電腦生產(chǎn)中的靜電放電EMC防護
隨著科技水平的不斷進步，超大規(guī)模集成電路芯片也不斷地被應用于電腦產(chǎn)品中，這些MOS器件*容易受靜電毀壞，各電子設備生產(chǎn)制造廠商，都要面對靜電防護這一重要課題，電腦生產(chǎn)也不例外，因此防靜電效果的好壞直接影響著生產(chǎn)中產(chǎn)品的成品率及產(chǎn)品的可靠性?，F(xiàn)依據(jù)靜電源、靜電的危害及靜電的防護來陳述電腦生產(chǎn)中防靜電問題。
一、靜電源
靜電是兩種介電系數(shù)不同的物質磨擦時，正負極性的電荷分別積累在兩個物體上而形成，兩個帶上電荷的物體也就成了靜電源。就人體而言，衣服與皮膚之間的磨擦發(fā)生的靜電是人體帶電的主要原因之一。靜電源跟其它物體接觸時，依據(jù)電荷中和的原則，存在著電荷流動，容易產(chǎn)生高壓降，嚴重時將其中物體擊毀。在電腦生產(chǎn)車間中，靜電源主要有人體、地板、工作臺、運輸車、工裝板、部件包裝袋等。
在生產(chǎn)過程中，操作者是生產(chǎn)活動中*活躍的靜電源，現(xiàn)以人體為例，計算人體的帶電情況。有時人體所帶電壓可達2千伏以上，也許還難以讓人相信，現(xiàn)通過如下簡單計算就會明白。
通常人體對地電容一般在50PF～250PF之間，設為100PF（80%的人體在100PF左右，故工程上取值為100PF），假設人體帶電為0.2μc，根據(jù)公式， u=q/c=0.2×10-6/100×10-12=2000v
則人體電壓達成2千伏，有時人體所帶電荷遠遠超過0.2μc，則將產(chǎn)生更高的電壓。在實際過程中，由于相互磨擦，人體在充電過程較為緩慢且充電電流極低，人體感覺不到被充電而帶上了電荷；但放電則不同，人體電阻一般為1KΩ～5KΩ，則放電電流I為：
I=U/R=2000/1500≈1.3安培
而電流的指數(shù)衰減所需時間約為：
t=rc=1500×100×10-12=0.15μs
人體的系統(tǒng)能量為：
W=CU2/2=100×10-12×20002/2=0.0002J
也就是說，人體靜電聚積的能量有限，整個放電過程極為短暫，甚至不能感覺出整個放電過程，不會發(fā)生生命危險，但對于MOS電路來說，則將受到致命攻擊。通常MOS耐靜電放電電壓值為30V～7000V不等，其中耐電性能較差的VMOS的電路為30V～1800V，CMOS為250V～2500V，雙極型晶體管為380～7000V。故靜電不加以防范的話，很容易將電路毀壞。
二、靜電的危害
靜電對電腦產(chǎn)品的危害可以總結為以下幾個方面：
1、造成器件擊穿和性能劣化。
當常有高電壓的靜電場接近靜電敏感的器件時，器件就會被極化，器件內(nèi)部就會有自由電子流動，這種運動速度越快，器件損壞就越大；當帶有高壓靜電的物體和不等電位導體（如機箱、IC引腳）接觸時，大電流脈沖放電會對附近的設備或元器件感應出高壓，形成強烈干擾，嚴重時損壞器件。
2、高壓靜電放電可能造成嚴重事故。
大量電荷積聚形成的高壓靜電在重要設備（如顯示器、打印機等）的數(shù)據(jù)線接口處，由于這些接口處的針腳為尖銳容易產(chǎn)生**放電現(xiàn)象，當與其它設備連接時，有時會形成火花，可能傷及被連接設備或易燃易燥的環(huán)境中甚至導致災難的發(fā)生。
3、使信息出錯、邏輯電路誤動作。
靜電放電屬于脈沖干擾，干擾程度取決于脈沖能量和脈沖寬度。電腦的核心是運行在高頻下的邏輯控制電路，數(shù)字信號的每一次翻轉都要受嚴格的時序控制。CPU與內(nèi)存、外存、外設間的數(shù)據(jù)讀寫時刻都在高速進行著，其與硬盤的數(shù)據(jù)讀寫峰值達66MB/S，與內(nèi)存的數(shù)據(jù)讀寫峰值超過100MB/S，這些高速流動著的數(shù)字信號在傳輸中很容易受到外界的干擾，如果靜電放電產(chǎn)生的脈沖串擾到數(shù)據(jù)總線，將使系統(tǒng)出現(xiàn)短暫性的運行程序出錯，如果串擾到數(shù)據(jù)讀寫時序或其它控制時序信號時，將使系統(tǒng)崩潰而停機，甚至影響BIOS的存取而使系統(tǒng)不能啟動。
4、靜電電荷易附塵埃微粒，污染印制電路板，使其耐壓降低。只需拆開一些用得時間較長的電腦就可發(fā)現(xiàn)，在機箱內(nèi)部較易產(chǎn)生靜電的鍵盤、鼠標接口周圍，風扇周圍吸附著厚厚的塵埃，甚至影響BIOS的存取而使系統(tǒng)不能啟動。
5、隱蔽的故障源
電腦生產(chǎn)中，主板、硬盤、各種卡類是*直接面對各種靜電源的，也是*容易受靜電毀壞的部件。在主板中，各種控制器及存貯器電路由于集成度較高，很容易受到靜電的毀壞，特別是主板存有BIOS系統(tǒng)的Flash Rom 具有電可擦寫特性，受靜電攻擊后將使存貯的數(shù)據(jù)紊亂，典型的故障現(xiàn)象是造成開機無顯示；硬盤及各種卡類受靜電破壞時，會出現(xiàn)主機系統(tǒng)自檢出錯或部件不能使用的故障現(xiàn)象；這些現(xiàn)象一旦發(fā)生將嚴重影響到生產(chǎn)成品率下降，提高生產(chǎn)成本。另外，由于靜電荷一旦吸附于某些部件但又未達到毀壞部件所需能量時，該電荷將在該部件中長期存在不易消失，這種產(chǎn)品出庫將存在隱性事故，在電荷積累到一定程度時，將使部件毀壞，這將影響到消費者對產(chǎn)品的使用，大大降低了產(chǎn)品的可靠性。
靜電是一種非常隱性的故障產(chǎn)生源，很多情況下它并不是很快將故障現(xiàn)象表露，而是使得產(chǎn)品的可靠性變壞；此外由靜電引起的故障原因不易被技術員很準確地定位，而影響生產(chǎn)工藝的進一步改善。一般來說，靜電所造成的器件損害，很少使器件當場損壞，通常是使元件劣化，性能降低，可靠性變差，使設備在溫度高時性能不隱定。
三、靜電的防護
電子產(chǎn)品的生產(chǎn)，視靜電如虎。由于靜電是看不見也摸不著的物體，故避免該危害的產(chǎn)生要以預防為主。為防患于未然，在電腦生產(chǎn)中，首先要將整個生產(chǎn)場所置身于一個完整的防靜電體系中。在對防靜電系統(tǒng)模型的采用上，在國際標準草案IEC/SC15D/47/CD（標準編號為IEC1340-5-1）（1995）《電子器件防護規(guī)范一般要求中》中，對防靜電工作區(qū)給出了一個形象的配置實例圖，該模型一直被眾多的電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造廠家所采用。
標準模型實例給出了一個電腦生產(chǎn)車間的防靜電硬件設備立體配置方案，考慮到叉車或油壓車在車間的搬運，故在地板方面用防靜電油漆地板來取代，采用防靜電真空吸錫器、低壓恒溫烙鐵，為顧及生產(chǎn)線車間的一些技術人員移動性較大而采用無繩防靜電腕帶。
車間操作平臺防靜電系統(tǒng)接地對防靜電系統(tǒng)非常重要，接地效果的好壞直接影響到整個防靜電效果，如果接地效果差將導致整個防靜電系統(tǒng)失效，將產(chǎn)品完全暴露在一個充滿靜電的環(huán)境中。但在接地過程中，一些防靜電材料及器具保證接地良好的同時，不能直接接地，需串接1MΩ以上電阻；由于操作者可能會觸及到強電設備，如果直接接地，將倒致操作者發(fā)生觸電現(xiàn)象而發(fā)生人生**事故，故各種接地需串接一定的電阻與大地相連。在IEC/SC15D/47/CD標準中對各種防靜電組成件在電阻值規(guī)格上作了規(guī)定，在國內(nèi)防靜電相關標準中，航天工業(yè)標準QJ1950-90也作了些規(guī)定，電腦生產(chǎn)中用到的各種防靜電材料及器具的靜電性能要求如下表：
為抑制靜電的產(chǎn)生，在生產(chǎn)場所中，盡可能不用絕緣性能高的材料，如化纖地毯、人造織物的工作服、工作臺布、布質儀器罩、布窗簾及塑料制品等，這些材料一經(jīng)磨擦就會產(chǎn)生靜電且不易釋放；要盡可能地減少塵埃，塵埃粒子通常附著電荷；同時要保證各個靜電源可靠接地，將整個生產(chǎn)場所置于一個完整的防靜電體系中；這樣能保證生產(chǎn)場所的靜電產(chǎn)生得到很大程度上的控制。
作為一個有效的防靜電體系，光有防靜電硬件系統(tǒng)是遠遠不夠的，還得有一套行之有效并得到貫徹實施的管理制度和操作程序方法。在工藝安排上，要求可能接觸到需防靜電處理的工位在操作臺及操作人員進行嚴格的防靜電處理，工藝人員定期檢查各個工位的防靜電情況，遇到不符合要求時，實時整改，并對工人進行不定期的防靜電培訓；在操作上要求操作者應杜絕用手、服裝或其它物品觸及電路板或各種IC引腳；定期檢查各種防靜電設備是否滿足防靜電的要求。
電腦中關鍵部件如CPU、主板、內(nèi)存、硬盤等都是較昂貴的部件，這些部件都是采用超大規(guī)模集成電路，平時這些部件不僅包裝材料要**防靜電材料，而且在裝配前也必須放置在防靜電墊上，否則這些部件容易受靜電的攻擊，這些部件的故障比例一旦提高，將使生產(chǎn)成本明顯上升；此外，由于靜電是一個非常隱性的故障產(chǎn)生源，如果防靜電效果差，將使具有潛在故障的產(chǎn)品帶給用戶，降低了產(chǎn)品的可靠性，提高了產(chǎn)品的售后服務成本?？傊o電放電現(xiàn)象將影響產(chǎn)品的合格成品率，為節(jié)約制造成本，提高產(chǎn)品的可靠性，在電腦生產(chǎn)中防靜電系統(tǒng)的完備有著重大的意義。