防静电包装手册

防静电包装手册1范围1．1主题内容本指导性技术文件规定了对静电放电敏感(ESDS)军用电子产品的包装要求，其内容包括有关静电放电(ESD)的基本知识、防护包装方面的术语、ESDS产品的包装要求、包装程序、包装材料以及防护措施等。1．2适用范围本指导性技术文件(以下简称手册)适用于ESDS军用电子产品的防静电包装，为从事国防科研、生产和使用ESDS产品的人员提供有关ESD控制和预防措施方面的指导。2引用文件GBl2626．2—90GJBl649—93GJB2605—96GJB2747—96GJB2835—97SJ／F10147—9lSJ／F10533—94SJ／'F10630—95QJ1693—89QJ2245—92硬质纤维板技术要求电子产品防静电放电控制大纲可热封柔韧性防静电阻隔材料规范防静电缓冲包装材料通用规范微电路包装规范．集成电路防静电包装管电子设备制造防静电技术要求电子元器件制造防静电技术要求电子元器件防静电技术要求电子仪器和设备防静电技术要求3定义3．1静电放电(ESD)electrostaticdischarge(ESD)两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电场感应引起的两物体间的静电电荷的转移。3．2静电放电敏感(ESOS)产品electrostaticdischargesensitive(ESDS)items．对ESD损害敏感的零部件或组件。国防科学技术工业委员会1997—05—23发布1997-12-01实施3．3ESD防护材料ESDprotectivematerial通过安全地耗散静电电荷或屏蔽住零部件使其免受外界静电电荷影响等途径，能限制静电电荷聚集的材料。3．4ESD防护包装ESDprotectivepackaging用ESD防护材料使F_SDS产品受ESD损害的可能减至最小的包装。3．5静电安全区staticsafearea能控制人体、导体和非导体材料上静电电荷的区域。3．6工作区；ESD防护工作IXworksite；ESDprotectedarea(EPA)由防静电器材建造和装备起来，供经过培训的人员操作ESDS产品能防ESD损害并作出明显标记的区域。3．7工作台workstation位于工作区中包含操作ESDS产品的桌椅和器材的区域。3．8静电耗散材料staticdissipativematerial能快速耗散其表面或体内静电电荷的材料，它具有介于导体和绝缘体之间的电阻率。3．9导电材料conductivematerial表面或体内导电的材料。这些材料可以是金属或掺有金属粉末、炭粉或其它导电成分的材料，也可以是上述材料通过涂覆、电镀、金属化或者印制工艺处理的材料。3．10摩擦起电效应tirboelectriceffect由摩擦两个物体产生静电电荷的效应。3．11敷形涂覆conformalcoatings在制造过程的最终，将液态材料直接施加在印制电路板和电子元器件上，一经固化后，该层涂覆能提供物理、电气和环境保护。3．12静电屏蔽staicshielding能提供对静电电荷和静电场防护的容器或包装。3。13防静电周转容器antistatictotetray为静电敏感组件或产品提供静电安全贮存以及制造工序中搬运的防静电容器。3．14防静电快速包装容器antistaticfastpack带防静电衬垫且两端印有“防静电”字样的可重复使用的容器。4一般要求4．1静电电荷的产生。静电电荷的产生是由分离两种材料(至少有一种不导电)表面引起的。相互接触的材料的摩擦会使聚集的静电电荷数量增加。比较熟悉的静电放电例子是火花放电，例如，人走过地毯，然后接触金属门把手时，就可能产生火花放电。那是由于人体表面有汗渍，能充分导电，而当鞋和地毯分离时，就会在人体上感应静电电荷，门把手则是金属良导体，当人体感应的静电电荷足够多时，手和门把手靠近时，就会出现火花。4．1．1干性和湿性材料由于湿气(水分)能充分导电有助于耗散静电电荷，因此分离干性材料要比分离湿性材料产生更多的静电电荷，冬天的取暖系统会减少家具或其它物体表面的湿度，ESD会更明显，静电电荷在相对湿度低的环境中会更易积累。4．1．2静电电荷静电电荷是某一表面多余或缺少的电子。电子过剩产生一个带负电的表面。而电子缺少产生一个带正电的表面。表1列出了彼此分离时带正电或负电的常见材料。带正电荷的材料失去表面结合较松的电子，带负电荷的材料吸收并保持那些电子。表2列出了日常存在的典型静电电压。表3列出了典型的静电电荷源。4．2ESD损害如表2所示，在地毯上行走，在工作台上工作，操作普通材料等活动中都会产生上千伏的静电。如果静电电压的聚集产生火花放电，电子元件、印制板组装件和其它电子组件会受到破坏或损害。对于人体，若静电电压小于临界值，就感觉不到火花放电，通常这个临界值在2500—4000V范围内。4．3集成电路的说明自集成电路问世以来，电子元器件更趋向于小型化，而存贮的功能却越来越强。例如微处理器是微机的核心部件，其体积不到2em3。由于集成电路中功能元器件的超小型化，电路密集，它们要比早期尺寸较大而功能类似的元器件更易受到ESD损害；印制电路板和元器件有时需要使用高绝缘树脂和清漆进行敷形涂覆来提供物理、电气和环境保护，也更容易产生静电。表4列出了某些ESDS产品的敏感电压范围。4．3．1火花放电引起的损害考虑到大部分人能在临界静电电压值时感受到火花放电，也就不难理解电子零件在搬运过程由于摩擦、振动或冲击会不知不觉地受到损害。即使受损的元器件没有立即失效，也可能在到达用户后才引起功能系统失效。4．3．2显微视图图1是一个受ESD损害的高性能运算放大器微型芯片上的电容器在电子扫描显微镜下看到的情形，示出了以两个不同放大倍数的损害区(箭头所指为损害区)o这种ESD损害导致电容器和地有一个400Ω的通路，造成放大器失效。4．4识别标明为ESDS的产品，从采购开始到最后处理都应受到保护。与产品设计、试验·、检查、制造和维护有关的专门控制程序依据GJBl649。4．4．1特别防护措施采购ESDS产品应预先提出包装前使用特别防护措施的要求，例如用并联条、夹具或无腐蚀性的导电泡沫材料来保护ESDS产品的端子。图2示出了几个特别防护措施的实例。4．4．2通用方法所有ESDS产品除应按GJBl649的要求用防ESD材料进行包装、运输和贮存外，各类产品还可根据本产品特点分别符合SJ／T10533、SJ／T10630、QJ1693、QJ2245、GJB2835等标准的规定。5详细要求5．1ESDS产品的区分ESDS产品按其静电敏感电压范围分类，可分为三级，参见GJBl649。1级：易遭0～1999VESD电压危害的产品，典型的l级静电敏感器件见表5。2级：易遭2000～3999VESD电压危害的产品，典型的2级静电敏感器件见表6。3级：易遭4000—15999VESD电压危害的产品，典型的3级静电敏感器件见表7。对于ESD电压大于16000V才遭危害的产品，则认为是非静电敏感的产品。列为ESDS产品的还包括所有安装ESDS元器件的印制电路板、高于1GHz频率工作的半导体器件及微型计算机控制装置。5．2ESD防护包装材料作为防ESD包装的材料应具备下列主要性能：a．防止摩擦起电的产生；b．免受静电场的影响；c．防止与带电人体或与带电物体接触产生直接放电。要使一种材料同时具备上述所有性能是困难的，往往需要用不同的材料组合或复合才能达到要求的目的，凡通过安全地耗散静电电荷或屏蔽零件，能限制静电电荷聚集或能免受外部静电电荷影响的材料，均可作为ESD防护包装的材料。5．2．1ESD防护材料的分类从ESD防护原理及材料的导电性(按其电阻率)来区分，防ESD的材料可以大致分为下列几种。应该特别指出的是每种类型材料之间没有明显的界限，从一种类型到另一种类型是相对的，处于电阻率较高端之类型的能与另二类型较低端的材料相当，此外表面经过处理又可以导致同种材料的重新分类。注：材料的表面电阻率在数值上等于表面为正方形的材料的两对边电极间的表面电阻，并与该正方形尺寸无关。表面电阻率不仅适用于表面导电材料，也适用于体积导电材料，以Ω来表示。材料的体积电阻率在数值上等于该材料的1cm3的相对两面之间的体积电阻，以Ω·On来表面。5．2．1．1静电耗散材料表面电阻率等于或大于105C2旧但小于1012fi／口，体积电阻率等于或大于104t2·cm但小于101’n·CITI的材料。这种材料的静电荷在其表面移动速率虽大大低于静电导体，但当其受到摩擦时，表面产生的电荷可以较快地扩散和泄漏。因其电阻率较高，不会造成材料放电，可以用作ESD防护包装和一般的ESDS产品生产装配的环境的传递中。使用时通常也要采取接地措施。这类材料多是高分子材料掺人导电材料混合而成。此外，GJB2605中的Ⅱ类材料，改性的三聚氰胺类层压板、纸质层压板、棉布层压板＼高电阻体导电塑料、木制品、纸制品及一些厚度很小的导电材料属这类材料。5，2．1．2导静电材料表面电阻率小于105Ω／□，体积电阻率小于104Ω.cm的材料。这种材料通过接地将表面积聚的静电电荷泄漏达到防ESE)目的，但电阻率很小的导静电材料也不适用于作防ESD包装，因为这种包装置于静电场中，表面积聚的电荷会向被包装的ESDS产品放电，造成产品失效。能满足这类电阻率的材料有某些金属、导电塑料、金属丝(线)浸渍材料、导电层压板。导静电材料还可以包括与静电耗散材料相同的材料，根据下列关系式：ρS=ρv/t或ρv=ρS.t式中：ρS—表面电阻率，Ω／□ρv--体积电阻率，Ω.CMt---厚度，cm最小厚度为0。lcm，体积电阻率恰小于104Ω·cm的导电材料，当厚度小于0．1cm时，可将其划分到静电耗散类材料中。5．2．1．3静电屏蔽和(或)电磁屏蔽材料屏蔽材料是电阻率很低的导电体，具有表面电阻率等于或小于104Ω/□，表面受到摩擦一般不起静电，能用于屏蔽射频和低频电磁场，但因其电阻太小，易在静电场中产生静电感应和静电放电而损坏产品，故通常在屏蔽材料(例如：金属箔)内层复合一层静电耗散材料。这种具有屏蔽效果的静电耗散复合材料不仅可作ESD防护包装，还可用于火工品包装。GJB2605中的I类材料是最典型的静电和电磁屏蔽类材料，GJB2605中的Ⅲ类材料是透明的静电屏蔽类材料，也具有一定的电磁屏蔽作用。5．2．1．4其它不易产生静电电荷的材料这种材料不按电阻率分类，当相对摩擦或从相同的或其它类似的材料分离时，只产生少量的静电电荷。使材料减少静电产生的主要特性之一是光滑，表面光滑摩擦力小，产生的电荷也少。表面有吸水性，表面的水份所提供的导电通路能中和相反的电荷，也使静电产生减少。经表面改性的吸湿性防静电聚乙烯薄膜等属于这类材料。5．2．2包装材料的选用用以包装ESOS产品以供运输或贮存的任何材料，包括内包装(与ESDS产品直接接触的材料)，间接包装(不与ESDS产品直接接触，但它包装着一个或多个产品)，都应采用防ESD的材料，这些材料可以是袋、盒、箱、包装膜、软硬衬垫、泡沫材料、填充料等。5．2．2．1器材制作从产品传递的角度考虑，防ESD材料可以制成各种形状。金属类的能浇铸、冲压成型；导电的、静电耗散类的塑料，例如：聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS等热塑性塑料以及聚氨酯、酚醛和环氧等热固性树脂，加入炭黑、金属纤维或抗静电剂等填料制成的合成塑料，能模压成型制成各种形状的包装器具；各种纤维类板材及浸渍树脂类层压板能制成盒、箱及其它的包装容器；开孔、闭孔类泡沫材料及橡胶类可以制成各种衬垫及填充料；各种导电塑料薄膜更能直接包裹各类产品和制成包装袋及复合材料。而且当用上述材料制成不同规格和形状的包装制品时，不仅能满足防静电的要求，还可同时具有诸如防震、定位、防尘等功能。图3示出了典型的包装器材。5．2．2，2选用原则为保证静电防护得以维持，包装材料的选用要根据产品的静电防护原理、产品特点和使用方法的不同而有所侧重。a．电荷耗散和摩擦起电的预防与ESDS产品接触的包装材料包括填充料，应是静电耗散类的，或是