静电放电(ESD, electrostatic discharge)是电子工业济花代价的损坏原因之一,影响生产合格率、制造成本、产品品质与可靠性、和公司的可获利润。按照ESD协会,专家们估计对电子工业的ESD损坏的实际成本达到每年数十亿美元。其它有人估计,由于ESD的产品损失范围在8%~33%。
静电放电(ESD,electrostaticdischarge)是电子工业济花代价的损坏原因之一,影响生产合格率、制造成本、产品品质与可靠性、和公司的可获利润。按照ESD协会,专家们估计对电子工业的ESD损坏的实际成本达到每年数十亿美元。其它有人估计,由于ESD的产品损失范围在8%~33%。
许多工业专业人士知道ESD的来源和用于控制它的标准方法。可是,一个鲜为人知的潜在来源是标准PCB和元件的标签,这些标签使制造者能够跟踪工作过程(WIP,workinprocess),和提供对生产、修理与保证信息的长期记录。
ESD损害的评估
为了减少ESD损害的潜在可能性,电子制造商和装配制造商都必须定义和坚持一个特殊级别的静电控制。ESD控制级别可通过调查在装配工艺过程中的元件和了解其静电的敏感性来决定。一个ESD控制级别的建立可通过指出过程中济ESD敏感的元件,然后将环境来适合该级别的可靠性。当不知道济敏感元件的级别时,制造商应该坚持EIA-625标准,它将ESD保护的工作站定义为“可靠区”,或者不包含可能产生高于200伏的放电来源。一旦定义了极限水平,那么装配制造商可以检查由于标签使用造成损害的潜在来源。当观察到标签产生高于所定义的极限水平的电压时,ESD损害可能发生。
标签怎样可能引起ESD失效
虽然标准标签可能是一个放电来源,但静电耗散性(staticdissipative)标签大大地减少ESD的可能性。标准标签与静电耗散型标签的区别是它们保留在表面的电荷数量。标准标签由绝缘材料层所组成,当从释放衬垫(releaseliner)上取下时,可产生和保持数百甚至数千伏的电压。另一方面,静电耗散型标签改进为允许电荷从标签向地耗散。结果,静电耗散性标签保持比标准标签低得多的电压,将保留的电压减少到一个对大多数电子元件都可靠的水平(表一)。
表一、标签从纸质与薄膜衬底上撕下的电压(测试条件:22°C、66%RH)
样品 | 标签电压 | 衬底电压 |
标准聚酰胺(尼龙)标签在纸质衬底上 | -313 伏 | - 10 伏 |
标准聚酰胺(尼龙)标签在薄膜衬底上 | -248 伏 | 310 伏 |
静电耗散型聚酰胺(尼龙)标签在纸质衬底上 | -2 伏 | -4 伏 |
静电耗散型聚酰胺(尼龙)标签薄膜质衬底上 | 1 伏 | -144 伏 |
标签尺寸:1.50"(38.1mm) x 0.25"(6.35mm)
一个常见的错误概念是认为,利用一个接地的人来贴标签将减少由标签引起的ESD失效机会。可是,标准标签含有绝缘材料,它会引起电荷保留在标签上,提供接地路径是无效的。当使用静电耗散型标签时,这个概念仍然保持正确。虽然会看到重大的改善,但是如果使用标签的人不接地或者如果使用有塑料涂层或其它非导电性工具来处理标签,静电耗散性标签将不会济好地发挥性能。
静电耗散型标签的替代品
静电耗散性标签的主要替代品具有几个与其有关的优点与缺点。制造商可能考虑的一个选择是空气离子发生器的使用。空气离子发生器是带电空气分子(离子)的来源。离子发生器可用来减少由电子装配环境所产生的静电压,达到一个满足EIA-625标准要求的水平。
当使用离子发生器时考虑几个问题。为了有效工作,必须适当放置和利用,对放电源吹出离子。离子发生器代表固定资产投资,在许多的工作站可能需要许多台来控制危险电压。离子发生器也应该包括在一个行进的ESD审查程序中,定期地确认适当性能。对高敏感性元件,离子发生器和静电耗散性标签可以结合使用,对ESD损害的双重保护。
弟二个静电耗散性标签的替代是自动贴标签。一项研究表明当自动从释放衬底上取下时比手工取下时标准标签产生较低的电压。自动贴标签还节省审查时间、改进标签贴放静度、和减少对电子产品德手工操作。可是,机器的成本对高混合、低产量的公司可能是不合适的,这种公司可能找不到自动设备可以足够灵活以满足其全部的贴标签需要。
济后一个替代是标准纸标签,它代表静电耗散性标签的一个分类。虽然通常不把它看成静电耗散型标签,但标准纸标签在典型的室内湿度水平具有耗散特性,产生比标准胶片标签较小的电压。产生的电压决定于环境的湿度水平;低至中等电压的产生通常是在50%的相对湿度(RH)的典型的室内湿度水平上观察到的。可是,标准纸标签倾向于在低湿度水平(小于30%RH)上保持电荷。标准纸标签将经受不住高温和摩擦的环境,因此,它们通常不是实施WIP跟踪的装配制造商的一个选择。