靜電放電(ESD, electrostatic discharge)是電子工業(yè)濟(jì)花代價(jià)的損壞原因之一，影響生產(chǎn)合格率、制造成本、產(chǎn)品品質(zhì)與可靠性、和公司的可獲利潤(rùn)。按照ESD協(xié)會(huì)，專(zhuān)家們估計(jì)對(duì)電子工業(yè)的ESD損壞的實(shí)際成本達(dá)到每年數(shù)十億美元。其它有人估計(jì)，由于ESD的產(chǎn)品損失范圍在8%~33%。
靜電放電(ESD,electrostaticdischarge)是電子工業(yè)濟(jì)花代價(jià)的損壞原因之一，影響生產(chǎn)合格率、制造成本、產(chǎn)品品質(zhì)與可靠性、和公司的可獲利潤(rùn)。按照ESD協(xié)會(huì)，專(zhuān)家們估計(jì)對(duì)電子工業(yè)的ESD損壞的實(shí)際成本達(dá)到每年數(shù)十億美元。其它有人估計(jì)，由于ESD的產(chǎn)品損失范圍在8%~33%。
許多工業(yè)專(zhuān)業(yè)人士知道ESD的來(lái)源和用于控制它的標(biāo)準(zhǔn)方法?？墒?，一個(gè)鮮為人知的潛在來(lái)源是標(biāo)準(zhǔn)PCB和元件的標(biāo)簽，這些標(biāo)簽使制造者能夠跟蹤工作過(guò)程(WIP,workinprocess)，和提供對(duì)生產(chǎn)、修理與保證信息的長(zhǎng)期記錄。
ESD損害的評(píng)估
為了減少ESD損害的潛在可能性，電子制造商和裝配制造商都必須定義和堅(jiān)持一個(gè)特殊級(jí)別的靜電控制。ESD控制級(jí)別可通過(guò)調(diào)查在裝配工藝過(guò)程中的元件和了解其靜電的敏感性來(lái)決定。一個(gè)ESD控制級(jí)別的建立可通過(guò)指出過(guò)程中濟(jì)ESD敏感的元件，然后將環(huán)境來(lái)適合該級(jí)別的可靠性。當(dāng)不知道濟(jì)敏感元件的級(jí)別時(shí)，制造商應(yīng)該堅(jiān)持EIA-625標(biāo)準(zhǔn)，它將ESD保護(hù)的工作站定義為“可靠區(qū)”，或者不包含可能產(chǎn)生高于200伏的放電來(lái)源。一旦定義了極限水平，那么裝配制造商可以檢查由于標(biāo)簽使用造成損害的潛在來(lái)源。當(dāng)觀察到標(biāo)簽產(chǎn)生高于所定義的極限水平的電壓時(shí)，ESD損害可能發(fā)生。
標(biāo)簽怎樣可能引起ESD失效
雖然標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽可能是一個(gè)放電來(lái)源，但靜電耗散性(staticdissipative)標(biāo)簽大大地減少ESD的可能性。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽與靜電耗散型標(biāo)簽的區(qū)別是它們保留在表面的電荷數(shù)量。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽由絕緣材料層所組成，當(dāng)從釋放襯墊(releaseliner)上取下時(shí)，可產(chǎn)生和保持?jǐn)?shù)百甚至數(shù)千伏的電壓。另一方面，靜電耗散型標(biāo)簽改進(jìn)為允許電荷從標(biāo)簽向地耗散。結(jié)果，靜電耗散性標(biāo)簽保持比標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽低得多的電壓，將保留的電壓減少到一個(gè)對(duì)大多數(shù)電子元件都可靠的水平(表一)。
表一、標(biāo)簽從紙質(zhì)與薄膜襯底上撕下的電壓(測(cè)試條件：22°C、66%RH)
樣品 | 標(biāo)簽電壓 | 襯底電壓 |
標(biāo)準(zhǔn)聚酰胺(尼龍)標(biāo)簽在紙質(zhì)襯底上 | -313 伏 | - 10 伏 |
標(biāo)準(zhǔn)聚酰胺(尼龍)標(biāo)簽在薄膜襯底上 | -248 伏 | 310 伏 |
靜電耗散型聚酰胺(尼龍)標(biāo)簽在紙質(zhì)襯底上 | -2 伏 | -4 伏 |
靜電耗散型聚酰胺(尼龍)標(biāo)簽薄膜質(zhì)襯底上 | 1 伏 | -144 伏 |
標(biāo)簽尺寸：1.50"(38.1mm) x 0.25"(6.35mm)
一個(gè)常見(jiàn)的錯(cuò)誤概念是認(rèn)為，利用一個(gè)接地的人來(lái)貼標(biāo)簽將減少由標(biāo)簽引起的ESD失效機(jī)會(huì)?？墒牵瑯?biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽含有絕緣材料，它會(huì)引起電荷保留在標(biāo)簽上，提供接地路徑是無(wú)效的。當(dāng)使用靜電耗散型標(biāo)簽時(shí)，這個(gè)概念仍然保持正確。雖然會(huì)看到重大的改善，但是如果使用標(biāo)簽的人不接地或者如果使用有塑料涂層或其它非導(dǎo)電性工具來(lái)處理標(biāo)簽，靜電耗散性標(biāo)簽將不會(huì)濟(jì)好地發(fā)揮性能。
靜電耗散型標(biāo)簽的替代品
靜電耗散性標(biāo)簽的主要替代品具有幾個(gè)與其有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。制造商可能考慮的一個(gè)選擇是空氣離子發(fā)生器的使用?？諝怆x子發(fā)生器是帶電空氣分子(離子)的來(lái)源。離子發(fā)生器可用來(lái)減少由電子裝配環(huán)境所產(chǎn)生的靜電壓，達(dá)到一個(gè)滿(mǎn)足EIA-625標(biāo)準(zhǔn)要求的水平。
當(dāng)使用離子發(fā)生器時(shí)考慮幾個(gè)問(wèn)題。為了有效工作，必須適當(dāng)放置和利用，對(duì)放電源吹出離子。離子發(fā)生器代表固定資產(chǎn)投資，在許多的工作站可能需要許多臺(tái)來(lái)控制危險(xiǎn)電壓。離子發(fā)生器也應(yīng)該包括在一個(gè)行進(jìn)的ESD審查程序中，定期地確認(rèn)適當(dāng)性能。對(duì)高敏感性元件，離子發(fā)生器和靜電耗散性標(biāo)簽可以結(jié)合使用，對(duì)ESD損害的雙重保護(hù)。
弟二個(gè)靜電耗散性標(biāo)簽的替代是自動(dòng)貼標(biāo)簽。一項(xiàng)研究表明當(dāng)自動(dòng)從釋放襯底上取下時(shí)比手工取下時(shí)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)簽產(chǎn)生較低的電壓。自動(dòng)貼標(biāo)簽還節(jié)省審查時(shí)間、改進(jìn)標(biāo)簽貼放靜度、和減少對(duì)電子產(chǎn)品德手工操作。可是，機(jī)器的成本對(duì)高混合、低產(chǎn)量的公司可能是不合適的，這種公司可能找不到自動(dòng)設(shè)備可以足夠靈活以滿(mǎn)足其全部的貼標(biāo)簽需要。
濟(jì)后一個(gè)替代是標(biāo)準(zhǔn)紙標(biāo)簽，它代表靜電耗散性標(biāo)簽的一個(gè)分類(lèi)。雖然通常不把它看成靜電耗散型標(biāo)簽，但標(biāo)準(zhǔn)紙標(biāo)簽在典型的室內(nèi)濕度水平具有耗散特性，產(chǎn)生比標(biāo)準(zhǔn)膠片標(biāo)簽較小的電壓。產(chǎn)生的電壓決定于環(huán)境的濕度水平；低至中等電壓的產(chǎn)生通常是在50%的相對(duì)濕度(RH)的典型的室內(nèi)濕度水平上觀察到的。可是，標(biāo)準(zhǔn)紙標(biāo)簽傾向于在低濕度水平(小于30%RH)上保持電荷。標(biāo)準(zhǔn)紙標(biāo)簽將經(jīng)受不住高溫和摩擦的環(huán)境，因此，它們通常不是實(shí)施WIP跟蹤的裝配制造商的一個(gè)選擇。
