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技術(shù)文章

淺析ESD在現(xiàn)代制造環(huán)境下難以控制原因
首先，ESD破壞電子元件是完全感覺不到的，要產(chǎn)生能聽到“啪啪”聲的放電需要約2000V這么大的電荷積累，3000V電荷可以感到像一次小的電擊，5000V才可看到火花。普通電路如CMOS或EPROM芯片分別受到250V和100V的ESD電勢(shì)即可能受到損傷，而越來(lái)越多的現(xiàn)代電路器件包括奔騰處理器只要5V的電勢(shì)就能使之癱瘓。

　　其次，產(chǎn)生ESD損傷的主要原因?qū)嶋H上來(lái)自于生產(chǎn)員工每天的普通行為。工作臺(tái)邊工人的自然動(dòng)作磨擦?xí)纬?00~600V電勢(shì)，如果他們?cè)诖蜷_或包裝泡沫襯底紙箱或氣泡塑料袋中的PCB過程中一直接觸的都是絕緣體，其身體表面上的凈電荷積累可能達(dá)到約26000V。

　　雖然這根本不是ESD本身的問題，但是如果生產(chǎn)線上的員工沒有嚴(yán)格遵守ESD控制制度,或者他們?cè)谔幚鞵CB或元件時(shí)使用有故障、安裝不當(dāng)或沒有足夠保護(hù)的ESD屏蔽設(shè)備，很快就會(huì)出現(xiàn)問題。

　　ESD長(zhǎng)期以來(lái)受不到重視，但卻是電子裝配中電路板與元件損傷的常見原因之一。盡管大多數(shù)公司采用了某種形式的ESD保護(hù)措施，但它通常只能給損傷提供濟(jì)低限度的保護(hù)，制造商們總是錯(cuò)誤地認(rèn)為他們是在ESD相當(dāng)可靠的環(huán)境里制造產(chǎn)品，實(shí)際上卻并不是這樣。

　　正是出于這些原因，ESD每年在成品率和早期現(xiàn)場(chǎng)失效方面使世界電子工業(yè)要蒙受數(shù)十億美元的損失。因此有效的ESD防護(hù)應(yīng)和裝配工藝其他任何部分一樣，被看成是對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量至關(guān)重要的因素之一。

　　濟(jì)近有些供應(yīng)商制造的ESD設(shè)備在聯(lián)網(wǎng)和防護(hù)能力上取得了一定進(jìn)展，可以對(duì)ESD進(jìn)行**控制和有效監(jiān)控。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它通過將ESD防護(hù)產(chǎn)品連成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PC自動(dòng)讀取重要的ESD數(shù)據(jù)并作分析，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行控制。

　　這種聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)發(fā)生的各個(gè)ESD事件并記錄下來(lái)，同時(shí)還找出它們發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)（如具體的工作臺(tái)、日期和時(shí)間），以便于后續(xù)的研究。此外，只要給出失效的濟(jì)終產(chǎn)品的序號(hào)，它就能夠把現(xiàn)場(chǎng)失效與工廠里制造該產(chǎn)品時(shí)的實(shí)際ESD事件聯(lián)系在一起。

　　雖然這種ESD處理的**性非常高，但是聯(lián)網(wǎng)防護(hù)系統(tǒng)不管能力如何還是不能解決所有的ESD問題，要想真正有效加以控制，用戶還需要深入理解ESD損傷的原因以及如何有效實(shí)施保護(hù)。例如一個(gè)有效的ESD方案有哪些要素？現(xiàn)有些什么樣的ESD監(jiān)控和防護(hù)設(shè)備？怎樣才能把它們?nèi)窟B接到一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中？這些問題的答案可以徹底結(jié)束過去那種無(wú)休止的與ESD的斗爭(zhēng)。

　　操作工人由于頻繁進(jìn)出劃定的ESD防護(hù)區(qū)（EPA），所以是對(duì)ESD敏感電子元件的濟(jì)大威脅，因此EPA內(nèi)的任何人一定要穿戴合適的衣物，如防靜電鞋、工裝褲和腳踝松緊帶等，所有這些都設(shè)計(jì)能防止員工在工廠走動(dòng)時(shí)攜帶電荷。

　　另外在裝配過程中和裝配之后，PCB運(yùn)輸期間也應(yīng)受到保護(hù)不受ESD危害，有很多種電路板包裝產(chǎn)品可以用，包括ESD屏蔽袋、裝運(yùn)箱和移動(dòng)推車等。

　　保護(hù)PCB不受ESD危害的主要方法毫無(wú)疑問是操作員佩戴的防靜電腕帶，它可以使電壓通過一個(gè)很大的電阻（一般為1MΩ）緩慢可靠地從操作工身上流向大地。但問題是整個(gè)業(yè)界并沒有對(duì)操作員腕帶的性能進(jìn)行有效的監(jiān)督和控制，結(jié)果作為一種防護(hù)ESD的方法常常根本起不到作用。

　　例如許多制造商采用自動(dòng)測(cè)試儀，讓操作員將腕帶插入到里面進(jìn)行測(cè)試，然后出具證明表明他們已通過測(cè)試。但是我們更經(jīng)常看到的是操作員上班后，直接簽上他們的大名不做測(cè)試就走開；或者他們并未通過測(cè)試，但卻采用一種非正常方式強(qiáng)行通過測(cè)試（如用另一只空手抓住松弛的腕帶以達(dá)到所要求的皮膚對(duì)地接觸）。因此傳統(tǒng)的腕帶測(cè)試方法無(wú)法進(jìn)行追查，而且易被誤用，不能使制造商知道其員工什么時(shí)候未通過測(cè)試，只是知道他們什么時(shí)候通過了測(cè)試。

　　現(xiàn)在有一種自動(dòng)腕帶測(cè)試儀能解決這些問題，它還可兼做鞋和服裝測(cè)試，這種數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品能讓公司的ESD工作人員在電腦上記錄腕帶測(cè)試程序的結(jié)果，具有完整的追蹤性。(如ACL-750、ACL-780人體靜電測(cè)試儀)

　　自動(dòng)測(cè)試儀盡管是一大進(jìn)步，但還不是一個(gè)完全獨(dú)立解決ESD防護(hù)問題的方法，這是因?yàn)橥髱y(cè)試儀只在墻上的測(cè)試點(diǎn)測(cè)試腕帶性能合格，而沒有在員工實(shí)際接觸產(chǎn)品的工作臺(tái)邊進(jìn)行測(cè)試。

　　產(chǎn)生ESD的另一個(gè)主要原因是工作臺(tái)和工具接地**。雖然接地設(shè)備如接地點(diǎn)、工作椅和ESD耗散墊都能使EPA內(nèi)的一切物品維持在同一電勢(shì)上，但接地情況卻很容易被人忽視。所以為了進(jìn)一步實(shí)施ESD防護(hù)方案，需要某種方法能連續(xù)實(shí)時(shí)地監(jiān)控腕帶和其他ESD設(shè)施的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的性能。除了上述標(biāo)準(zhǔn)ESD設(shè)施外，還需要連續(xù)式ESD監(jiān)控設(shè)備（可以做在ESD產(chǎn)品中，或者單獨(dú)另外一個(gè)），當(dāng)ESD性能超出ESD可靠規(guī)范以及ESD事件發(fā)生的可以性很高時(shí)，它應(yīng)能自動(dòng)報(bào)警。

　　這種裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于如果在一項(xiàng)ESD設(shè)施失效能很快被發(fā)現(xiàn)。任何ESD防護(hù)方案都不僅要保證培訓(xùn)員工理解和領(lǐng)會(huì)ESD，從而自始至終以ESD可靠的方式規(guī)范自己的行為，同時(shí)還要保證所有用于防護(hù)ESD的設(shè)施實(shí)際上都起到各自應(yīng)起的作用。我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)制造商在使用完全失效甚至已經(jīng)沒用的ESD設(shè)施，而他們還根本不知道這一點(diǎn)；同樣，我們還發(fā)現(xiàn)有時(shí)制造商認(rèn)為其ESD問題是因?yàn)樵O(shè)施有故障，而實(shí)際上設(shè)施本身工作正常但卻操作不當(dāng)。

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