楊照慧

（中電天奧有限公司，四川 成都 610036）

引言

靜電放電是一種常見的自然現(xiàn)象，在日常生活和工作中，只要有活動，就有發(fā)生因接觸、分離、摩擦等活動產(chǎn)生靜電的可能。大部分時(shí)候靜電看不見，摸不著，且瞬間發(fā)生，人體能夠感受到的靜電放電已經(jīng)超過3 000 V，能夠看見的靜電放電甚至高達(dá)5 000 V，而我們經(jīng)常使用的CMOS集成電路能夠承受的靜電擊穿電壓在80～100 V，VMOS器件的擊穿電壓在15～30 V，我們在運(yùn)輸、存儲、分發(fā)操作過程中所產(chǎn)生的靜電電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出器件所能承受的擊穿電壓，如不加以防護(hù)，定會造成靜電放電敏感（縮寫為ESDS）器件被擊穿或損傷[1]。

庫房在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中承擔(dān)著元器件到貨開包點(diǎn)檢、中轉(zhuǎn)運(yùn)輸、入庫、存儲、分發(fā)包裝和出庫的職責(zé)，是與元器件接觸最多的場所，在操作過程中必定會有分離、磨擦等產(chǎn)生靜電損傷的可能，只有認(rèn)識到靜電的危害，控制靜電放電，做好預(yù)防措施，保護(hù)好敏感器件，才能盡可能地減小損失。本文對本單位在庫房靜電防護(hù)建設(shè)及靜電防護(hù)管理方面的經(jīng)驗(yàn)做一些分享。

1 元器件庫房靜電的來源及危害

1.1 元器件庫房靜電的主要來源

元器件庫房內(nèi)的設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行，庫房內(nèi)空調(diào)出入氣口空氣的流動，庫房中有人員的走動、座椅移動、包裝箱的拆分、元器件入柜、分裝、齊套、配送、轉(zhuǎn)運(yùn)和出入庫等活動，這些活動都是產(chǎn)生靜電的主要來源[2]。

1.2 靜電對元器件的危害

靜電引起的故障多是偶發(fā)性的，重復(fù)性不強(qiáng)，一般是隨機(jī)性故障，靜電損傷隱蔽又復(fù)雜，因此，難于找出其真正的誘發(fā)原因。靜電損傷造成的元器件失效有立即失效和潛在失效兩種形式，90%是潛在失效，潛在失效具有隱蔽性與延續(xù)性，難以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過時(shí)間積累才會完全失效，常常導(dǎo)致裝配后、調(diào)試過程或試驗(yàn)過程中、甚至最終交付用戶使用時(shí)發(fā)生故障，造成返工返修，歸零等嚴(yán)重后果，無論是立即失效還是潛在失效，給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失、危害極大。認(rèn)清靜電對元器件的危害和靜電防護(hù)的重要性，有效地開展靜電防護(hù)工作。

2 庫房內(nèi)靜電防護(hù)管理及措施

靜電不可能完全杜絕，那就做好靜電防護(hù)措施，靜電防護(hù)的目的是預(yù)防和消除靜電危害，找到靜電的來源，控制靜電放電，切斷靜電傳播路徑或抑制靜電產(chǎn)生，消除靜電的聚集，做好靜電敏感器件的保護(hù)，提高人員的靜電防護(hù)意識，與靜電和諧共處[3]。靜電防護(hù)的管理要求與技術(shù)措施缺一不可，相輔相成，首先識別庫房的靜電防護(hù)需求，建設(shè)符合靜電防護(hù)等級的庫房環(huán)境，做好庫房內(nèi)設(shè)施、設(shè)備和人員的接地，其次是做好敏感器件的包裝運(yùn)輸和人員管理等。優(yōu)良的儲存環(huán)境，極高的防護(hù)意識，都是非常重要的。

2.1 庫房靜電防護(hù)需求識別

識別的目的是在進(jìn)行有效防護(hù)的同時(shí)，不過分夸大危害，過度采取防護(hù)措施，浪費(fèi)資源、消耗人力，因此在防護(hù)中對靜電敏感器件、處置過程、處置區(qū)域及其所需操作人員進(jìn)行識別，有的放矢，縮小范圍，精準(zhǔn)防控[4]。

元器件敏感度的識別，參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)本單位科研生產(chǎn)使用元器件范圍，對所使用器件的靜電敏感度進(jìn)行識別，并將識別結(jié)果傳遞給需要處置和接觸ESDS產(chǎn)品的相關(guān)工作人員。處置過程識別，對庫房有靜電防護(hù)要求的過程包括到貨包裝箱的拆分、元器件點(diǎn)檢、入柜、元器件分裝、齊套、配送、運(yùn)輸?shù)然顒迎h(huán)節(jié)，必須對所有相關(guān)流程進(jìn)行識別，并作相應(yīng)要求。處置區(qū)域識別，用黃黑相間斜條紋標(biāo)識出庫房元器件存儲、分發(fā)、齊套、交接等處置區(qū)域（劃為EPA），與工作無關(guān)的絕緣物品應(yīng)撤離出EPA，因工作所需的絕緣物品，應(yīng)保證與靜電敏感器件隔開30 cm以上的距離或啟用離子風(fēng)機(jī)中和靜電荷。人員識別，識別出日常工作需進(jìn)入庫房EPA內(nèi)處置ESDS產(chǎn)品的操作人員，經(jīng)過靜電防護(hù)培訓(xùn)和考核，并按相關(guān)要求執(zhí)行庫房內(nèi)的工作。

2.2 庫房環(huán)境建設(shè)

按靜電防護(hù)管理體系文件中Ⅰ類靜電防護(hù)區(qū)域建設(shè)元器件庫房，庫房入口設(shè)置風(fēng)淋系統(tǒng)，保證庫房的潔凈度，配置人體靜電綜合測試儀和靜電泄放球，從入口處消除靜電[5]；劃定防靜電工作區(qū)（縮寫為EPA）和人員活動通道，配置相應(yīng)的設(shè)施、設(shè)備、監(jiān)視測量儀器、服裝、推車、工具、包裝箱及包裝袋等，鋪設(shè)防靜電材料的地面和臺面并良好接地；按照靜電防護(hù)管理體系文件的相關(guān)要求檢測、驗(yàn)收合格后投入使用。

庫房內(nèi)環(huán)境的潔凈度和溫濕度是影響庫房產(chǎn)生靜電多少的重要因素。庫房內(nèi)溫濕度對靜電的產(chǎn)生有很大的影響，特別是冬天干燥易起靜電，按庫房內(nèi)溫濕度的控制要求，室內(nèi)相對濕度應(yīng)保持在45%～60%，一般不應(yīng)超過30%～70%，溫度控制在18～28℃范圍內(nèi)。

2.3 庫房接地系統(tǒng)建設(shè)

消除靜電最好的方法是接地，做好庫房內(nèi)設(shè)施、設(shè)備和人員的接地，使帶電物體的靜電荷得以順利釋放，避免靜電聚積，安全可靠的接地系統(tǒng)是靜電防護(hù)重要保障，注意做好以下幾點(diǎn)：庫房內(nèi)所有設(shè)施、設(shè)備、儀器、地面、桌面、貨架、旋轉(zhuǎn)貨柜、防潮柜、監(jiān)測設(shè)備、腕帶系統(tǒng)、離子風(fēng)機(jī)等都必須良好接地，必須請專業(yè)團(tuán)隊(duì)做好大系統(tǒng)、小系統(tǒng)接地工作，注意防靜電接地系統(tǒng)和電源接地系統(tǒng)分開等；庫房內(nèi)的推車和座椅的輪子、臺面膠墊、周轉(zhuǎn)箱、包裝袋等都必須采購用耗散材料或?qū)щ娝芰?、?dǎo)電橡膠制成的防護(hù)產(chǎn)品；庫房內(nèi)的貨架、推車和工作臺面都必須鋪設(shè)防靜電膠墊，并能夠良好接地；庫房內(nèi)的所有人員的防靜電工作服、鞋、帽，防靜電手套、指套、鑷子、工具、腕帶等能夠良好接地或?qū)Я?，如圖1、圖2所示。

2.4 元器件包裝運(yùn)輸管理

元器件中轉(zhuǎn)、入庫、齊套、分發(fā)、包裝、與生產(chǎn)加工部門交接器件等過程，都涉及到元器件的包裝問題，因此要注意以下幾點(diǎn)：ESDS產(chǎn)品存儲和分發(fā)必須裝入可全封閉的防靜電屏蔽袋或防靜電容器內(nèi)；在庫房內(nèi)部周轉(zhuǎn)，必須使用防靜電材料制作的托盤或容器，只要ESDS產(chǎn)品離開防靜電工作臺，必須使用防靜電材料制作的周轉(zhuǎn)容器（防靜電袋、集成電路包裝管、盒或周轉(zhuǎn)箱等）。ESDS產(chǎn)品、半成品、成品組裝件均應(yīng)裝入全封閉的防靜電屏蔽袋或防靜電容器內(nèi)保存，應(yīng)放入防靜電包裝箱并用防靜電推車等多重防護(hù)措施進(jìn)行周轉(zhuǎn)；防靜電包裝袋原則上不重復(fù)使用，如確需重復(fù)使用的，使用前必須檢查，保證其完好才可使用；不得使用破裂、粉化、脫落、有腐蝕性的防靜電包裝袋，如圖3~圖5所示。

2.5 庫房人員管理

當(dāng)庫房環(huán)境、設(shè)施、設(shè)備、接地等一切硬件就緒進(jìn)入日常工作時(shí)，庫房內(nèi)最大的危險(xiǎn)源就是人，人在庫房走動、分發(fā)器件、出入庫交接等活動都會產(chǎn)生靜電，人的防靜電意識高低，防靜電服裝、鞋帽穿戴是否正確，防靜電手腕佩戴是否正確等等，都決定庫房內(nèi)能否做好靜電防護(hù)的關(guān)鍵，因此，人的防靜電意識的培養(yǎng)必須放在首位，對于庫房人員管理做好以下幾點(diǎn)：制訂防靜電管理制度，指定EPA管理員，做好防靜電宣傳與長期培訓(xùn)工作；庫房工作人員需經(jīng)靜電防護(hù)知識教育和培訓(xùn)，考核合格后才能上崗；做好庫房環(huán)境、設(shè)施、設(shè)備、接地、溫濕度的日常監(jiān)測和記錄，發(fā)現(xiàn)故障隨時(shí)報(bào)修；工作人員在進(jìn)入EPA時(shí)必須正確穿著防靜電工作服、帽和防靜電鞋，進(jìn)入后如果在工作臺前或固定工位上工作時(shí)，必須正確佩戴防靜電腕帶，并確保接地良好；學(xué)習(xí)和識別常用靜電敏感器件的型號、標(biāo)識方法、保護(hù)常識和電子元器件庫房應(yīng)知應(yīng)會知識[6]；保證靜電敏感器件在存儲、發(fā)放和周轉(zhuǎn)過程中采取防靜電保護(hù)措施，絕對禁止裸手接觸ESDS產(chǎn)品；管理好外來人員，確需進(jìn)入庫房時(shí)，庫房EPA管理員必須指導(dǎo)其正確穿著防靜電工作服、鞋、帽，并告知相關(guān)靜電防護(hù)注意事項(xiàng)，全程陪同，如圖6~圖8所示。

3 應(yīng)用效果

本單位2015年底靜電防護(hù)管理體系建立至今，隨著硬件設(shè)施的建立和完善，人員意識逐步提高，對功放管損傷率、元器件返修率、印制板組件返修率、單張印制板元器件更換率等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行全方位統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)各關(guān)鍵指標(biāo)均呈逐年下降趨勢，失效分析數(shù)據(jù)表明電子產(chǎn)品靜電損傷質(zhì)量問題呈逐年下降趨勢，據(jù)2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，元器件更換率從2014年的0.039 8%下降至0.017 6%，其中0級靜電敏感器件功放管損傷率也從2015年的3.42%下降至0.09%。這與本單位近年來的質(zhì)量管控力度加大、精益生產(chǎn)管理強(qiáng)力推進(jìn)以及全面靜電防護(hù)體系環(huán)境建設(shè)和實(shí)施等整體水平共同提升分不開，元器件庫房作為電子設(shè)備生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要場所，全流程靜電防護(hù)工作至少為質(zhì)量提升和器件損傷率降低提供了一定的支撐，如圖9、圖10所示。

4 結(jié)語

靜電與我們長期共存，不可能徹底消失，在電子行業(yè)，隨著芯片集成度越來越高，靜電損傷成為影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵因素之一，靜電防護(hù)對電子產(chǎn)品的使用壽命至關(guān)重要，靜電損傷和靜電擊穿帶來的危害和損失巨大，但只要采取正確有效的預(yù)防方法、控制措施和消散渠道，將靜電帶來的危害減小到最低程度，盡量避免靜電損傷，靜電也在我們掌控之中。