靜電防護措施在電視機生產中的應用

劉仰會

（陜西康佳電子有限公司 陜西 咸陽 712099）

隨著IC技術的不斷發展，超大規模集成電路應用廣泛，使得電視機制造更簡單。由于集成電路諸如電源厚膜IC、伴音處理IC、伴音功放IC、場輸出IC、CPU與解碼器合二為一的超級集成器件的廣泛應用，不僅降低電視機生產成本，而且使其批量生產成為可能。但靜電電勢是損壞集成電路的主要問題，因而靜電防護是電視機制造商在生產過程必須解決的問題。針對上述問題，這里介紹了靜電防護在電視機生產中的應用。

1 靜電產生及靜電失效機理[1-3]

凡是導電性能差的物體在受到摩擦后都會產生靜電，帶電物體越大，其聚集的電能就越大。經測試，塑料椅和膠箱所帶靜電電勢約3 000 V，用于包裝電源線的塑料袋、數字板的泡泡紙的靜電電勢約1 000 V；而一直轉動摩擦的皮帶線的某些地方的靜電電勢高達5 000 V；特別是線體上常見的材料——泡方，稍加摩擦靜電勢就超過5 000～8 000 V。而且上述帶有靜電的本體較大，聚集電能也較大，因此對電視機各個元器件損壞就更大。

而電視機生產中大量使用的主器件，CPU、MCU、UOC（超級單片）等，都是處理小信號的，屬于低壓型集成電路，其使用電壓一般都不超過10 V，所以這些集成電路的引腳至引腳間的耐壓值不超過50 V，即當其引腳間的電壓超過50 V，內部連通，集成電路就為導體,靜電釋放提供通路。

由于靜電通過接地釋放，當靜電聚集，集成電路提供內部通路，而在電視機生產中采用的集成電路的一個或多個引腳恰好接地，這樣就可能完成一個放電循環，當放電電流足夠大時，集成電路被靜電損壞的可能性就增大。

1.1 ESD失效

典型靜電（ESD失效）失效機理是半導體材料過流失效所致。在觀察剖片時，找到一個細小的物理損壞點，并以細線狀的擊穿線穿過晶體的外延及擴散層；這種損壞不同于過負荷失效（EOS失效），其剖片在晶體表面形成大物理損傷點，造成明顯短路點，因為ESD是過流失效。

1.2 集成電路靜電防護等級

集成電路的靜電防護等級常規是2 000 V，該靜電防護等級是指集成電路的塑料包封表面與裸露引線間不被擊穿的最小靜電電勢。而實際卻出現在雜引線與引線間的靜電電勢，數百伏的靜電電勢可能導致集成電路損壞。靜電致損模式下，電壓只決定靜電能量，而真正損壞集成電路的卻是靜電電勢釋放的電流。

1.3 靜電失效的致損模式

首先在集成電路設計中增加必要的保護電路，同時采取相應的改進工藝等措施，特別是采用MOS工藝的集成電路應采取較好的保護措施。由于對雙極性集成電路的靜電防護重視程度不夠，而且制造商這類工藝的集成電路的靜電防護措施差，導致在電視機生產中這兩類集成電路都有損壞。

目前電視機使用的主器件MCU超級單片的工藝線寬已達到0.13～0.18 μm，一個芯片中集成的元件數已超過百萬數量級，靜電對集成電路的威脅越來越大，因此，對整機組裝加工業的生產線體、設備、操作人員的靜電防護要求就更高。

1.4 靜電產生與防止

由于只有聚集且形成一定能量的靜電才能損壞集成電路，因此，這里對靜電聚集進行分析。

1.4.1 材料

1）危險材料（電阻率：＞109Ω）極易帶靜電，不能釋放而聚集上千伏的靜電電勢。由于在電視機生產線上大量使用，并與生產線體、操作人員衣物，某些機械不停摩擦，不斷產生并聚集極高的靜電電勢，因此，這類材料在電視生產中需要特別注意。

2）靜電防護材料（電阻率：103～109Ω）這類材料不完全導電，具有較大阻值，但不是絕緣體,如黑色膠箱及涂有靜電防護材料的皮帶線、橡膠臺面等。由于這類材料具有輕導電性以及接地釋放靜電的特性，其表面靜電電勢小于200 V，故正常情況下，靜電防護材料一般不會對集成電路產生威脅。

3）導體（電阻率：0～1 000 Ω）該類材料是導電性能良好的物體（如金屬），也是電視機生產線大量使用的材料。由于該類材料具有良好的導電性，靜電荷幾乎不可能聚集，經測量，接地良好的金屬材料的靜電勢不到50 V，有些甚至更小。從靜電防護的角度考慮，由于金屬材料具有良好的導電性和一定的阻值，保證靜電緩慢釋放，避免靜電瞬時釋放大電流沖擊集成電路。雖然接地良好的金屬不可能聚集靜電，但假設已帶有靜電的集成電路一旦與導體接觸，本應緩慢釋放的靜電電勢被導電良好的導體瞬時以大電流釋放，則導致集成電路的損壞。因此，導體實際也是一種危險材料。

1.4.2 濕度

從靜電防護角度來看，理論上，濕度為45%以上時，集成電路是安全的，35%～45%是警惕濕度，而濕度小于35%是靜電危險區。我國北方冬季氣候干燥，極易形成高壓靜電，由于靜電通過與控制面板相近的鍍鉻的按鍵竄入主板，電視機的MCU損壞，造成死機，電視機外型設計除實用美觀外，還應對靜電安全距離作為可靠性的考慮。此外，在電視機生產過程中應注意去除按鍵毛刺，防止靜電空氣擊穿而引起尖端放電。

1.4.3 誤區

曾認為靜電威脅集成電路只存在于電視機電路板焊接前，因為集成電路所有引腳懸空而對地處于高阻態，會使靜電易于聚集，形成高靜電而可能損壞集成電路。但電路板經焊接后，由于外接電阻、電容、電感等元件改變了集成電路引腳至引腳與地之間的高阻態，這些外接電路為靜電釋放提供回路，從而避免集成電路的靜電致損。但也有焊接后的電路板甚至是整機中的集成電路被靜電致損。盡管焊接后的電視機電路板的靜電防護可稍低一些，但也應防止周圍環境形成靜電。

2 生產過程中靜電防護措施遵循原則

2.1 領導重視，員工理解

在電視機整機制造中靜電防護十分重要，各部門領導必須嚴格重視。任何措施都要借助員工執行，每個員工應理解重視靜電防護的嚴重性，才能將靜電防護措施貫徹于工作中。

2.2 合理分類，逐步實施

目前市面靜電防護產品很多，如靜電防護工作服、工作帽、靜電手環、離子風機、靜電防護料盒、靜電防護周轉箱、靜電防護工作臺等，但多數價格較高。因而電視機制造商應根據自身產品特點、IC等級以及產品成本決定推行具體的靜電防護措施，并統一部署。

2.3 監督跟蹤不放松

靜電防護是一項艱巨工程，各環節、各項措施必須認真執行。由于部分措施是強制執行的，操作者可能不能100%的執行。因而必須采取監督措施，不斷糾正不符合靜電防護要求的操作，直至完全符合靜電防護要求。

3 生產過程中簡單靜電防護措施[4-5]

以下給出電視機生產中簡單靜電防護的各種措施：1）接觸、插裝IC（SSD元件）的員工必須佩帶靜電防護手環，靜電防護手環應可靠接在靜電防護地線上。2）靜電防護地線為專用線，禁止與安全接地線串接。3）在插裝SSD元件時應放置于靜電防護料盒內，靜電防護盒須可靠與靜電防護地線連接。4）SSD元件需從原包裝中逐一取出。5）焊接有SSD元件的PCB板在修錫及插焊過程中,使用的烙鐵頭必須可靠接于安全地線，接地電阻越小越好。由于烙鐵頭易氧化，烙鐵頭與地之間的阻值應不大于30 Ω。6）裝有SSD元件的PCB板、部件在轉運時應使用靜電防護周轉箱,若無靜電防護周轉箱則需在料框四周輔設紙板。7）非SSD元件及半成品的周轉箱若使用一般料框時，則在四周輔設紙板。8）用于檢測、調試用工裝，接地觸針數量應不少于3根，且接地針長度應高于其他針長度，保證接地系統優先連接。9）為避免CRT高壓區有殘余電荷，在使用前須釋放殘余電荷。10）部分機芯板在調檢完后不能快速釋放電荷，CRT板與主板連接時易產生碰接打火，因而CRT板須用棉質物包扎。11）如條件允許，則要保持作業場所濕度不低于50%。12）生產線上傳輸帶、工作臺面應采用靜電防護膠皮。13）生產線體上所有用于檢測的儀器外殼須可靠接地。14）所有用泡沫包裝的元器件在進入作業場所前須倒置于紙質箱內。

4 結束語

詳細介紹了靜電防護在電視機生產中的應用、靜電產生以及靜電失效機理，并給出在電視機生產過程靜電防護的具體措施，從而提高電視機質量和生產效率。

[1]孫延林.電子工業靜電控制技術[M].北京：電子工業出版社，1995.

[2]涂延林，馬 峰，黃能斌.電子工業靜電防護技術[M].西安：陜西科學技術出版社，1994.

[3]崔 波.半導體器件生產中的靜電與防護[J].半導體技，2009，34（6）： 531－533.

[4]周 鎰，屈鵬飛，張博鈞，等.電子產品的靜電防護性能改進方法概述[J].現代電信科技，2008，38（11）：64－66.

[5]楊虎林，李便花，薛昌雄.新型靜電防護軟塑包裝材料研究[J].全球軟包裝工業，2008（5）：58－61.