电子元器件库房的静电防护管理

杨照慧

（中电天奥有限公司，四川 成都 610036）

引言

静电放电是一种常见的自然现象，在日常生活和工作中，只要有活动，就有发生因接触、分离、摩擦等活动产生静电的可能。大部分时候静电看不见，摸不着，且瞬间发生，人体能够感受到的静电放电已经超过3 000 V，能够看见的静电放电甚至高达5 000 V，而我们经常使用的CMOS集成电路能够承受的静电击穿电压在80～100 V，VMOS器件的击穿电压在15～30 V，我们在运输、存储、分发操作过程中所产生的静电电压远远超出器件所能承受的击穿电压，如不加以防护，定会造成静电放电敏感（缩写为ESDS）器件被击穿或损伤[1]。

库房在生产环节中承担着元器件到货开包点检、中转运输、入库、存储、分发包装和出库的职责，是与元器件接触最多的场所，在操作过程中必定会有分离、磨擦等产生静电损伤的可能，只有认识到静电的危害，控制静电放电，做好预防措施，保护好敏感器件，才能尽可能地减小损失。本文对本单位在库房静电防护建设及静电防护管理方面的经验做一些分享。

1 元器件库房静电的来源及危害

1.1 元器件库房静电的主要来源

元器件库房内的设施设备的运行，库房内空调出入气口空气的流动，库房中有人员的走动、座椅移动、包装箱的拆分、元器件入柜、分装、齐套、配送、转运和出入库等活动，这些活动都是产生静电的主要来源[2]。

1.2 静电对元器件的危害

静电引起的故障多是偶发性的，重复性不强，一般是随机性故障，静电损伤隐蔽又复杂，因此，难于找出其真正的诱发原因。静电损伤造成的元器件失效有立即失效和潜在失效两种形式，90%是潜在失效，潜在失效具有隐蔽性与延续性，难以发现，经过时间积累才会完全失效，常常导致装配后、调试过程或试验过程中、甚至最终交付用户使用时发生故障，造成返工返修，归零等严重后果，无论是立即失效还是潜在失效，给企业造成经济损失、危害极大。认清静电对元器件的危害和静电防护的重要性，有效地开展静电防护工作。

2 库房内静电防护管理及措施

静电不可能完全杜绝，那就做好静电防护措施，静电防护的目的是预防和消除静电危害，找到静电的来源，控制静电放电，切断静电传播路径或抑制静电产生，消除静电的聚集，做好静电敏感器件的保护，提高人员的静电防护意识，与静电和谐共处[3]。静电防护的管理要求与技术措施缺一不可，相辅相成，首先识别库房的静电防护需求，建设符合静电防护等级的库房环境，做好库房内设施、设备和人员的接地，其次是做好敏感器件的包装运输和人员管理等。优良的储存环境，极高的防护意识，都是非常重要的。

2.1 库房静电防护需求识别

识别的目的是在进行有效防护的同时，不过分夸大危害，过度采取防护措施，浪费资源、消耗人力，因此在防护中对静电敏感器件、处置过程、处置区域及其所需操作人员进行识别，有的放矢，缩小范围，精准防控[4]。

元器件敏感度的识别，参照国家相关标准，并根据本单位科研生产使用元器件范围，对所使用器件的静电敏感度进行识别，并将识别结果传递给需要处置和接触ESDS产品的相关工作人员。处置过程识别，对库房有静电防护要求的过程包括到货包装箱的拆分、元器件点检、入柜、元器件分装、齐套、配送、运输等活动环节，必须对所有相关流程进行识别，并作相应要求。处置区域识别，用黄黑相间斜条纹标识出库房元器件存储、分发、齐套、交接等处置区域（划为EPA），与工作无关的绝缘物品应撤离出EPA，因工作所需的绝缘物品，应保证与静电敏感器件隔开30 cm以上的距离或启用离子风机中和静电荷。人员识别，识别出日常工作需进入库房EPA内处置ESDS产品的操作人员，经过静电防护培训和考核，并按相关要求执行库房内的工作。

2.2 库房环境建设

按静电防护管理体系文件中Ⅰ类静电防护区域建设元器件库房，库房入口设置风淋系统，保证库房的洁净度，配置人体静电综合测试仪和静电泄放球，从入口处消除静电[5]；划定防静电工作区（缩写为EPA）和人员活动通道，配置相应的设施、设备、监视测量仪器、服装、推车、工具、包装箱及包装袋等，铺设防静电材料的地面和台面并良好接地；按照静电防护管理体系文件的相关要求检测、验收合格后投入使用。

库房内环境的洁净度和温湿度是影响库房产生静电多少的重要因素。库房内温湿度对静电的产生有很大的影响，特别是冬天干燥易起静电，按库房内温湿度的控制要求，室内相对湿度应保持在45%～60%，一般不应超过30%～70%，温度控制在18～28℃范围内。

2.3 库房接地系统建设

消除静电最好的方法是接地，做好库房内设施、设备和人员的接地，使带电物体的静电荷得以顺利释放，避免静电聚积，安全可靠的接地系统是静电防护重要保障，注意做好以下几点：库房内所有设施、设备、仪器、地面、桌面、货架、旋转货柜、防潮柜、监测设备、腕带系统、离子风机等都必须良好接地，必须请专业团队做好大系统、小系统接地工作，注意防静电接地系统和电源接地系统分开等；库房内的推车和座椅的轮子、台面胶垫、周转箱、包装袋等都必须采购用耗散材料或导电塑料、导电橡胶制成的防护产品；库房内的货架、推车和工作台面都必须铺设防静电胶垫，并能够良好接地；库房内的所有人员的防静电工作服、鞋、帽，防静电手套、指套、镊子、工具、腕带等能够良好接地或导流，如图1、图2所示。

2.4 元器件包装运输管理

元器件中转、入库、齐套、分发、包装、与生产加工部门交接器件等过程，都涉及到元器件的包装问题，因此要注意以下几点：ESDS产品存储和分发必须装入可全封闭的防静电屏蔽袋或防静电容器内；在库房内部周转，必须使用防静电材料制作的托盘或容器，只要ESDS产品离开防静电工作台，必须使用防静电材料制作的周转容器（防静电袋、集成电路包装管、盒或周转箱等）。ESDS产品、半成品、成品组装件均应装入全封闭的防静电屏蔽袋或防静电容器内保存，应放入防静电包装箱并用防静电推车等多重防护措施进行周转；防静电包装袋原则上不重复使用，如确需重复使用的，使用前必须检查，保证其完好才可使用；不得使用破裂、粉化、脱落、有腐蚀性的防静电包装袋，如图3~图5所示。

2.5 库房人员管理

当库房环境、设施、设备、接地等一切硬件就绪进入日常工作时，库房内最大的危险源就是人，人在库房走动、分发器件、出入库交接等活动都会产生静电，人的防静电意识高低，防静电服装、鞋帽穿戴是否正确，防静电手腕佩戴是否正确等等，都决定库房内能否做好静电防护的关键，因此，人的防静电意识的培养必须放在首位，对于库房人员管理做好以下几点：制订防静电管理制度，指定EPA管理员，做好防静电宣传与长期培训工作；库房工作人员需经静电防护知识教育和培训，考核合格后才能上岗；做好库房环境、设施、设备、接地、温湿度的日常监测和记录，发现故障随时报修；工作人员在进入EPA时必须正确穿着防静电工作服、帽和防静电鞋，进入后如果在工作台前或固定工位上工作时，必须正确佩戴防静电腕带，并确保接地良好；学习和识别常用静电敏感器件的型号、标识方法、保护常识和电子元器件库房应知应会知识[6]；保证静电敏感器件在存储、发放和周转过程中采取防静电保护措施，绝对禁止裸手接触ESDS产品；管理好外来人员，确需进入库房时，库房EPA管理员必须指导其正确穿着防静电工作服、鞋、帽，并告知相关静电防护注意事项，全程陪同，如图6~图8所示。

3 应用效果

本单位2015年底静电防护管理体系建立至今，随着硬件设施的建立和完善，人员意识逐步提高，对功放管损伤率、元器件返修率、印制板组件返修率、单张印制板元器件更换率等关键指标进行全方位统计分析，发现各关键指标均呈逐年下降趋势，失效分析数据表明电子产品静电损伤质量问题呈逐年下降趋势，据2019年统计数据，元器件更换率从2014年的0.039 8%下降至0.017 6%，其中0级静电敏感器件功放管损伤率也从2015年的3.42%下降至0.09%。这与本单位近年来的质量管控力度加大、精益生产管理强力推进以及全面静电防护体系环境建设和实施等整体水平共同提升分不开，元器件库房作为电子设备生产环节中的重要场所，全流程静电防护工作至少为质量提升和器件损伤率降低提供了一定的支撑，如图9、图10所示。

4 结语

静电与我们长期共存，不可能彻底消失，在电子行业，随着芯片集成度越来越高，静电损伤成为影响产品质量稳定性和可靠性的关键因素之一，静电防护对电子产品的使用寿命至关重要，静电损伤和静电击穿带来的危害和损失巨大，但只要采取正确有效的预防方法、控制措施和消散渠道，将静电带来的危害减小到最低程度，尽量避免静电损伤，静电也在我们掌控之中。