作者：邱华盛
出版社：电子工业出版社
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现代电子装联环境及物料管理试读：
前言
随着现代社会需求的多样化，人类物质生活变得多姿多彩，电子产品的个性化、集成化、便携化、低成本成为新的发展趋势，也必然导致轻、薄、短、小、特等电子封装技术及其组装工艺成为行业新的需求，而这些技术的实现，也对其应用的工作环境与物料管理提出了更高的技术要求。
现代电子制造企业通过计划、实施、控制与协调等手段，对生产环境的控制，物料的采购、运输、验收、入库、仓储、配送、插件和贴装、焊接、测试、包装、出货、信息等环节进行系统整合，实现以最低的成本为用户提供优质产品和多功能、一体化综合服务。
产品的制造工艺过程由工序、工步及若干个质量控制节点所构成。为获得最高的良品率，按照预定的工艺技术要求和工艺窗口设计，对每个节点参数进行全面的科学控制，使产品的整个生产链都处于工艺受控状态，总称为工艺过程控制。生产过程的每个环节都要严格按照其对应的工艺技术规范进行管理，确保过程受控。而对电子装联环境与物料管理进行管控就是最为基础和重要的手段。
显然，工作环境与物料管理的失控，在很大程度上可以映射到工艺过程控制上的失控，其后果将危及产品组装质量的劣化和不可控。它不仅带来制程缺陷率的上升，而且还将导致产品生产质量的全面下降甚至降低产品可靠性，造成人身财产安全和经济损失。例如，在第一艘阿波罗载人宇宙飞船中，由于太空船内长达50km电线的某处产生的火花造成起火，导致爆炸，使三名宇航员丧生；在火药制造过程中，由于静电放电（ESD），造成爆炸伤亡的事故也时有发生；某公司提供不符合欧盟限制物质管控规定的生产材料而导致巨额经济赔偿；等等。
作为企业办学的一种尝试，中兴通讯股份有限公司利用自身强大的电子装联技术资源，出人才、出资金、出设备、出实验场地，组织一批电子装联工艺技术骨干专家，将电子装联领域涉及的各项工艺技术以及工程师们宝贵的实践经验总结成为“现代电子制造系列丛书”，既可作为中兴通讯电子制造职业学院的教材用书，也可作为广大从事电子制造工程技术人员的参考读物。
本书是中兴通讯股份有限公司与电子工业出版社合作出版的“现代电子制造系列丛书”中的一册，内容分为电子装联环境和物料管理规范两大部分。电子装联环境管理部分介绍了现代电子装联物理环境、静电防护、7S、绿色环保法规的相关要求，并通过案例说明环境管理失控所带来的产品质量缺陷及其影响。物料管理规范部分介绍了整个电子装联所涵盖的元器件、印制板及相关辅料在入库、储存、配送、应用等环节的操作技术管理要求。
本书在编写过程中，得到了中兴通讯股份有限公司执行副总裁邱未召先生、制造中心主任董海先生及副主任丁国兴先生、中兴通讯电子制造职业学院院长樊融融研究员、制造中心汪芸部长的关怀与帮助，工艺研究部总工程师刘哲、工艺专家贾忠中为本书提供了许多技术指导，王丽明女士对本书进行了校稿工作，在此一并表示感谢。
本书在编写过程中，参考了许多国内外公开发表的文献资料和编者在一些技术讲座中所收集的资料，并在书中直接引用了相关图片、数据等内容，在此向原作者表示敬意和感谢。 限于编者水平有限，本书无论是在体系结构还是具体内容上都难免存在错误和不足，恳请各位读者和专家批评指正。
对本书的意见请反馈至qiu.huasheng@zte.com.cn。编著者2015年12月于中兴通讯股份有限公司第1章现代电子装联的绿色环保要求
本章要点
概述
环保法规要求
环保标识要求
绿色环保要求的实施方法1.1 概述
随着人们对环保的重视，保护地球环境，推行可持续发展已经成了各国的共识。欧洲、北美、澳大利亚、日本等发达国家的电信客户都有环保采购要求，符合环保要求已经成为市场准入条件。
有害物质的使用对地球和人类造成了各种危害，地球已经不堪重负。首先了解一下常见的有害物质及其危害。
1.第一类有害物质——镉
在所有的金属元素中，镉是对人体健康威胁最大的有害元素之一。镉对人体组织和器官的危害是多方面的，主要是对肾脏、肝脏的危害，镉会导致一种奇怪的疼痛病。
1955年，在日本神通川沿岸的一些地区由于水被重金属镉污染，出现了一种怪病，人的骨骼软化，身体萎缩，骨骼出现严重的畸形，严重时，一些轻微的活动或咳嗽都可以造成骨折。最后，病人饭不能吃、水不能喝，卧床不起，呼气困难，病态十分凄惨，最终在极度疼痛中死去。图1.1为镉中毒示例。;图1.1 镉中毒
2.第二类有害物质——铅
铅是一种对神经系统造成伤害的重金属元素。重度铅中毒会导致儿童成为低能儿甚至死亡。2009年8月15日，陕西省凤翔县遭遇“儿童铅中毒事件”，最后确认731名受检儿童中，615名血铅超标，其中166名中、重度铅中毒儿住院接受免费的排铅治疗，如图1.2所示。;图1.2 铅中毒
3.第三类有害物质——汞
汞污染会造成水俣病，实际为有机汞中毒。汞中毒会导致记忆力减退、注意力不集中、全身乏力等，患者手足协调失常，甚至步行困难、运动障碍、弱智、听力及言语障碍、视野缩小；重者会出现神经错乱、思觉失调、痉挛，最后死亡。发病起三个月内约有半数重症者死亡，怀孕妇女也会将这种汞中毒带给腹中胎儿，损害胎儿智力，造成弱智，如图1.3所示。;图1.3 汞中毒
4.第四类有害物质——六价铬
六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物。皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗传性基因缺陷；吸入可能致癌，致癌部位主要是肺。对环境有持久危害性。如图1.4所示为六价铬致肺部病变示例。;图1.4 六价铬致肺部病变
5.第五、六类有害物质——聚溴联苯（PBB）、聚溴二苯醚（PBDE）
PBB和PBDE的沉积可产生神经毒性，导致肝、神经、甲状腺、荷尔蒙紊乱和使胎儿畸形等危害。1.2 环保法规要求1.2.1 欧盟法规
1WEEE及RoHS指令
2003年2月13日，欧盟发布了《关于报废电子电气设备指令（Waste Electrical and Electronic Equipment，WEEE）》（2002/96/EC）、《关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令（Restriction of Hazardous Substances，RoHS）》（2002/95/EC）两项指令，RoHS指令要求2006年7月1日起在欧洲市场销售的电子产品必须为无铅的电子产品。WEEE指令规定2005年8月13日开始实行回收法规。
1）WEEE指令规定纳入报废回收管理的产品
WEEE指令规定纳入报废回收管理的产品有以下10大类145种。
1类：大型家用器具（冰箱、微波炉、空调装置等18种产品）。
2类：小型家用器具（吸尘器、缝纫机、钟表等30种产品）。
3类：IT和远程通信设备（集中数据处理设备、个人计算机、电话机、通信设备、用户终端系统等21种产品）。
4类：用户设备（电视机、录音机、音乐设备等8种产品）。
5类：照明设备（荧光灯，高、低压钠灯，家用电灯泡，照明控制设备等9种产品）。
6类：电气和电工工具（钻孔机、焊接机具、割草机具等26种产品）。
7类：玩具、休闲和运动设备（图像游戏、带电子或电气组件的运动设备等6种产品）。
8类：医用设备（放射治疗设备、透视仪等14种产品）。
9类：监视和控制设备（自动调温器、烟雾探测器等8种产品）。
10类：自动分配机（热饮料自动售货机、自动取款机等5种产品）。
2）RoHS指令规定限制使用的六种有害物质
RoHS指令规定限制使用的六种有害物质是铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚（PBDE）、聚溴联苯（PBB）。
限制使用这些有害物质的电子电气产品范围也十分广泛，包括上述1～7类和10类产品以及家用电灯泡等。
在RoHS指令中未包含的六大禁用物质限值已由欧盟技术发展委-6员会（TAC）给出，其中镉的建议最大限值为0.01%=100×10（依照欧盟镉指令91/338/EEC）；其他禁用物质（铅、汞、六价铬、聚溴二苯醚（PBDE）、聚溴联苯（PBB））最大限值则为0.1%，等于1000×-610，这些限值适用于所有电子电气设备零件（除非是豁免项目）。RoHS对有害物质的最大浓度要求参见表1.1。表1.1 RoHS对有害物质的最大浓度要求
2.EUP指令及REACH法规
1）EUP指令
EUP指令（Energy-Using Product）耗能产品指令，全称是“关于制定能耗产品环保设计要求框架的指令”。由欧洲议会和欧盟理事会于2005年7月6日正式发布，于2005年8月11日正式生效，欧洲共同体各成员国在2007年8月11日前完成符合本指令所需的国内立法及行政规定后正式实施。其要求范围内产品CE认证合格标识并出具合格证明，方可投放市场或投入使用。欧盟EUP指令的核心在于为产品的环境化设计建立框架，而环境化设计的目的在于使产品在其生命周期内的成本和环境影响最小化，提高资源利用率，以尽可能少的材料和公用事业来提供尽可能多的产品和服务，同时减少污染和浪费。
2）REACH法规
REACH法规是指关于化学品注册、评估、授权、许可和限制的欧盟理事会法规，2008年6月1日生效。2011年3月，REACH已经公布了46种高度关注物质（SVHC）；这46种SVHC含量超过0.1%，则需要向客户和消费者提供物品的安全使用信息。到目前为止，SVHC种类已经有53种，后续会陆续增加。1.2.2 中国法规
为应对欧盟这两项指令，原信息产业部于2006年2月发布了由国家发展与改革委员会、环境保护部等七部委联合会签的《电子信息产品污染控制管理办法》（以下简称《管理办法》），并于2006年2月28日正式颁布，2007年3月1日施行。该《管理办法》共分为四章二十七条，从电子信息产品生产时产品及包装物的设计、材料和工艺的选择、技术的采用，标注产品中有毒有害物质的名称、含量和可否回收利用、电子信息产品环保使用期限，以及电子信息产品生产者、销售者和进口者应负的责任等方面做出了具体规定。《管理办法》确定了对电子信息产品中含有的铅、汞、镉、六价铬、聚溴联苯（PBB）和聚溴二苯醚（PBDE）等六种有毒有害物质的控制采用目录管理的方式，循序渐进地推进禁止或限制其使用。《管理办法》涉及的产品包括：电子通信、广播电视、计算机、家用电子等10类产品。《管理办法》是中国第一部针对电子信息产品的“环保法令”。政府通过规范市场准入，不符合环保规定的电子产品将无法上市。
对于已经实施的RoHS指令，我国曾正式发布了首批针对欧盟RoHS指令的6项检测方法标准，目前相关标准已经增加到15项，成为国际上首批发布的有关应对欧盟RoHS指令的标准。新标准已于2006年1月18日起实施。1.2.3 日本、美国、韩国等国家法规
日本1998年通过了“家用电子产品回收法”，规定必须回收家用电子设备里所用的铅。实施这一法律的结果是许多日本电子公司纷纷宣布自愿减少或消除在焊接中使用铅的计划。
美国、加拿大、澳大利亚、韩国等国家也相继发布了相关的有害物质控制等环保指令。1.3 环保标识要求
环保标识有很多种，每个标识都有很多表示方法，下面列举的仅是常用的、代表性的环保标识。
1. 绿色产品
电子信息产品中不含或含有限量以下有毒有害物质或元素（未包含RoHS豁免物质）。如图1.5所示为绿色产品标识。;图1.5 绿色产品标识
2. 有害电子产品
若产品中含有有毒有害物质或元素，应选择该图进行标识，10为环保使用期限，仅作示例，并应在产品说明书中提供所含有毒有害物质的名称及含量。如图1.6所示为有害电子产品标识。;图1.6 有害电子产品标识
3. 无铅产品
产品符合RoHS指令且产品制程采用无铅焊焊接工艺的产品，业界一般采用如图1.7所示作为无铅产品标识，也称为Pb Free或RoHS 6 of 6，主要为电子消费类产品使用。;图1.7 无铅产品标识
4.RoHS产品
产品符合RoHS指令，包含了RoHS指令豁免的服务器、通信基础设备等产品中使用焊料里的铅，产品可以采用有铅焊焊接，业界一般采用如图1.8所示作为RoHS产品标识，一般也称为RoHS 5 of 6，主要为服务器、通信产品等使用。
5.REACH产品
符合REACH规定的SVHC含量在规定范围内的产品，一般采用如图1.9所示作为REACH产品标识。;图1.8 RoHS产品标识;图1.9 REACH产品标识1.4 绿色环保要求的实施方法（1）紧跟欧盟、中国以及相关国家和地区的法律法规要求，研读每一项技术要求，并转化为与企业产品相对应的执行文件。（2）完成产品绿色环保可靠性认证。（3）为绿色环保重新设计产品或改进设计。（4）绿色环保材料需求与替代物分析、验证。（5）将绿色环保信息传递给供应商并要求执行。（6）供应商的绿色环保承诺书、认证资格保证。（7）建立绿色供应链管理体系，包括自我声明机制的建立。（8）采用检测手段，定期自检和对供应商进行绿色环保相关的检测认证。思考题 1（1）绿色环保规定的有害物质有哪些？（2）绿色环保规定的有害物质对人类有什么危害？（3）欧盟以及我国的环保法规是什么时候开始颁布的？（4）RoHS对有害物质的最大浓度要求是什么？（5）绿色环保实施的步骤有哪些？第2章电子安装物理环境要求
本章要点
概述
场地的文明卫生2.1 概述2.1.1 电子安装物理环境
1．定义
电子安装物理环境是指装联物料（元器件、PCB、生产辅料等）在电子安装过程中对加工、存储场地的环境要求。电子安装的物理环境在电子产品的生产过程中起到至关重要的作用，直接影响电子装联产品的品质。特别是对于应用大量细间距器件的高密度产品的组装过程，安装环境的影响更加显著。
电子安装的物理环境包括自然气候环境和室内工作场地环境两方面。
自然气候环境：主要的影响因素是大气温度、湿度、气压、空气中的污染物和灰尘等。
室内工作场地环境：主要是指室内温度、湿度、亮度、空气洁净度、噪声等。
维护环境要求的目的是在工作场地内创造一种清洁、明亮、安静、安全、有序的工作条件。
2. 引用标准
美国联邦标准：FED-STD-209E。
美国军用标准：MIL-S-45743 电子和电子设备高可靠手工锡焊。
美国波音公司标准：电子工艺标准手册。
3. 名词定义（1）脏污：是指影响正常状态的那些由外界介入的不需要的物质，通常是些不良的成分。（2）脏污控制：是将对产品合格率和可靠性有不利影响的所有人员、操作、设备、设施、物料、环境等联系考虑的全系统控制。2.1.2 物理环境条件
物理环境条件推荐如下。
1）温度：23℃±5℃
电子装联场地的温度是基于人体感觉最舒适的温度设置的，通常人体感觉最舒适的温度符合黄金分割原理，即为人体正常体温的0.618倍（37×0.618≈23℃），综合考虑节能等因素，将场地温度设置为23℃±5℃。这个温度范围内，操作者通常不会出汗。人手的汗中含有多种无机盐和有机酸成分，因此汗液很容易与金属的镀层发生腐蚀反应，会降低镀层的可焊性。
2）湿度：（50%±20%）RH
电子装联场地的环境湿度设置，兼顾了人体的感受、霉菌和细菌的繁殖条件与元器件对湿度的敏感性。能同时满足上述要求的环境湿度范围为（50%±20%）RH。特别是元器件对湿度较敏感，环境湿度越低，可以防止焊接中因吸潮导致的爆米花现象；但同时湿度低的环境中容易发生静电损坏，湿度高的环境有利于减少静电影响。这种完全相反的要求，在工业生产中只能采取折中的方法处理。
3）洁净度2
在工业大气中，除了含有悬浮的粉尘外，还含有少量的CO、222CO、HS、SO等气体，其中最具腐蚀性的气体是SO，它主要来源于煤炭、石油的燃烧。
目前，对空气洁净度的定义主要是指粉尘物的含量，按工作区域的不同具有不同的要求，参见表2.1。表2.1 洁净度的等级要求
ISO对洁净度的划分参见表2.2。表2.2 ISO洁净度级别
4）气压
应减少外部大气压变化对车间场地内部的影响，最好的办法是采取封闭式的厂房，厂房内部的气压比外部大气压略高；或工作区域与外界应以两道房门隔开，这两道门之间，至少应有直线距离为25 m、空气静止不流通的空间。
5）照明
工作面的光强度至少应有1077lx（勒克斯），光线柔和不刺眼。
6）噪声
电子装联工作场地的噪声水平控制在不大于60分贝的范围内。
7）电磁环境
电子装联工作场地应避免有大功率辐射源的电磁场、强静电、强磁场或放射源。
8）防静电环境
有关防静电环境的详细内容参见第3章。2.2 场地的文明卫生2.2.1 场地文明卫生要求（1）操作和储存场地应避免设置在大功率辐射源电磁场、强静电、强磁场或放射场附近。（2）在进入工作场地的醒目位置应张贴或悬挂有ESD损害及静电防护警告标识，如图2.1和图2.2所示。;图2.1 ESD敏感;图2.2 ESD防护（3）操作人员进入工作场地工作时，应穿戴防静电服、鞋和帽，头发不得外露在工作帽外。离开工作区时应脱去防静电服、鞋和帽。（4）接触元器件时应戴经测试合格的防静电手环和有电气过载/静电释放（EOS/ESD）防护功能的手套或指套。（5）工作台、工具等的接地线，应确保接地良好。（6）工作人员所用的图纸、资料等应装入透明的防静电塑料袋内，不得使用普通的塑料袋。（7）保持工作台干净整洁，工作区域或工作台上禁放与操作无关的物品，如餐具、食品、饮料、茶杯、茶叶盒、提包、毛织品、塑料制品、鸡毛掸、报刊、橡胶手套、药瓶、圆锥形纸卷等物品。（8）物流通道和人流通道应分道，并有识别标识。（9）待加工物料存放区和已加工物料存放区要分开设置，并有识别标识。（10）应有完善的脏污控制措施。（11）人员必须经过培训上岗。（12）对外来参观人员应简明介绍有关规定并严格遵守。（13）在静电防护区内操作时，不得随意推拉窗帘（除非挂置防静电专用窗帘）。2.2.2 7S的定义和要求
1．7S定义
7S是对生产现场进行有效管理的行为，即为整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全和节约，因为这七项的英文都以“S”开头，故简称为“7S”。
2．7S要求（1）所有设备、工作区域、工作台面不得有尘土、油脂、油和其他脏污物。（2）工作区内不允许进行会引起粉尘的工作（如打砂纸、磨削等）。（3）不许扫灰和掸灰，清扫时应当使用湿拖把或吸尘法。（4）所有进入该区域的材料和元器件的洁净度，应与该区内所要求控制的洁净度水平相当。（5）不允许把易产生脏污的物品带入区内，如报纸、碎片、起毛的布干拖把和扫帚等。（6）区域内禁止使用铅笔。（7）工作服和防静电手套、帽、鞋应保持洁净。（8）元器件应放在防静电容器中，不允许直接放在工作台面上。（9）损坏的元器件应单独区分放置，并做好标识，以免误用，更不允许与其他物料混装。（10）禁止堆叠电子组件，以免导致机械性损伤。（11）操作中，不得随意触摸元器件的可焊端，不许靠近正在操作的人员。（12）接触PCB和元器件时应戴经测试合格的防静电手环和具有电气过载防护功能的手套或指套，如图2.3所示。（13）持握PCB及其组件时只能接触PCB的边缘，如图2.4所示。;图2.3 戴防静电手环和手套;图2.4 接触PCB边缘（14）工作人员所用的文件资料等应装入透明的防静电塑料袋内，不得使用普通的塑料袋。（15）检焊人员必须经过培训并严格遵守ESD规章制度。
有关7S的详细内容参见第4章。思考题 2（1）电子安装物理环境的具体要求是什么？（2）为什么要对电子安装物理环境进行要求？（3）ISO是如何划分洁净度等级的？（4）作为系统设备通信产品SMT生产车间，您认为它的洁净度等级应该是多少？（5）请谈谈环境湿度对生产的影响。第3章现代电子装联工作场地的静电防护要求
本章要点
概述
静电防护原理和测量
生产物流中的防静电管控3.1 概述3.1.1 静电的定义
1.静电释放（ESD）
ESD是Electrical Static Discharge的英文缩写，为静电放电的意思。一种由静电电源产生的电能进入电子组件后迅速放电的现象。当电能与静电敏感器件SSD接触或接近时会对元器件造成损伤，如图3.1和图3.2所示。;图3.1 静电损伤（1）;图3.2 静电损伤（2）
2.电气过载（EOS）
EOS是Electrical Over Stress的英文缩写，是指所有的过度电性应力。某些外界出现的过度电能导致元器件损害。这些损害来源很多，如生产设备或所使用的工具：如电烙铁、测试仪器或操作电子设备时产生的ESD或尖峰电脉冲等。
3.静电失效
静电敏感器件（SSD）会因不正确的操作或处理而失效或发生器件性能的改变称静电失效。这种失效可分为即时和延时两种。即时失效可以重新测试、修理或报废；而延时失效的结果却严重得多，即使产品已经通过了所有的检验和测试，仍有可能在送到用户后失效。
4.静电敏感器件（SSD）
在日常操作、储存、传递和测试过程中，容易因静电放电而引起损伤的元器件的统称为静电敏感器件。元器件对ESD的敏感程度取决于其材料和构成。元器件越小、运算速度越快，就越为敏感。
5.静电敏感度（ESDS）
静电敏感度是指器件对静电放电的承受能力，通常用静电放电敏感度来表示。静电敏感度反映了器件所能承受的、尚不致遭受破坏的最大静电放电电压。
6.静电防护区（EPA）
静电防护区是指配备有各种防静电设备和器材、能限制静电电位、具有确定边界和专门标记的适于从事静电防护操作的场所。
7.防静电工作台
防静电工作台是指能防止在操作过程产生尖峰脉冲和静电释放造成对SSD损害的工作台面。
8.静电屏蔽材料
静电屏蔽材料是一种可以防止ESD穿透包装而进入SSD引起损害的材料。
9.抗静电材料
抗静电材料（Antistatic）是能限制静电荷发生和耗散静电荷的材料。它通常用作SSD的中转包装或暂存使用，但它不能阻挡ESD的穿透。
10.静电耗散材料
静电耗散材料（（Static Dissipative））具有足够的传导性，能使电荷通过其表面消散的材料。用于减缓带电器件模型（CDM）下快速放电的材料。按照静电协会（ESDA）和电子工业联合会（EIA）512的定义，其表面电阻在10～10Ω/sq之间。3.1.2 静电的产生及危害
1.静电的产生
静电的产生是由于两种不同起电序列的物体通过摩擦、碰撞、剥离等方式在接触又分离后，在一种物体上积累正电荷、另一物体上积累等量负电荷而形成的，是导致电子或离子的转移、正负电荷在局部范围内失去平衡的结果。
静电存留于物体表面，是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果，是通过电子或离子的转换而形成的。静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电现象的总称，如摩擦起电、人体起电等现象。
当两种材料一起摩擦，一种丢失电子，而另一种则收集电子。前者正充电，而后者则负充电。静电是一个物体上的非移动的充电。如果有机会，该物体将放掉充电，又回到中性（如在门把上的火花这种情况）。这种充电释放就是静电释放，ESD。绝缘体趋向于保持静电充电集中在一个不动的区域，因此电压可能很高。导体趋向于均衡充电，并把它传导给接触到的接地物体上。
2.静电的危害
静电的产生在许多领域会带来重大危害和损失，通常静电可能造成以下几方面的危害。
1）静电引致爆炸
例如，在火药制造过程中由于静电放电，造成爆炸伤亡的事故时有发生。
2）吸附灰尘和绒毛
静电荷产生的电场会对空气中的灰尘有吸附作用，灰尘会降低单板或器件的绝缘阻抗，影响电性能。
3）设备死机
静电放电，电场发生变化，产生变化的电磁波即电磁脉冲。当脉冲干扰耦合到计算机和低电平数字电路时，致使电路出现误动作甚至设备死机。例如，某PCB的包装材料不合格，焊膏印刷前静电压较高；板子进入印刷机后，因静电放电对印刷机图像处理电路造成影响，导致设备死机。
4）人员触电
不同电位的人体与物品或设备接触时，会产生静电放电，进而导致触电。
5）功能严重损坏，潜在或内部损坏
静电放电（ESD）产生电流对器件有影响，如果电流足够大，导致一次性芯片介质击穿、烧毁等永久性失效，成为严重损坏（硬击穿），如图3.3所示。;图3.3 硬击穿
同样电流较大造成器件的性能劣化或参数指标下降而成为隐患或成为潜在或内部损坏（软击穿），如图3.4所示。;图3.4 软击穿
在电子工业中，随着集成度越来越高，集成电路的内绝缘层越来越薄，互连导线宽度与间距越来越小，例如CMOS器件绝缘层的典型厚度约为0.1μm，其相应耐击穿电压为80～100V；VMOS器件的绝缘层更薄，击穿电压为30V。而在电子产品制造中以及运输、存储等过程中所产生的静电电压远远超过MOS器件的击穿电压，往往会使器件产生硬击穿或软击穿（器件局部损伤）现象，使其失效或严重影响产品的可靠性。例如，在带负极的塑料板的表面和接地的金属电极接近，发生的静电放电现象，如图3.5所示。;图3.5 带负极的塑料板表面和接地金属电极间发生的静电放电现象
从地毯上走过、抓住门的把手会出现火花，这个现象就是人们所熟知的静电放电（ESD）。但远远低于人类所能感觉到的静电，极有可能毁坏敏感的电子元器件。微型的ESD闪电渗透到电子器件脆弱的结构内，对器件将是毁灭性的，如图3.6所示。;图3.6 静电损坏导致金属熔化案例
有些集成电路（IC）含有多达数百万个单独的元器件，单个元件的尺寸只有0.18µm。只需要10V的ESD就可毁坏IC内部的某些极小零件和迹线，人类必须对这个潜在问题有高度的警觉。
3.电子产品制造中的静电源
电子制造中涉及的工作台、椅子、地板、操作人员、包装材料、组装工具都可能是静电产生的根源，上面这些环节潜在的静电产生因素汇总参见表3.1。表3.1 潜在的静电产生因素
人体的活动、人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是电子产品制造中主要静电源之一。人体静电是导致器件产生硬（软）击穿的主要原因。人体活动产生的静电电压约0.5～2kV。另外，空气中湿度对静电电压影响很大，若在干燥环境中还要上升1个数量级，参见表3.2。表3.2 典型的静电电压生成强度及与相对湿度关系3.1.3 静电敏感元器件的分级与分类
1.SSD敏感度分级
微电子线路、半导体器件、厚膜和薄膜电阻、混合器件、印刷电路板及压电晶体等，就是一些静电放电敏感零件的例子。通过将一个器件置于模拟的静电放电过程中，可确定一个器件的静电敏感度。静电敏感度等级，用于比较不同材料制造商提供的同类产品。描述电子元器件静电敏感度特性的三个不同的模型是：人体放电模型（HBM）、机器模型（MM）和带电器件模型（CDM）。目前最常用的静电敏感度等级划分模型是HBM模型，参考IEC 61340-3-1标准和ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2012标准。
若某器件静电敏感度等级为HBM Class 1B，表示其耐受的最大的HBM静电压不超过500V，静电压大于等于500V将可能导致器件失效。
材料静电敏感等级划分至少应包括HBM模型的静电敏感度等级划分。如有需要，还应包括MM、CDM等其他模型的静电敏感度等级，参见表3.3。表3.3 HBM SSD敏感度分级
2.SSD的分类
按照静电敏感度的级别，可以将SSD分成若干类别，以便在实际使用时针对不同类别的元器件，实施相应的静电防护措施，从而最大限度地减小元器件的ESD损害。不同的SSD对ESD的敏感度是不同的。这些差别是由于元器件设计的不同和构成这些元器件的成分不同而造成的，表3.4列出了SSD的分类。表3.4 按元器件类型列出的SSDs元器件清单续表3.1.4 静电敏感元器件的选型与产品防静电设计
1.静电敏感器件的选型
研发及材料器件选型，器件静电敏感度等级应控制在HBM Class 1B（500～1000V）及以上。
不推荐选用静电敏感度HBM Class 1A（250～500V）的静电敏感器件。
限制选用静电敏感度HBM Class 0（0～250V）的特静电敏感器件。若经过评估，不得不选用使用HBM Class 0（0～250V）特静电敏感器件，如微波器件、光器件，应由选型部门（研发及材料）升级至产品线或经营部决策，并固化到材料选型、物料代码发放评审流程中；并且研发与材料部门应牵头研发设计、材料分析、工艺、质量等专业人员制定特殊防静电应对措施及管控方案，提高防静电管理要求。包括但不限于以下措施：建立专区或专线生产、提高环境相对湿度控制标准至40%以上、站立作业佩戴防静电手腕带、配置离子化静电消除设备（悬挂式多头离子风机）等，并由各生产部门ESD接口人员组织拟订相应的特殊作业指导文件。
除了HBM模型，研发设计、材料选型人员还应关注CDM模型、MM模型等其他静电放电模式带来的风险并制定对策。
2.产品防静电设计
产品应实现防静电设计，以保证制造过程质量和产品可靠性，研发应提供相应的测试评估报告。（1）参考GJB 1649电子产品防静电放电控制大纲，单板组件、整机设备的抗静电能力（未做特殊说明，均指HBM模型）。（2）单板组件抗静电能力＞2000V。（3）整机设备抗静电能力＞4000V。（4）参考YD/T 1182 3.5Gb/s DWDM用特定波长光发射模块技术条件。（5）光模块抗静电能力＞500V。3.2 静电防护原理和测量3.2.1 静电防护
1. 静电控制的难点（1）人体能感觉出静电存在的水平为2000～4000V，但只需小于100V的静电放电便能损坏静电敏感器件。（2）大部分的静电破坏是潜在的，并不能够被马上识别出来。（3）静电破坏现象有较差的重复性，并且不容易模拟复现。（4）找出静电破坏的证据和根源一般相当不容易，而且成本可能很高；ESD破坏常被误判为EOS损坏。
2.防护原理
电子产品制造中，不产生静电是不可能的。产生静电不是危害所在，其危害所在是静电积聚以及由此产生的静电放电。静电防护的核心是“静电消除”。
1）静电防护技术依据（1）制止或减少静电的产生。（2）在设计中植入保护系统。（3）消除产生的静电。（4）控制静电释放的途径和速度。
2）静电防护原理（1）对可能产生静电的地方要防止静电积聚，采取措施控制其在安全范围内。（2）对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放。
3.静电防护基本原则（1）所有导电体（包含人员）接地，并处于等电位。（2）控制非导体电荷。（3）使用静电保护包装转运和储存ESDS物件。
4.常用的防护方法（1）Anti-Static无静电控制。（2）接地放电。（3）控制隔离/屏蔽控制。（4）电容阻隔控制。（5）等电位控制。（6）电离中和控制。
5.控制ESD的四种方式
1）接地（1）接地的方式。
①将环境中全部导体接地。
②静电带。
③导电地板/工作鞋。（2）接地分类为软接地与硬接地。
①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身安全范围之下（5mA），一般用于可能会与元器件接触的接地。
②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、金属体的接地。（3）接地保护。
①控制原理：提供放电途径，使带电物件通过放电和受保护物件达到相同点位。12
②控制条件：接地的物件必须有足够的导电性（＜10Ω/sq），所有物件都必须连接到同一点（至少在同一静电防护区（EPA）中必须如此）。5
③注意事项：放电速度必须得到控制，不能太快或太慢（10Ω9＜R＜10Ω为佳），必须照顾到人体安全性。（4）接地控制。
①所有导体必须接到同一“接点”。
②所有工作人员必须接地，不间断的接地。
③在处理或接触ESDS器件之前，必须先做好所有接地装置。
2）预防（隔离/屏蔽保护）（1）方式。
①不要允许电荷聚集。
②恒久接地。
③采用低充电材料。
④消除不必要绝缘材料。（2）具体做法。
①使所有静电源远离EPA或ESDS器件工作区（＞1m）。
②使用具有屏蔽功能的包装或盒子来运送ESDS器件。4
③具备屏蔽功能的材料必须是：表面电阻率小于10W/sq或导电率小于100W·cm。
④隔离/屏蔽保护控制技术不能单独使用，必须配合接地和离子中和方法。
3）电荷中和
电荷中和适用于绝缘体或无接地物件的场合。利用静电消除设备，中和绝缘体或物件上产生的静电，其主要部件为离子发生器。离子发生器使用高电压产生一个平衡的混合带电离子，并且用风扇帮助离子漂移到物体上或区域里产生中和反应。离子化可以在短时间内中和在绝缘体上的静电荷，因此可以减少它们引起的潜在伤害。
4）等势连接
在电气连接系统所有单元中消除电势差。（1）控制原理：当△V=0时，没有电流！（2）使用条件：必须使用导电性好的连接物。（3）注意事项：静电仍可能存在于元器件上，小心元器件带电产生破坏作用。3.2.2 静电测量仪器
在电子装联场地应配备下列静电监测仪器，以便更有效地监控静电防护水平。
1.静电场测试仪
静电场测试仪用于测量台面、地面等表面电阻值。平面结构场合和非平面场合要选择不同规格的测量仪。
2.腕带测试仪
腕带测试仪用于测量腕带是否有效。
3.人体静电测试仪
人体静电测试仪用于测量人体携带的静电量、人体双脚之间的阻抗、测量人体之间的静电差、腕带、接地插头、工作服等是否防护有效。还可以作为入门放电，把人体静电隔在车间之外。
4.兆欧表
兆欧表用于测量所有导电型、抗静电型及静电泄放型表面的阻抗或电阻。
如图3.7所示为各种静电测量仪器。;图3.7 静电测量仪器3.2.3 静电测量方法
1.环境条件
1）环境条件要求
环境条件应符合下列要求。（1）环境温度：23℃±5℃。（2）相对湿度（RH）：50%±20%。
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