应在每次正式操作前进行。9.2.3维护管理人员进行定期检查（电气性能检查）9.2.3.1腕带的防静电性能每周检查一次。9.2.3.2桌垫接地性能每周检查一次。9.2.3.3桌垫材料的防静电性能三个月检查一次。9.2.3.4防静电元器件、印制板架、周转箱、元器件袋等防静电性能半年应检查一次。10 防静电教育10.1防静电工作的成功与否除了必备的防静电设施以外，还取决于全体操作人员、技术人员、管理人员对防静电知识的了解和对本标准的执行情况。10.2对工作中与静电敏感器件有关人员，必须经常进行有关防静电知识、防静电操作的教育及训练。10.3防静电教育的内容包括静电的产生、静电放电原因及其产生的危害、静电安全工作台组成。防静电工艺技术、防护包装及防静电操作规程等。防静电教育必须列入操作人员上岗培训教育及考核内容之一。