洁净室如何防静电

 1.静电的产生与危害

静电是电子在材料内部或者在材料之间移动(含极化和传导) 的产物。两种不同的材料互相接触,它们之间的小于一定的距离,如10-25cm时,由于隧道效应,两种材料内的电子穿过界面而相互交换。当交换达到平衡时,材料间将产生一定的电势差,界面两侧出现了等量正负电荷。若把接触后的两种材料分开,两种材料将分别带上等量正负电荷,这就是静电产生的基本原理。

静电的产生主要有以下三种方式:摩擦起电、传导带电、感应带电。

摩擦起电:因不同材料的物体接触后再分离,由于不同原子核对电子的束缚能力不同,当两种不同材料物质接触或者摩擦时,外围电子将转移到束缚能力大的一方,导致一材料带正电,另一材料带负电。

传导带电:因为在导体而言,电子能在他的表面自由移动。当与带电体接触时,电子会从发生电荷转移,导致两者电荷平衡,从而形成静电现象。

感应带电:是指邻近电场的感应,对于导体,电子在导电材料表面自由移动,若将该导体放置在另一个静电场中,由于同性电荷相互排斥,异性电荷相互吸引,正、负离子就会发生转移,该导体因静电场感应导致正、负电荷不平衡而形成带电。

从静电产生的基本原理与方式可以看出,在一般电子产品的生产制造整个环节中,很多工序都可能产生静电。电子制造工序中都可能使操作人员、工作台面、工具、元器件及包装等产生静电,只要存在静电,就一定会有一个ESD(Electro-Static Discharge静电释放)过程,主要是在瞬间放电电流对电路的感应所产生的噪声,以及放电电流使基准地电位如产品地、信号地的电位发生偏移波动,从而导致对电路正常工作的干扰。

静电危害与一般防雷或电磁干扰有一些不一样的特点。

隐蔽性:一般的静电放电人体并未感知,而元器件却在不知不觉中受到损伤。

潜在性和累积性:一些元器件受静电放电损伤后,仅表现出某些性能参数下降,但尚未失效,在继续使用的情况下可能导致失效,所以静电对器件的损伤具有潜在性。

随机性:电子元器件的静电放电损伤可能在产品从加工到制造到使用维护的任一环节、任一步骤、与任何有关带电人体(或物体)接触时发生,具有很强的随机性。

复杂性:些静电损伤也难以与其他原因造成的损伤加以区别,使人误把静电损伤失效当作其他失效,从而做了错误判断。

对于电子产品装配来说,静电的危害严重影响到产品的质量、成品率和可靠性,必须对用于电子产品装配的净化间进行系统防静电措施,将生产过程中的静电危害程度降至最低。

2.静电防护

良好的静电防护通常需要遵循以下三个基本原则:

(1)减少或防止静电荷积聚的机会;

(2)搭建安全的静电泄放通路;

(3)引入必要且有效的静电监控设备进行系统静电监控。

2.1良好的接地系统

减少或防止静电荷积聚的机会以及搭建安全的静电泄放通路的基础,就需要构建良好的静电接地系统,静电接地是指将带静电物体或有可能产生静电的物体(非绝缘体)通过导电体与大地构成电气回路,使它与大地处于同等电势位。其目的是在于加快静电流动与泄漏,使带电材料的静电荷得到有效且顺利地释放,以避免静电积聚。

2.2环境控制

静电的产生及大小与环境湿度和空气中的离子浓度存在密切的关系。静电电势与湿度成反比,同时与在普通场合相比,空气越纯净的场所(如无尘车间)内,由于空气中的离子浓度低,所以静电更易产生。

同样的动作在不同的湿度下,产生的静电电压可以相差一个数量级以上。但值得注意的是,并不是湿度越高越好,湿度过高会导致设备易结露水,因此湿度应控制在一个合理范围内,如30%~75%。

3.静电监控

高湿度虽能够将产生之静电降低到人体无法接触感应到,但是仍足以将敏感组件毁损。正确的观念是高湿度能抑制静电产生量,而低湿度则反之,所以针对某些产品装配对静电控制的严格要求,除了采取传统的静电防护措施外,还需对静电产生环节进行监控、记录。根据实际情况,可采用防静电门禁系统和静电在线实时监控系统实现了对静电的有效监控与记录。

3.1防静电门禁系统

为了对静电防护更为有效,须从静电来源进行源头控制。为此对关键区域导入防静电门禁系统。门禁系统能检测出每个进入防静电区域的工作人员的防静电措施或装备是否合格。系统功能模块包括:身份与权限确认、防静电腕带和防静电鞋的检测、电平控制板等。

进一步为确保防静电门禁的有效性,对于一些要求工作环境洁净度的生产企业,可以将门禁系统与通往工作区的风淋除尘系统进行联动,即将门禁信号融入风淋门控制系统中,采用此类模式,从进入工作区域的第一关就能保证防静电装备是合格有效的。

3.2防静电实时在线监控系统

通常情况下,一般电子制造行业,一般都用静电测试仪对员工的防静电手腕进行检测,为了保证符合ISO9001要求,再在一个表单上作画圈或画其他符号以确认有检测且检测是合格的。但是,员工的防静电手腕带在操作过程中,若失效了,或整个接地系统的某一环带突然异常断开了,或没有有效连接了,这个时候,就很难发现防静电系统已失效了。于是某一电子厂对所有接地系统中再引入一个实时在线监控模块,利用接地系统回路的完整性特点,只要哪一个环节开路或连接阻值过高(大于10Ω),则这个控制面板上的红灯立即闪亮,必要时还可以加入蜂鸣报警功能。这个系统的最大特点就是实时监控,对静电防护的工作不再是一件虚事,也无需作一些繁琐而又形式的纸张记录。

4.结束语

静电一般情况下是“难以看见,且不易摸着”,但其又近乎是无处不在、无时不有,所以静电防护是一项综合的系统工程,从原则上说静电防护应从控制静电的产生和控制静电的消散两方面进行,控制静电产生主要是控制工艺过程和工艺过程中材料的选择,控制静电消散则主要是快速而安全地将静电释放和中和。

本文通过对静电的产生原理与危害的简要介绍,结合实际应用经验,说明良好的接地系统与环境控制在静电防护系统的基础作用,并进一步重点阐述某电子厂所建立的门禁与在线实时监控系统在静电防护中的实际应用价值,这两种方式简单易行,投资低、见效快,对一般电子工厂在静电防护措施具有一定的参考与借鉴意义。

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