本文關鍵字：

         從地毯上走過，抓住門的把手，火花產生了。這個現象就是人們所知的靜電放電(ESD, electrostatic discharge)。遠遠低于人類所能感覺的靜電可能毀壞今天敏感的電子零件。至關重要的是，每一個處理電子零件與裝配的人都必須對這個潛在問題有高度的警覺，要教給他適當的技術，以避免硬件及聲譽的利益損失。ESD培訓可保證給投資以巨大的回報。

　　每個人都認為閃電擊中房子是一個很大的悲劇。微型的ESD閃電滲透電子元件脆弱的結構同樣是毀滅性的。有些集成電路(IC, integrated circuit)含有多達四百萬個單獨的元件，單個元件的尺寸只有0.18µ。閃電和靜電(ESD)兩者都是電的形式，其總是企圖往地上走。ESD“攻擊”將樂于通過電子元件到達地線，在這一路上引起破壞。

　　人類通過日?；顒涌僧a生高達25,000V的靜電放電。人類手的神經可感覺到低至大約3,000V的靜電放電。只需要10V的ESD就可毀壞今天IC內部的某些極小零件和跡線。其結果是，雖然ESD看不見、聽不到或感覺不到，但可重大地損傷或毀壞現在電子的運行。 　　什么引起ESD？

　　當兩種材料一起摩擦，一種丟失電子，而另一種則收集電子。前者正充電，而后者則負充電。靜電是一個物體上的非移動的充電。如果有機會，該物體將放掉充電，又回到中性(如在門把上的火花這種情況)。這種充電釋放就是ESD，靜電放電。絕緣體趨向于保持其靜電充電集中在一個不動的區域，因此電壓可能很高。導體趨向于均衡其充電，把它傳導給接觸到的接地物體。產生ESD的方法包括從地毯走過、梳頭、撕開膠帶(塑料)、打開兩面接觸的塑料袋，等。ESD典型的來源包括人員、處理設備和一些普通塑料1。ESD敏感元件(可能容易被ESD損壞的零件)包括：半導體元件、厚與薄的薄膜電阻、片狀元件、混合電路器件和晶體。

 　　進口、出口與現場　　印刷電路裝配(PCA, printed circuit assembly)或單個元件可能有幾種方式被ESD所損壞： 手直接接觸到元件引腳。 非直接接觸，如手接觸連接器或金手指(gold finger)。ESD“攻擊”沿PCA的跡線運行直到找到一個脆弱的IC，將它摧毀2。 PCA或單個的元件放在一個充電表面，通過感應“拾取”類似靜電充電。這樣，當放在一個金屬表面，迅速放電(慢放電是安全的)。 PCA或單個的元件暴露在很強的外部電場，誘發過大的內部電流。

 　　健康的、死亡的與受傷的　　PCA或單個的元件可能存在三個基本情況中的之一：　　健康的。這個元件通過適當的ESD技術處理，將成功運行幾年時間。死亡的。這個元件由于不適當的元件處理而遭到嚴重的ESD損害，不能運行。受傷的。這種元件遭受部分ESD損壞，含有潛在的缺陷。雖然信號可以在最終測試時成功地通過，但是正常使用的壓力將引起過早的和不希望的現場失效。這種情況不能正常地發覺 - 預防是最好的保護。有些類型的元件危險性極高，但把注意力和預防只局限在有限的部分零件是不明智的。最好是保持良好的習慣，對所有電子產品都有ESD意識。

 　　絕緣體、導體及其中間物絕緣體是諸如塑料、橡膠、羊毛、衣物和紙張之類的材料。當任何這類材料一起摩擦時，它們就變成靜電充電發生器。如果這充電可找到對地通路，即變成ESD。

　　導體是諸如銅、鋁、銀、金、鋼和碳之類的材料。當與地連接時，它們提供靜電的快速排放通道。如果PCA或單個元件變成這個快速通道的一部分，則可能造成對電子元件的損壞。耗散材料(dissipative materials)是屬于導體類的，但當連接到地時，它們提供靜電的緩慢放電通道。如果PCA或單個元件變成這個緩慢通道的一部分，則任何PCA上的現存充電將安全地通往地下。

　在絕緣體上建立充電之后(如，抹布擦過塑料臺面之后)，它不能“排放掉”。消除它的唯一方法是通過離子器，它結合了額外的正與負離子源，通過風扇來分散。當離子遇上絕緣體表面的靜電時，它們結合在一起，并中性化，消除了潛在的問題。(表一) 表一、不同材料的導電率 導體(包括靜電屏蔽) - 一種容易將靜電導入地下的材料。 (表面電阻：每平方單位106Ω或更小)　靜電耗散材料 - 一種慢慢把靜電導入地下的材料。 (表面電阻：每平方單位106~109Ω)　防靜電材料 - 一種實際上不產生靜電的材料。 (表面電阻：每平方單位109~1014Ω)　絕緣材料 - 一種不不能將靜電導入地下的材料。 (表面電阻：每平方單位1014Ω或更大)　運載ESD敏感元件PCA或單個元件只應該放在適當裝備有ESD認可的裝配線或工作臺上，或在完全密封的ESD認可容器內。普通運載材料/物品包括：防靜電(antistatic)。這種類型包括傳統的粉紅色特殊配方的塑料袋和不透明IC裝運管。當零件在內面移動時，這些具有事實上不產生任何新靜電的特性。但是重要的是注意，它們不是屏蔽容器，不能阻擋強電場(例如，在高度放電的泡沫托盤內的IC裝運管會把零件暴露給ESD)。

　　屏蔽(shielding)。這一類型包括傳統的金屬化裝運袋和碳質線紙板盒。金屬化袋開始是聚酯薄膜(Mylar)，然后噴涂連續的鋁層。這種袋為其包裝的內容形成法拉第筒(faraday cage)，可有效地阻擋電場。鋁涂層袋對任何距離的裝運都很好，但必須完全關閉才起作用。它應該用拉鏈合上(如果提供)、或折疊和膠帶封住。不要用訂書釘來密封袋，因為致命的電場會通過訂書釘從外面傳到內面。不要讓袋子開著口，因為袋內的物品會暴露在強電場下。不要將PCA用空袋子包裹來攜帶。不要把PCA放在空袋子上。

　　碳質線紙板盒開始是內面完全涂層的紙板，外面是導電性的碳涂層。這種盒子對裝運很好，只有當蓋子完全關閉才起作用。因為PCA在盒子內到處移動，所以通常不提供接地通路。如果蓋子部分掉開，物品暴露，則可能受到強電場的損壞。導電性塑料如托盤和零件箱(由特殊配方的塑料制造)。將PCA或元件放在耗散性腳墊的紙上是可以的，只要引腳連續地接觸腳墊，人穿上腳帶拿住托盤，只走在特殊涂層的ESD耗散性上過蠟的地板上。

　　零件箱也是由特殊配方的塑料制成，使其具有導電性和屏蔽性。這些可用于本地或長距離的運輸，蓋子必須完全閉合和拴住?！　〗饘倩\。這種籠子是工廠內部運輸的有效工具，如果有耗散性腳墊在頂部(防止快速放電)，并用鏈條接地到上過靜電耗散性蠟的地板上。

 　　預防目標是零電壓。完美的工人。生產力最高、最不容易對零件造成ESD損害的人應該是，具備良好的態度、知識、兩只腳帶(腳跟或腳趾型)和一個腕帶(如果工作需要坐下的)。 腕帶(wrist strap)祥述： 腕帶和工作臺墊提供ESD到達地下的清晰的路徑，使其佩帶者接近零伏電荷。帶和墊兩者都用內置限流 1M 電阻，形成一個安全系統，為裝配或制造工人防止來自偶然的110VAC的電擊。 有些人具有自然干性皮膚，累次在其開始工作時的腕帶測試中不通過。為了解決這個問題，不要使用商業購買的家用潤膚露，它含有硅，可能負面影響焊接連接。管理者應該確實可購買到ESD認可的潤膚露。 有些人可能會有由于腕帶內金屬部分引起的皮膚刺激。(這是由于小部分混合在不銹鋼內的鎳)。因為整個腕帶有導電性材料編織在里面，這個問題可以通過在接觸皮膚的金屬區域貼上一小部分白色急救膠布來解決。

 　　警告：經常工作在高壓環境(例如，250VAC以上，諸如系統修理/維護)的人員不應該使用腕帶或腳帶，或倚靠在工作臺墊上，因為它們提供從身體到地的通路。一個工人應該做PCA處理或者機器維護，不能兩者都做。這是兩種不同的工作，要求不同的程序和設備。

　　完美的工作臺。為了達到零伏靜電電荷，所有不必要的材料都應該從工作站拿走，特別是普通塑料、泡沫和紙張。應該留意保持計算機顯示器至少離開PCA 24"(60 cm)。一張認可的(查找ESD三角標記)接地墊應該覆蓋在工作臺上。應該給腕帶提供快速插座。防靜電地板墊是有益的，只要PCA或零件保存在該工作站，不必要用手工搬運到一個ESD不安全的區域(例如，普通水泥地板或地毯)。如果可能的話，應該使用防靜電瓷磚或耗散性地板蠟作地板覆蓋，為腳帶提供好的接地通路。

 　　濕度之迷　　隨著濕度上升(空氣中許多潮氣)，ESD的危險沒有了。這個說法是錯誤的。危險性降低是真的，但沒有脫離。所有處理零件的工人必須總是跟隨良好的ESD習慣。

 　　培訓　　ESD教育必須存在于零件生命周期的所有位置：制造商、銷售商、合約制造商(CM)、裝配者、顧客、等等。教育銷售商、雇員和顧客適當的ESD習慣，以保護所有的共同利益。如果CM有認真的方法，但其前后的伙伴都沒有，零件將損壞或遭受ESD的損害。相互支持、配合與合作將得到通過預防所達到的許多利益。

 　　行為準則(Dos and Don'ts) 　　應該做的(Dos)。拿住零件和PCA的邊緣。在適當的容器內運輸零件和PCA。在每次進入工作區之前測試腳/腕帶，并按照公司政策在記錄表上記錄下來。在兩只腳上穿腳帶。全部所有參觀者穿上腳帶。當清洗印刷電路板(PCB)時，只使用ESD認可的自然毛刷(不要用塑料)和溶劑。在清洗時保存零件接地，因為固體毛刷對板和液體溶劑對板可能產生ESD。保存PCA在ESD墊上盡可能多地“引腳朝下”。使用黃色警告膠帶標記ESD區域邊界的制造區域。在所有操作和檢查中盡可能地減少PCA的運動?？赡艿脑挏p少操作次數。將元件保存在原包裝內，直到準備使用，只存儲在完全閉合的屏蔽容器內，或者引腳朝下放在耗散性接地墊子上。保存零件離開計算機或CRT機器顯示器 24" (60 cm)。

　　不應該做的(Don'ts)。摩擦頭發。使用非ESD認可袋/工具箱。允許衣服/頭發/領帶摩擦到PCA。使用家用的潤膚露。堆放板。用屏蔽袋象“墊托”式地拿板。把PCA放在屏蔽袋的上面。在電源電路工作時使用接地腕帶、腳帶或工作臺墊(例如，有250VAC以上的機器維護)。在任何表面滑動靜電敏感零件。 達到一個適應ESD工作場所的計劃 培訓。 從工作區域、接收、制造、裝運和安裝去掉靜電產生源。 為人員、工作臺、地板和工具提供放電通路。 為操作、運輸和存儲ESD敏感元件/裝配實施安全技術。

 　　課堂演示　　ESD - 快速地擦白板二十秒鐘，然后拿住鑰匙靠近金屬臺板(可見放光)?！　щ娦?- 使用手電筒的零件，用各種普通的物體替代開關，列出導體和絕緣體(導體可讓燈亮)?！　‰姾呻妶?- a) 一個手中拿住兩片塑料膠帶，看膠帶怎樣具有電荷和電荷是如何排斥的。b) 拿住一片膠帶，在煙灰上距離 4" ，看煙灰怎樣被膠帶上的電荷吸引過去。 Acknowledgements Thanks to Tom Champion of Jabil Circuit and Bill Pellegrin of 3M for providing information and critique. References Jabil Circuit operations procedure 1-OP20-1000-000b 4-29-98. Videotape VT-19, "Electrostatic Discharge ESD Control," IPC, Northbrook, IL 60062, 1994. Floyd H. Bertagnolli, may be contacted at Jabil Circuit, 30 Great Blvd., San Jose, CA 95119; (408) 361-3283; E-mail: floyd_bertagnolli@jabil.com; Web site: www.jabil.com.