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电子生产车间防静电设计

电子生产车间防静电设计 Cleanroom
2020-10-24
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随着半导体、光电子行业的飞速发展,各类电子生产制作车间对静电防止的要求越来越高,因为一旦静电失火,其损失将非常严重,并且会伴有人员伤亡,故做好电子生产车间的静电防护设计是至关重要的。

   静电和静电的危害   

静电是一种电能,它存留于物体表面,是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果,是通过电子或离子的转换而形成的。静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电现象的总称。如摩擦起电、人体起电等现象。


随着科技发展,静电现象已在静电喷涂、静电纺织、静电分选、静电成像等领域得到广泛的有效应用。但在另一方面,静电的产生在许多领域会带来重大危害和损失。


在电子工业中,随着集成度越来越高,集成电路的内绝缘层越来越薄,互连导线宽度与间距越来越小,例如CMOS器件绝缘层的典型厚度约为0.1μm,其相应耐击穿电压在80-100V;VMOS器件的绝缘层更薄,击穿电压在30V。而在电子产品制造中以及运输、存储等过程中所产生的静电电压远远超过MOS器件的击穿电压,往往会使器件产生硬击穿或软击穿(器件局部损伤)现象,使其失效或严重影响产品的可靠性。


为了控制和消除ESD,美国、西欧和日本等发达国家均制定了国家、军用和企业标准或规定。从静电敏感元器件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、调试、半成品与成品的包装、运输等均有相应规定,对静电防护器材的制造使用和管理也有较严格的规章制度要求。我国也参照国际标准制定了军用和企业标准。

   电子产品制造中的静电源   

1.人体的活动,人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是电子产品制造中主要静电源之一。人体静电是导致器件产生硬(软)击穿的主要原因。人体活动产生的静电电压约0.5-2KV。另外空气湿度对静电电压影响很大,若在干燥环境中还要上升1个数量级。


人体带电后触摸到地线,会产生放电现象,人体就会产生不同程度的电击感反应,其反应的程度称为电击感度。


2.化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时,可在服装表面产生6000V以上的静电电压,并使人体带电,此时与器件接触时,会导致放电,容易损坏器件。


3.橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达1013Ω,当与地面摩擦时产生静电,并使人体带电。


4.树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运输时,器件表面与包装材料摩擦能产生几百伏的静电电压,对敏感器件放电。


5.用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚丙乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、树脂等高分子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、PCB架等都可能因摩擦、冲击产生1-3.5KV静电电压,对敏感件放电。


6.普通工作台面,受到摩擦产生静电。


7.混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面的绝缘电阻高,人体上的静电荷不易泄漏。


8.电子生产设备和工具方面:例如电烙铁、波峰焊机、流焊炉、贴装机、调试和检测等设备内的高压变压器、交/盲流电路都会在设备感应出静电。如果设备静电泄放措施不好,都会引起敏感器件在制造过程中失效。烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、CO2低温箱冷却箱内的CO2蒸汽均会可产生大量的静电荷。

   电子生产车间的静电防护设计   

1、地面材料

a、禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯及普通地板革。

b、应该选用由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上铺设防静电地垫,并有效接地。

c、允许使用经特殊处理过的水磨石地面,如事先敷设地线网、渗碳或在地面喷涂抗静电剂等。


2、接地

a、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10Ω,埋设与检测方法应符合GBJ 97的要求。

b、防静电地线不得接在电源零线上,不得与防雷地线共用。

c、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)。

d、接地主干线截面积应不小于100mm2;支干线截面积应不小于6mm2;设备和工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股敷塑导线,接地线颜色以黄绿色线为宜。

e、接地主干线的连接方式应采用钎焊。

f、防静电设备连接端子应确保接触可靠,易装拆,允许使用各种夹式连接器,如锷鱼夹、插头座等。


3、天花板材料

天花板材料应选用抗静电型材料制品,一般情况下允许使用石膏板制品,禁止使用普通塑料制品。


4、墙壁面料

墙壁面料应使用抗静电型墙纸,一般情况下允许使用石膏涂料或石灰涂料墙面,禁止使用普通墙纸及塑料墙纸。


5、湿度控制

a、防静电工作区的环境相对湿度以不低于50%为宜。

b、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。

c、计算机房的湿度应符合GB 2887中的有关规定,类似的机房也应符合此规定。


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GJB1649规定,工作区入口处应配置离子化空气风浴设备。


7、电荷源

防静电工作区内禁止使用及接触易产生静电荷的电荷源。

   电子生产车间防静电技术指标要求   

1.防静电地极接地电阻<10Ω。


2.地面或地垫:表面电阻值105-1010Ω;摩擦电压<100V。


3.墙壁:电阻值5×104-109Ω。


4.工作台面或垫:表面电阻值106-109Ω;摩擦电压<100V;对地系统电阻106-108Ω。


5.工作椅面对脚轮电阻106-108Ω。


6.工作服、帽、手套摩擦电压<300V;鞋底摩擦电压<100V。


7.腕带连接电缆电阻1MΩ;佩带腕带时系统电阻1-1OMΩ。脚跟带(鞋束)系统电阻0.5×105-108Ω。


8.物流车台面对车轮系统电阻106-109Ω。


9.料盒、周转箱、PCB架等物流传递器具一表面电阻值103-108Ω;摩擦电压<100V。


10.包装袋、盒摩擦电压<100V。


11.人体综合电阻106-108Ω

END


 

关于中国电子学会洁净技术分会


中国电子学会洁净技术分会(CCCS)是倡导污染控制的非赢利性学术团体,成立于1982年。1983年创办学会期刊《洁净与空调技术》,是学术性季刊。学会工作内容是: 通过国内外技术交流、主办学术论坛与会展、办好"洁净技术"刊物、开展项目咨询与培训。


中国科学技术协会学会学术部,科协学发【2003】120号文批准:中国电子学会开展中国电子信息技术资格认证试点工作。中国电子学会【2004】学会总发字007号文批准:中国电子学会洁净技术分会开展 “ 中国洁净室工程师 ” 资格认证试点工作。

2017年,学会发起建立“中国(国际)洁净室贸易平台,线上为会员提供产品展示与供需撮合服务,线下为行业企业提供人才培训、工程咨询、检测诊断、运维保养等信息资源。

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