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1、I目目 录录摘 要.1第 1 章 绪 论.21.1 课题的来源及应用.21.2 静电防护研究的进展.31.3 本课题的研究工作.5第 2 章 静电产生的原理及对电子产品的危害.72.1 静电的产生.72.2 静电放电对电子产品的危害.82.3 电子元器件静电放电损伤失效机理.102.4 静电敏感器件（ESDS）的分类.122.5 人体静电.13第 3 章 数字机顶盒生产中的静电防护硬件系统.153.1 数字机顶盒静电防护的基本原则.153.2 生产车间环境 ESD 的防护.153.3 防静电工作区.163.4 人体静电防护.16第 4 章 数字机顶盒生产中静电防护工艺管理体系.194.1 防静
2、电工作区人员的控制要求.194.2 静电敏感器件的管理及过程控制.194.3 器材采购及库存的防静电控制.20总 结.21致 谢.22参考文献.23第 1 页摘 要随着科学技术的飞速发展，微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，对静电放电造成的危害越来越深刻。对电子产品生产企业而言，静电防护系统是企业生产系统的基础性工程，它是产品高可靠性的保障。作为生产管理者和工程技术人员，不仅要把静电防护设计到产品上，还必须在生产过程中建立一套完善并切实可行的静电防护系统。通过采取有效的的工艺手段，控制和防止静电危害，最大限度的减少静电造成的损失。本课题以有线电视数字机顶盒生产的静电防护工程实践为例，从技
3、术和工艺的角度，系统分析了静电产生的原理、静电对电子工业的危害形式、人体静电和静电防护的研究进展，较详细的研究了有线电视数字机顶盒生产的工艺流程和静电防护需求，在设计环节就提出了基于有线电视数字机顶盒生产过程的 ESD 防护系统。通过大量的模型实验和现场测试，就静电敏感器件的分类及处理方法、生产车间环境ESD 的防护、人体静电防护、建立防静电工作区（EPA)、静电防护接地系统、防静电材料和器具选用和设备仪器的防静电措施进行了研究。形成了基于有线电视数字机顶盒生产过程的静电防护的硬件系统和工艺管理技术文件。关键词 静电；防静电工作区；接地；离子中和第 2 页第 1 章 绪 论1.11.1 课题的
4、来源及应用随着科学技术的飞速发展，微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，对静电放电造成的危害认识越来越深刻。对电子产品生产企业而言，静电防护系统是企业生产系统的基础性工程，它是产品高可靠性的保障。作为生产管理者和工程技术人员，不仅要把静电防护设计到产品上，还必须在生产过程中建立一套完善并切实可行的静电防护系统。本论文研究的课题即来源于某有线电视数字机顶盒整机生产的静电防护需要，主要从技术和工艺的角度，系统研究静电的产生原理，并通过一定的实验过程，建立适于有线数字机顶盒生产的静电防护体系，最大程度减少生产过程中因静电造成的损坏，确保产品质量。1.1.11.1.1 静电防护概述静电是一种处于相
5、对稳定状态的电荷。静电可由物质的接触与分离、静电感介质极化和带电微粒的附着等物理过程而产生。静电防护是指为了避免或减少由于静电放电对静电敏感器件造成的损害，在生产过程中有针对性地对静电敏感器件实施保护的措施。随着科学技术的不断发展及微电子技术的迅猛进步，微电子器件（即静电敏感元器件）在电子产品中获得广泛运用，鉴于微电子器件对静电的敏感性，静电放电是电子产品制造业的不可忽视一大公害，并随技术及产品的发展而愈加普遍。电子产品设计的小型化、高集成化，相应的加工技术不断发展，加工对象日趋微、细、精、薄；静电放电可以造成电子器件的物理损坏，更为普遍的现象是造成器件的损伤，而不是直接损坏。被静电损伤的器件
6、并不立即出现故障，而是性能有轻微的衰弱或改变，但是以后抵抗静电和其他意外事件的能力大大降低，使产品可靠性出现问题。为确保微电子器件在生产、安装和整机工作时的可靠性，必须在各个环节对其采取静电防护技术措施，以保证产品的高可靠性。第 3 页1.1.21.1.2 静电防护的主要技术要求由上（1.1.1）论述可知，静电源于各种活动的物理过程之中且不可避免，只要静电敏感器件存在，静电的防护也就不处不在，并对静电的防护提出了严格的技术要求：（1）抑制静电的产生。要求通过控制静电敏感器件的储运、操作的环境，控制人体带电、采用防静电材料的器材和操作工艺，尽量减少静电产生的可能或控制静电产生的量。（2）控制静电
7、荷的积累，减少和消除静电荷。静电的产生是一定会发生的，要求采取一些措施尽快减少和消除静电荷，以控制静电荷的积累，降低静电电位。（3）减少静电危害，采取一些技术和工艺手段，使静电放电造成对静电敏感器件的损害要尽量的减少。（4）建立静电防护管理系统。要求通过对操作和管理人员的培训，使静电防护除了硬件的保障之外，更要从工艺管理的角度去保证静电器件在生产的各环节都处于保护之下。1.21.2 静电防护研究的进展静电防护的研究是从静电学开始的，它是研究静电的作用及其所呈现的有关现象的学科。它既包括静电的发生和消除以及静电能的转化规律也包括对静电的合理利用和静电危害的有效防护。1.2.11.2.1 国内外对
8、静电防护研究情况20 世纪 60 年代后期，由于半导体技术的发展及集成电路的出现和广泛应用，特别是 MOS 器件的加工工艺逐渐成为主导加工技术，使器件的集成度得到了极大的提高，同时也导致器件对静电的影响十分敏感。静电对电子产品的危害引起关注的首先是从军事领域开始的。20 世纪 70 年代，美国国防部组织专家对电子产品的静电防护问题展开研究和总结，并于 1980 年 5 月发布了 MIL-STD-1686电气、电子零件、组件和设备（不包括电引爆装置）静电放电控制大纲和 MIL-HDBK-263电气、电子零件、组件和设备（不包括电引爆装置）静电放电控制手册两项标准，把对电子产品的静电防护控制措施的
9、要求进行了标准化和规范化。1984 年国际电工委员会发布了 IEC801-219847工业过程测量和控制设备：电磁兼容性、静第 4 页电放电要求标准。1992 年我国也发布了与 IEC8001-2(1984)同名等效的GB/T13926.2-92 国家标准。1993 年，以 MIL-STD-1686A(1998)为参考文本的国家军用标准 GJB1649-93电子产品防静电放电控制大纲出台，这表明了我国对电子产品的静电防护研究已进入相对成熟的工程实践阶段。1.2.21.2.2 静电防护的基本方法在电子产品生产、装配、存储、运输、使用过程中，不产生静电是不可能的，但产生静电并非危险所在，危害在于静
10、电积累，以及由此产生的静电感应、吸附和放电（ESD)。1.静电耗散及泄露将生产环境和各操作过程中产生的静电迅速耗散，以及泄漏是防止静电危害行之有新途径的方法之一。静电耗散及泄漏是将电子生产用的各类用品(装备）用 ESD防护材料来制备，当因各种原因在其上产生静电时，通过静电消散使其不能用品某点或某区域的积累，降低单位面积的静电电量，从而引起降低静电电位作用防止静电放电发生。静电泄漏是将带电体上的电荷通过内部或其表面等途径，而使之部分或全部消失的现象。静电耗散及泄漏一般要求各类 ESD 防护用品要与大地之间进行电气连接，将上述物体积累或感应的静电泄放到大地。2.静电中和静电中和是将带电体上的电荷与
11、其内部和外部相反符号的电荷（电子或离子）的复合而使所带静电荷部分或全部消失的现象。静电中和是消除静电的重要措施之一，绝缘体往往是易产生静电，对绝缘体静电的消除，用泄漏接地方法是无效的，通常采用的方法是离子中和，即在工作环境中用离子风机等。3.静电屏蔽与接地静电屏蔽与接地通常用于对高压电源产生的静电场屏蔽，某些第三电路的屏蔽，从而避免电场对 SSD 和 SSD 组件的感应及静电放电的说生。静电屏蔽分为主动屏蔽和被动屏蔽：通常将静电场封闭在屏蔽体内为主动屏蔽，其静电效果与接地有很大的关系；而将静电场屏蔽在屏蔽体外为被动屏蔽。如电子设备接地为主动屏蔽，静电屏蔽包则为被动屏蔽的典型应用。第 5 页接地
12、的作用就是提供一条静电泄放的通路，保证所有的物体都与大地相连，相互之间可能产生的点位差最小。泄放与接地的特殊情况：当 ESD 防护材料的面积足够大，而且对大地的电容量也很大，当少量的静电荷泄放其上时，对 SSD 器件不会造成损坏。所以在某些情况下，可将表面积非常大的 ESD 防护材料视为一悬浮接地。即使不直接接地也不会对SSD 器件造成损坏。软接地：地线串接阻值较高的电阻器后再与大地相连。软接地的目的在于将对地电流限制在人声安全范围之下（5mA） 。硬接地：将地线直接接地或通过一低电阻接地。硬接地用于静电屏蔽或仪器设备、金属体接地。4.环境增湿环境相对湿度增加，则非导体材料（衣服、工作台等）表
13、面的电阻减小，使物体累计的静电荷可以更快的泄露。一般情况，用增湿法消除静电的效果是很明显的。为对静电达到最佳的控制，环境相对温度应保持在 65%-70%以上。但是在电子工业中，提高湿度这种方法并没有得到广泛应用，因为湿度过高会使工作人员感觉不适，而且会使设备生锈和材料受到损害。另外，对于面积较大的工作场所，增湿则需要很大的费用。1.2.31.2.3 有线电视数字机顶盒生产的静电防护随着国家数字电视整体平移的推进，数字机顶盒进入千家万户，作为家庭信息终端，数字机顶盒必须具有高可靠性。数字机顶盒中大量采用了当今最先进的微电子芯片，其生产过程中的静电防护极其重要，目前的工艺只局限于局部的静电防护措施，还没有较为完备的防护体系，导致机顶盒出现故障隐患。必须在其生产过程中建立一套系统的将静电防护工艺体系，以保障其质量。1.31.3 本课题的研究工作本课题根据静电防护技术要求，主要从技术和工艺的角度，系统研究静电的产生原理，并通过一定的实验过程，建立适用于有线电视数字机顶盒生产的静电防护体系，最大程度减少生产过程中因静
