静电在电子制造过程中的危害及防护

2016年05月20日

     摘要:通过介绍静电对电子产品的危害形式及特点,提出来静电防护的基本原则及方法,详细介绍了电子制造过程中的静电防护设计,实践证明,这些都是行之有效的方法。我们现以LCD制造为例。

关键词:静电;LCD;危害;防护

     

随着科学技术的飞速发展,电子、通信、航天、航空等高新技术产业的迅速崛起,尤其是电子仪器仪表和设备等电子产品日趋小型化、多功能机智能化,高密度集成电路已成为电子工业中不可缺少的器件。这种器件具有线间距短、线细、集成度高、运算速度快、低功率和输入阻抗高的特点,因而导致这类器件对静电越来越敏感。静电放电导致元器件击穿危害及静电吸附尘埃是影响液晶显示器件(LCD)光学制造业良品率的主要原因。在LCD的制造过程中,从涂层、清洗、摩擦取向到对位贴合、切割、偏光片贴片直至单测、总测、包装、储存、发送等工序,都可能产生静电放电击穿危害。因此,静电防护显得越来越重要。

1 静电对电子产品的危害

静电的基本物流特性为:吸引或排斥,与大地有电位差,会产生放电电流。这三种特性对电子元器件产生的三种影响如下。

(1)       静电吸附尘埃降低元器件绝缘电阻缩短寿命;

(2)       静电放电(ESD)破坏,造成电子组件不能工作;

(3)       静电放电产生的电磁场幅度很大、频谱极宽,这样的静电噪声和电磁干扰使电子设备不能正常工作,甚至损坏。

  LCD行业,尤其液晶显示模组(LCM)生产中,静电放电(ESD)事件是造成IC器件损坏最常见原因,其次静电吸附尘埃,会对产品质量造成很坏的影响,良品率大幅降低。

   静电损坏的特点如下。

(1)       隐蔽性

 人体不能直接感知静电,除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2KV-3KV,所以静电具有隐蔽性。

(2)       潜在性和累积性

  有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。这是人们对静电危害认识不够的一个主要原因。由于潜在损伤的器件无法鉴别和剔除,一旦在上机应用时失效,造成的损失就更大。

(3)       随机性

  从一个元件产生以后,一只到它损坏之前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机性,其损坏也具有随机性。

(4)       复杂性

  静电放电损伤的失效分析工作,因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱,要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此,有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别,使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。

2:静电的防护与控制

     控制静电放电要从控制静电的产生和控制静电的消除两方面入手。

     控制静电的产生主要是控制工艺工程和工艺工程中材料的选择;控制静电的消除主要是加速静电的泄露和中和。这两点共同作用才能使静电电压不能超过安全阈值,以达到静电防护的目的。

静电防护的基本原则是:(1)采取有效措施,对可能产生静电荷的地方,抑制其积聚;(2)迅速、安全、有效地消除已经产生的静电荷。

为此,要尽量使用不易产生静电的物品及材料,譬如可采用防静电原材料、防静电椅子、周转箱、周转车、防静电台面,以及用一些能及时并充分导走静电的防护措施,如人体防护措施,防静电手腕带、防静电衣服、防静电鞋子等;对于已经产生的静电,则采用静电消除器,利用空气电离出正负离子来中和物体表面静电,如各式离子风机、离子风枪、离子风棒等。此外,正确的操作方法也是防止静电产生的必要条件,拿元器件时拿外壳而不触摸管脚引线、电路板安装时最后插入敏感器件、不带电插拔器件和电路板、经常触摸静电接地柱、不做摩擦类动作等都可以有效地防止静电的产生。

3 LCD制造工艺过程中的静电防护

液晶显示器件主要由ITO玻璃、液晶、偏光片、封接材料(边框胶)、导电胶、取向层、衬垫料等组成。液晶显示器制造工艺流程就是这些材料的加工和组合过程。

液晶显示器制造全部过程大体分为40多道工序,这些工序又可分为ITO图形刻蚀(光刻)、取向排列、空盒制作、液晶灌注和成品检测与包装五个阶段。

LCD的整个制造过程中,静电防护控制贯穿于始终。

3.1 LCD制造工艺流程的防静电要求

LCD制造工艺流程中,取向摩擦、丝网印刷、对位贴合、玻璃切割与裂片、偏光片贴附以及产品的包装、储存、运输等环节,无不伴随着静电防护。

取向摩擦时,用绒布以特定的方向摩擦取向层表面,以使液晶分子将来能够沿着这个方向排列,此时摩擦机上需要有静电消除器以保证产品的安全;丝网印刷时,对上下板玻璃采用丝印印刷的方法印上封框胶,在丝网印刷网框与玻璃板分离的过程中会产生大量静电,丝网印刷机也需要有防静电设计;偏光片贴附时,在偏光片的剥离、移动过程中会造成大量的静电累积,吸附尘埃,影响产品质量;在LCD模组生产中,静电还可对模组模块中的IC芯片造成损害。

3.2  LCD制造过程中的防静电注意事项

   1)将所有元器件当作是静电敏感器件。

   2)在没有良好接地的情况下,永远不要接触敏感器件或组件。

   3)如果IC不在工艺线或防静电工作台上时,将它们保存在接地屏蔽的容器中。

   4)带有IC的电路板必须在防静电工作台处理。

   5)腕带、鞋套应每天检测,保证满足参数要求。

   6)所有仪器和设备都要接地。

   7)流过IC的气体和液体要保持低速。

   8)在没有其他防静电措施的情况下,不要拿装在防静电管中的IC

   9)在可能产生静电的工序使用定点离子消除器。

   10)腕带要保持人体和地等电位。

   11ESD保护工作台要保持器件和地等电位。

   12)不能再安全区内随意放置静电绝缘材料。

结论

 静电无处不在,有效的进行静电防护与控制,依赖于对静电现象的认识,依赖于掌握和了解静电发生的规律,以及对其发生、存在、消除的控制。静电的防护与控制

是一个复杂的系统工程,任何一个工作环节的疏漏或失误,都将导致静电防护工作的失败。我们在工作中要提高对静电危害的认识,并在每一个设计及生产环节严格按要求执行,才能提高我们产品的良品率,提高生产效率。

来源:深圳市佳技达净化科技有限公司
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