2、为避免瞬态电压冲击损坏敏感元器件,不允许在电源接通情况下插拔“印制板组装件”,或更换敏感元器件。
3、为防止感应电势高压峰值损伤敏感元器件,用直流稳压电源时,严禁在输出线对线路供电情况下拨动前端开关“通”或“断”,印制板组装件或整机供电顺序须由高端“通”向低端;关机断电顺序应由低端“断”向高端。
4、供印制板组装件或整机用的电源极性不能接反。
5、当信号源与敏感元器件的电源不共用一组电源时,应先通电源,后通信号;停止工作对,应先断信号,后断电源。 (四)清洗
清洗静电敏感元器件或带有敏感元器件的印制板组装件时,外接电连接器应插上静电保护插头(座),并遵守下列规定:
l、清洗液应选用静电耗散性能较好的溶剂,产品技术条件允许时可采用导电溶剂。 2、自动清洗时,应将清洗设备及搁架硬接地。
3、手工清洗时应使用天然绸布材料或鬃毛刷子,不允许使用合成化纤材料及由合成化纤材料制成的工具。 四、定期检查的项目:
l、每周检查手腕带和电线,手腕带的金属片到手腕带电线的电阻应该在250KΩ~1.5MΩ之间。
2、每周检查工作台垫子,地线终端和手腕带终端的电阻应该少于1MΩ。
3、每周检查工作台区域。从手腕带的金属片通过手腕带线,工作台垫子,地线到地线终端连接器的电阻应该1—10MΩ。
4、每天检查脚腕带。保证脚腕带的干净和舒适,检查磨损情况,如果接触的金属片遗失或松垮就更换。
5、每周检查地板垫子。两个连接器间的电阻应该少于1MΩ。 6、每周检查地板垫子的接地线。 五、静电敏感元器件的入库操作
l、所有静电放电敏感元器件在入库时,其包装盒及器件上应有专用的防静电标志。 2、对无静电放电敏感标志及无静电放电保护包装产品,应按有缺损静电放电敏感元器件拒放。
3、清点静电敏感元器件的数量时,尽量不打开静电敏感元器件的包装;如果包装不是透明的或不打开包装不能进行清点时,则必须在静电防护工作区内操作。
4、经检验过的静电放电敏感器件应重新包装在静电保护包装材料内,并保证其包装上的专用标志完整。 六、运输和保管
l、存放静电敏感元器件仓库必须有静电控制和明显的静电敏感标志。
2、在入库和出库过程中,应将元器件存放在静电防护小车内,进行运输或放在托盘上进行搬运。
3、收、发元器件时应在防静电工作台上进行,操作者应带防静电腕带。一般不用打开防静电包装,如必须打开时,应尽量减少元器件与台面及人体的接触次数。
4、元器件在搬运传递时,全部引出脚应处于同一电位的金属箔中,并盛装在加盖表面导电的金属包装盒中;严禁将元器件掉落在地。
5、在静电敏感组件运输或储藏过程中要把组件的引脚放在一起。为此,下列的一种或几种方法的结合将会用到
把组件的引脚插入高密度的导电性的泡沫上(典型的是黑色的)。
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把组件放入防静电容器中。
把组件插在双列直插式铝管或塑料管上,铝管或塑料管经过防静电产生处理(应该标记勾耗静电)。管的颜色不能表示静电敏感组件的保护能力。管子保护静电敏感组件免受摩擦起电电荷影响。它们不能屏蔽。因此,集成电路管在运输和储藏过程中要放在防静电容器中。 用金属夹子把引脚夹在一起或把它们储藏在接地的金属容器中。 七、静电的定性测试法。见表5.9—1
八、手腕带的测试
1、用手腕带测试仪进行测试: (1)选择一个手腕带测试仪。 (2)套上手腕带。
(3)将手腕带的插座终端插入测试仪。 (4)按下测试钮。
2、用万用表进行测试: (1)将万用表调至Ω档位。
(2)调整万用表的Ω档位至合适的电阻范围。 (3)将手腕带的插座终端与万用表的黑表笔相连。 (4)用万用表的红表笔接触手腕带的金属片一端。 (5)测得的电阻范围是250KΩ~1.5MΩ。 (6)套上手腕带。
(7)用食指和拇指捏住万用表的红表笔。 (8)测得的电阻至少为10KΩ 5.10 静电防护器材
静电防护材料或防静电材料在静电防护和控制工程中占有重要的地位,由防静电材料制成的静电防护用品如容器、服装、传送带等是制造过程中必不可少的。 一、与静电防护材料有关的基本概念
这里先介绍一些在静电防护和控制技术中用到的与材料有关的基本概念。
电阻和电阻率:这是静电控制技术中最关键的两个概念,它们经常混淆,不仅被用来表示材料,还用于描述评估材料的测试方法。 体电阻率:指某材料单位厚度上的直流压降与单位面积上通过的电流之比。体电阻系数是材料的基本参数之一,表示其导电性能,单位为欧姆/厘米。 表面电阻率:该参数用于厚度一定的薄膜材料,其定义为表面上单位长度的直流压降与单位宽度流过电流之比。它指正方形两对边之间的阻值,只要面积远远大于薄膜厚度,则该阻值与正方形的大小无关。表面电阻率的单位是欧姆。 电阻:从另一方面表示不同形状(面积和长度)和电阻率的材料对电流的阻碍作用,它同
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时表明材料的表面或表面与地之间的电路连通性以及物体的放电能力,单位是欧姆。
表面电阻:指材料某个面上两点间的直流电压与通过的电流之比,以欧姆表示。表面电阻值与材料的结构无关。
体电阻:指材料两端之间的直流电压与通过电流的比值,它的单位也是欧姆。 绝缘材料:一般指表面电阻系数在1X10^12欧姆或体电阻系数在1X10^11欧姆/厘米以上的材料。绝缘材料的表面或内部基本上没有电流流动,它的电阻很大,难于接地。这种材料内的静电荷会在上面保留很长时间。 导电材料:一般指表面电阻系数小于1X10^5欧姆或体电阻系数小于1X10^4欧姆/厘米的材料。这种材料电阻小,电子在其表面及内部流动非常容易,可流向任何接触到的其它导体或大地。
耗散材料:一般指表面电阻系数大于或等于1X10^5而小于lXl0^12欧姆,或体电阻系数大于或等于1X10^4而小于1X10^11欧姆/厘米的材料。
屏蔽材料:一般指导电层每毫米厚度的表面电阻系数小于1X10^4欧姆,或体电阻系数小于1.0X10^3欧姆/厘米的材料,采用这种材料制作的法拉第保护罩可防止静电敏感器件受到静电的影响。 抗静电性:通常指材料抑制磨擦起电的特性。材料的抗静电性与其电阻或电阻率没有必然的联系。如有些抗静电材料,电阻很高,属高绝缘型,但起电力很小,多次摩擦都不会产生静电积累。
理解并正确使用静电控制中的这些基本概念,可以使用语更加准确,这样有助于有效地实施ESD控制。
二、静电防护材料的分类
如前所述,根据防静电材料的导电性能,可将其分为静电绝缘、耗散、导电和屏蔽四种,如以表面电阻率(单位Ω)划分如下:
注:具体的分界数值不同标准或不同企业有所不同,而且有些分类更细。还有的标准以体电荷密度作为划分的参数。
根据防静电材料的来源分,可以分为天然材料和人造材料两大类。天然材料如金属,棉织物等:而在静电防护工程中,大量使用的是人工制造或经过人为改造的材料。
人造材料主要有两种制造方法:一是在原来的材料中添加带电性材料或物质,如碳黑、石墨、碳纤维的炭类,或金属粉、金属纤维等金属类,或抗静电剂等化合物类。添加的材料或制品具有永久性;另一种方式是表面涂敷,如在工具的把手等表面涂敷表面活性剂,利用分子的极化和亲水基使表面形成单分子导电层,达到静电防护的目的,这种方法具有时效性,会磨损和消失。现在也有耐久的高分子表面活性剂。 三、静电防护器材
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静电防护器材主要分为两大类:防静电制品和静电消除器。防静电制品是由防静电材料制成的物品,主要作用是防止或减少静电的产生和将产生的静电泄放掉。而静电消除器用来中和那些在绝缘材料上积累的、无法用泄放方法消除的静电电荷。 1、防静电材料的制品
防静电材料制品的种类相当繁多,但主要可以归为以下几类: (1)防静电服装和腕带
防静电服装和腕带是消除人体防静电系统的重要组成部分,可以消除或控制人体静电的产生,从而减少制造(工作)过程中子工业最主要的静电来源。
防静电服装包括防静电的套装、大褂、鞋、帽、防静电手套、防静电鞋套等。防静电服装是用不同色的防静电布制成。布料纱线含一定比例的导电纱,导电纱是由一定比例的不锈钢纤维或其它导电纤维与普通纤维混纺而成。通过导电纤维的电晕放电和泄漏作用消除服装上的静电。由于不锈钢纤维属金属类纤维,所以,由它织成的防静电布料的导电性能稳定,不随服装的洗涤次数而变化。
防静电腕带是操作人员在接触电子元器件时最重要的静电防护用品,通过接地通路,可将人体所带的静电荷安全地泄放掉。它由防静电松紧带、活动按扣、弹簧软线.保护电阻及插头或夹头组成。松紧带的内层用防静电纱线编织,外层用普通纱线编织。
使用腕带操作时不允许断开,否则会失去接地作用。各种腕带使用的主要问题是开路,有时是临时性的,有时是长时间断开,使失去接地作用。有的人因此使用腕带检测器测量其通断状态,有的用监测仪器测量腕带的开路及电阻变大。腕带扣得不紧造成人体皮肤与腕带拘接触电阻变大。有些腕带的电阻就是带子本身的,当带触及地时使其电阻大大减小,有可能因此造成对人体电击的危险。有些自称是无线的腕带,其效果远不如有线的好。 腕带应用专门的带插座的接地线与地连结,不能夹在桌面或桌边的金属体上,因为这些金属体对地的电阻可能很大。要经常检查腕带的电阻。 防静电鞋在穿用时应有防静电袜/鞋垫,并在防静电地面上工作才能使人体所带的静电导通到大地,任何一部分电阻过大或断开都会使人体带上危害的静电。所以在重要的部门应有人体电阻测试仪随时检测人体所穿的鞋/袜/鞋垫及与人体的总电阻是否能起到泄漏静电的要求。
(2)防静电包装和运输制品
防静电包装制品非常多,如防静电屏蔽袋、防静电包装袋、防静电海绵、防静电IC包装管、防静电元件盒(箱)、防静电气泡膜和防静电运输车等。这些包装制品除静电屏蔽用静电导体外,多数是用静电耗散材料制成的,也有些是用抗静电材料制作。目的都是对装入的电路或器件及印刷电路起静电保护作用。 (3)防静电地板和台垫
防静电地板和台垫也是静电防护工程中不可或缺的。防静电地板的种类也有多种,按时效性分,有永久性的和临时性的;按材料分有导电橡胶、PVC、导电陶瓷等;按铺设方式分,有地面直接铺设的和架空的活动地板。可根据实际需要和成本决定。如需要在地面走多种电缆、管道的环境(如计算机房)选择架空铺设的活动地板比较好。
防静电台垫主要是防静电复合胶板,主要用于铺垫桌面、流水线工作台面、货架及制做地垫等。材料面层为草绿色,导电物质是抗静电剂;底层为黑色,导电物质是碳黑。 除上述三大类制品外,还有其他一些防静电制品,如防静电电烙铁、防静电座椅、椅套、防静电维修包等。其中防静电烙铁在我们的工作中很常用。一般的电烙铁在焊静电敏感元器件时需要拔掉电源,而防静电烙铁采用直流温压电源,发热元件多选用具有恒温特性、静电电容小的材料,可极大地降低各种干扰杂信号。另外,烙铁还可作静电接地,可进一步消除烙铁头上的各种信号。所以,焊接时无需拔掉电源头。
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2、静电消除器 (消电器、静电中和器或离子平衡器) 静电消除器是防静电材料制品外的又一大类防静电器材,其主要原理是利用高压电场或放射性射线的作用使空气局部电离,造成大量离子和电子对,其中与带电体极性相反的离子(或电子)向带电体趋近并与之发生中和作用,达到消除静电的目的。 四、静电控制工作台
静电防护工作台在静电工作区域能进行修理或处理静电敏感仪器或配件。见图5.10-1 (1)静电防护工作台至少要有接地的传导性的工作台,应该有传导性的电线或导线绳和手腕带连接。接地工作台应该保持清洁,工作台应该用肥皂,水或Spray Nine清洁器或清洁装置清洗干净。用其它的清洁器除去残留的膜,这些膜会降低工作台的导电有效性。
(2)在静电防护区域的地板要铺上耗散性的盖子或垫子。这些区域应该用肥皂,水或SprayNine清洁器或清洁装置清洗。用其它的清洁器除去残留的膜,这些膜会降低工作台的导电有效性。不要在地板盖子或垫子上加上蜡,因为蜡是绝缘体。 (3)在修理的过程中可能需要离子气体吹风机产生静电电荷,此时电荷耗散装置不工作。电离空气经常应用在特殊的修理程序中。需要静电电荷产生器,同时其它的静电耗散装置不工作,此时修理过程中可能用到电离空气吹风机。电离空气的应用会在特殊修理或处理程序中说明。
例如:在装配过程中,工具的把柄和带子带有电荷。用离子风扇吹过工作台表面,通过中和正负离子来完成电荷的消除。离子风扇必须距离装置12~15英寸。风扇必须经过校准。当在ESDS组件上使用带子的时候,必须在使用前先将带子在离子风中放置几秒钟。所有非离子化的风扇度不允许用来吹ESD:工作台和ESDS组件:。
(4)电器设备:所有静电防护区域的电器和机器都要接地,从暴露的金属表面到:工作台的连接电阻不会超过100kΩ。电子设备必须有三相插头。
(5)对测试台的特殊考虑:把静电敏感仪器或组件利测试仪连接或断开前先把电源和电测试信号断开。在激励信号连接上之前接上电源,在激励信号断开后断开电源。
(6)静电产生材料必须放在远离防静电工作台2英尺外。纸和塑料之类的静电产生物应该与ESDS组件保持至少12英寸的距离。个人物品不允许放在静电控制工作台上。毛线衫、外套、工作服等物品都不允放在椅子的靠背上。
(7)在防静电工作台区域不要把未接地手套或桌子当成工作表面或保存区域。 (8)无论任何时候,只要在工作台上操作,就必须将手腕带连入接地插座中。 (9)只有需要使用工具才能放在工作台面上。有塑料把柄的工具必须要经过抗静电处理。 (10)ESD接地连接:在像金属筒、金属爪和香蕉插座之类的合适的连接装置上进行固定,这种固定应该被连接在经过设计的接地点上。接地线终端应用接线片夹接或是锡焊。不建议使用鳄鱼夹。
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