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电子元件操作怕静电 水平流净化工作台防静电台面防击穿-盛大净化

发布日期:2025-10-30
信息摘要:
    电元件从事操控期间静电造成的危害,其本质呈现为“静电电荷出现积攒以及瞬间进行放电从而致使元件遭受损坏”,用于电子方面的元件包含半导体芯片(像CPU、IC这样的)、PCB板、

    电元件从事操控期间静电造成的危害,其本质呈现为“静电电荷出现积攒以及瞬间进行放电从而致使元件遭受损坏”,用于电子方面的元件包含半导体芯片(像CPU、IC这样的)、PCB板、算得上精密的电容等,它们内部绝缘层厚度仅仅处于0.1及lμm这个范围(如同CMOS芯片栅氧化层厚度是0.2μm这种情况),能够耐受的静电电压一般情况下是小于或等于200V,然而在关于实验室的环境当中,人员进行走动、器材之间产生摩擦进而产生的静电电压能够达到2000以及10000V(像塑料镊子产生摩擦能够产生3000V静电这样的)。传统净化工作台采用的是普通不锈钢台面,其表面电阻≥10^12Ω,这属于绝缘材质,它没办法疏导静电。电荷积累后会通过电子元件瞬时放电,放电电流可达10A以上,会击穿绝缘层或者烧毁电路。某电子厂用普通台面操作IC芯片,静电击穿率超8%,也就是5000片芯片报废了400片,直接损失超8万元,因为单价是20元/片。在PCB板焊接时,静电导致线路腐蚀,腐蚀率为12%,需要返工重焊,每块PCB返工成本15元,日均返工120块,日损失1800元。并且静电吸附的粉尘,吸附量≥5mg/m²,还会致使元件接触不良,后期故障率提升15%。

水平流净化工作台

    水平流净化工作台有着“防静电台面”的设计,该设计借助“电荷疏导”“静电抑制”“接地协同”这三重技术,把静电电压掌控在了安全范围(≤50V),从根源处防止击穿,其核心技术细节如下:

    其一,防静电复合材质选型。台面采用三层结构,这三层结构分别是,“防静电PVC基材+导电碳纤维夹层+耐磨表层”:底层基材是10mm厚的防静电PVC,这种防火花织物输送带,其表面电阻为10^6-10^9Ω,并且符合ANSI/ESDS20.20静电防护标准,通过添加碳黑导电颗粒,使得电荷能够快速耗散,静电从1000V衰减至100V的时间≤0.1秒;中间夹层是0.5mm厚的导电碳纤维网,其横向/纵向电阻≤5Ω,能形成全台面导电通道,可避免局部电荷堆积;表层是2mm厚聚四氟乙烯耐磨层,其硬度≥HRC50,具有耐划伤的特性,同时具备防静电性质,其表面电阻10^7-10^10Ω,能适配镊子、螺丝刀等工具的频繁摩擦,摩擦产生的静电电压≤30V,而传统台面摩擦电压超1000V。相对于普通不锈钢台面,其静电衰减时间大于或等于10秒,防静电台面的电荷疏导效率提高到100倍,并且静电电压被控制在安全阈值范围之内。

    其二,全域接地系统设计。台面四角内置铜质接地柱,其直径为8mm,材质是T2紫铜,通过6mm²多股铜芯接地线连接至实验室接地极,该接地线接地电阻≤1Ω,实验接地极电阻≤4Ω,以此形成“台面-接地线-接地极”全域接地通路,当台面产生静电,比如人员接触台面产生100V静电时,电荷会通过导电夹层快速传导至接地柱,再经接地线导入大地,传导时间≤0.05秒,避免电荷积累,同时,台面边缘设置5mm宽防静电橡胶条,其表面电阻10^6-10^8Ω,操作人员手腕带接地电阻10^6-10^8Ω可直接接触橡胶条,实现人体静电同步疏导,人体静电电压从500V降至30V以下,形成“台面-人体”双重接地防护,杜绝人员操作引发的静电击穿。

    其三,静电吸附抑制与辅助防护。台面的表面,做了一种名为“防吸附纹理处理”的操作,其纹理深度为0.1mm,呈现出网格状;这样做,是为了减少静电对粉尘的吸附,吸附量最低可降至0.3mg/m²以下,而传统台面的吸附量为5mg/m²;同时,它配合净化工作台的水平层流,该层流风速为0.45m/s,洁净度达到百级,能够实时将台面粉尘吹走,防止因静电吸附粉尘而致使元件接触不良;对于超敏感元件,比如微波芯片,其耐受电压≤100V,此台面对该类元件还可外接离子风机,该离子风机离子平衡度为±5V,通过释放正负离子来中和残留静电,使残留静电电压≤10V,进而进一步提升防护等级;在超敏感元件进行操作时,其击穿率从传统的8%降低至0.1%以下。

    能够通过电子元件操作场景数据量化验证的,是“防静电台面防击穿”的实际效果,:

    半导体IC芯片存在操作场景,芯片耐受电压为200V,日均操作量是5000片,传统普通台面静电击穿率为8%,也就是日报废400片,造成损失8000元,粉尘吸附致使后期故障率为15%,产生日故障750片,维修成本7500元;防静电台面击穿率降低到0.3%,使得日报废15片,损失300元,粉尘吸附量减少94%,后期故障率降低到2%,出现日故障100片,维修成本1000元,单日节省损失为8000加上7500减去300再减去1000,结果是14200元,月省损失超过42万元。

    PCB板焊接场景,日均焊接数量为2000块PCB,每块PCB含有200个元件,传统台面静电致使线路腐蚀率达12%,日返工数量为240块,损失金额为3600元,焊接时元件偏移率为5%,日报废数量为100块,损失金额为1500元,防静电台面腐蚀率降至0.8%,日返工数量为16块,损失金额为240元,偏移率降至0.5%,日报废数量为10块,损失金额为150元,单日节省损失金额为3600+1500-240-150=4710元,年省损失超170万元。

    下述为精密电容电阻操作场景,其中元件耐受电压为300V,日均分拣数量达10万件:传统台面因静电吸附致使分拣错误率达到6%,该错误率下日错误数量为6000件,由此产生的返工成本是6000元,静电击穿率为3%,此击穿率下日报废数量为3000件,造成的损失为9000元;改换防静电台面后错误率降低至0.4%,此错误率下日错误数量为400件,产生成本400元,击穿率降低至0.2%,该击穿率下日报废数量为200件,损失为600元;单日节省损失金额为6000加9000减400减600等于14000元,按此计算年省损失超过500万元。

    不同电子元件场景的防静电台面适配细节:

    超敏感微波芯片的操作,其耐受电压小于等于100V,台面升级成为“防静电陶瓷材质”,该材质表面电阻在10的5次方至10的8次方Ω之间,静电衰减时间小于等于0.05秒,配合双接地柱,双接地柱对角接地,接地电阻小于等于0.5Ω,残留静电电压被控制在10V以下,击穿率小于等于0.05%,适配芯片研发实验室场景。

    大尺寸PCB板有相应操作,其尺寸为1.2m×0.8m,台面运用“拼接式防静电结构”,每块台面尺寸是1m×0.6m,拼接处通过导电胶密封,拼接电阻≤2Ω,如此可避免大尺寸台面因热胀冷缩致使接地失效,同时将台面承重增加到80kg,而传统为50kg,以便适配重型PCB板放置。

    低温电子元件进行操作,比如航天级元件,其操作温度处于-10℃至5℃,台面基材添加耐低温增韧剂,该耐低温增韧剂耐温范围是-40℃至80℃,导电夹层选用耐低温铜合金,此耐低温铜合金在-60℃时仍可保持导电性能,要避免因低温致使的材质脆裂以及电阻增大,低温情况下表面电阻波动≤10%,而传统台面波动超50%。

    日常使用与维护中,需保障防静电台面的防击穿性能不衰减:

    每日进行检测,使用静电电压表,其精度为±1V,检测台面表面静电电压,空载与操作时都要检测,其中空载时静电电压需≤30V,操作时静电电压需≤50V,符合此标准才为合格;还要使用接地电阻测试仪,其精度为±0.1Ω,通过它检测接地系统,若接地电阻≤1Ω则合格,若超出则需紧固接地螺栓。

    要进行定期清洁,需用中性防静电清洁剂擦拭台面,该清洁剂pH值为7至8,比如异丙醇溶液,擦拭时要避免用酒精、丙酮等腐蚀性溶剂,以防表层损坏,每周清洁1次,以此清除台面的油污与粉尘,因为油污会增加表面电阻,粉尘会引发静电吸附,清洁之后要重新检测表面电阻,检测时需保持10^6至10^9Ω。

    台面出现划痕时,若划痕深度小于等于0.5毫米,要用与台面表层材质一致的防静电修补剂进行填充修复,修复之后要打磨至与台面平齐,要确保表面电阻均匀,也就是修复处电阻与周边偏差小于等于10%;若划痕深度超过1毫米,需要局部更换台面模块,以避免因导电夹层暴露而导致接地不良。

    防静电台面需符合电子行业合规要求:

    静电防护标准,符合美国静电防护协会标准那就是ANSI/ESDS20.20,还符合国际电工委员会静电标准即IEC61340-5-1,其表面电阻、静电衰减时间等参数经由第三方检测认证。

    台面材质无颗粒脱落,这作为一个要素,该要素有具体的标准,即每平方米≥0.5μm颗粒数≤10个,此标准需符合电子行业百级洁净要求,而电子行业百级洁净所依据的是GB/T25915.1-2010《洁净室及相关受控环境第1部分:空气洁净度等级》。

    材质具备安全性:台面和电子元件相接触的那部分不存在重金属析出情况,其中铅、镉、汞含量小于等于1ppm,符合RoHS2.0环保标准,能避免元件材质被污染。


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电子元件操作怕静电 水平流净化工作台防静电台面防击穿-盛大净化

    电元件从事操控期间静电造成的危害,其本质呈现为“静电电荷出现积攒以及瞬间进行放电从而致使元件遭受损坏”,用于电子方面的元件包含半导体芯片(像CPU、IC这样的)、PCB板、算得上精密的电容等,它们内部绝缘层厚度仅仅处于0.1及lμm这个范围(如同CMOS芯片栅氧化层厚度是0.2μm这种情况),能够耐受的静电电压一般情况下是小于或等于200V,然而在关于实验室的环境当中,人员进行走动、器材之间产生摩擦进而产生的静电电压能够达到2000以及10000V(像塑料镊子产生摩擦能够产生3000V静电这样的)。传统净化工作台采用的是普通不锈钢台面,其表面电阻≥10^12Ω,这属于绝缘材质,它没办法疏导静电。电荷积累后会通过电子元件瞬时放电,放电电流可达10A以上,会击穿绝缘层或者烧毁电路。某电子厂用普通台面操作IC芯片,静电击穿率超8%,也就是5000片芯片报废了400片,直接损失超8万元,因为单价是20元/片。在PCB板焊接时,静电导致线路腐蚀,腐蚀率为12%,需要返工重焊,每块PCB返工成本15元,日均返工120块,日损失1800元。并且静电吸附的粉尘,吸附量≥5mg/m²,还会致使元件接触不良,后期故障率提升15%。

水平流净化工作台

    水平流净化工作台有着“防静电台面”的设计,该设计借助“电荷疏导”“静电抑制”“接地协同”这三重技术,把静电电压掌控在了安全范围(≤50V),从根源处防止击穿,其核心技术细节如下:

    其一,防静电复合材质选型。台面采用三层结构,这三层结构分别是,“防静电PVC基材+导电碳纤维夹层+耐磨表层”:底层基材是10mm厚的防静电PVC,这种防火花织物输送带,其表面电阻为10^6-10^9Ω,并且符合ANSI/ESDS20.20静电防护标准,通过添加碳黑导电颗粒,使得电荷能够快速耗散,静电从1000V衰减至100V的时间≤0.1秒;中间夹层是0.5mm厚的导电碳纤维网,其横向/纵向电阻≤5Ω,能形成全台面导电通道,可避免局部电荷堆积;表层是2mm厚聚四氟乙烯耐磨层,其硬度≥HRC50,具有耐划伤的特性,同时具备防静电性质,其表面电阻10^7-10^10Ω,能适配镊子、螺丝刀等工具的频繁摩擦,摩擦产生的静电电压≤30V,而传统台面摩擦电压超1000V。相对于普通不锈钢台面,其静电衰减时间大于或等于10秒,防静电台面的电荷疏导效率提高到100倍,并且静电电压被控制在安全阈值范围之内。

    其二,全域接地系统设计。台面四角内置铜质接地柱,其直径为8mm,材质是T2紫铜,通过6mm²多股铜芯接地线连接至实验室接地极,该接地线接地电阻≤1Ω,实验接地极电阻≤4Ω,以此形成“台面-接地线-接地极”全域接地通路,当台面产生静电,比如人员接触台面产生100V静电时,电荷会通过导电夹层快速传导至接地柱,再经接地线导入大地,传导时间≤0.05秒,避免电荷积累,同时,台面边缘设置5mm宽防静电橡胶条,其表面电阻10^6-10^8Ω,操作人员手腕带接地电阻10^6-10^8Ω可直接接触橡胶条,实现人体静电同步疏导,人体静电电压从500V降至30V以下,形成“台面-人体”双重接地防护,杜绝人员操作引发的静电击穿。

    其三,静电吸附抑制与辅助防护。台面的表面,做了一种名为“防吸附纹理处理”的操作,其纹理深度为0.1mm,呈现出网格状;这样做,是为了减少静电对粉尘的吸附,吸附量最低可降至0.3mg/m²以下,而传统台面的吸附量为5mg/m²;同时,它配合净化工作台的水平层流,该层流风速为0.45m/s,洁净度达到百级,能够实时将台面粉尘吹走,防止因静电吸附粉尘而致使元件接触不良;对于超敏感元件,比如微波芯片,其耐受电压≤100V,此台面对该类元件还可外接离子风机,该离子风机离子平衡度为±5V,通过释放正负离子来中和残留静电,使残留静电电压≤10V,进而进一步提升防护等级;在超敏感元件进行操作时,其击穿率从传统的8%降低至0.1%以下。

    能够通过电子元件操作场景数据量化验证的,是“防静电台面防击穿”的实际效果,:

    半导体IC芯片存在操作场景,芯片耐受电压为200V,日均操作量是5000片,传统普通台面静电击穿率为8%,也就是日报废400片,造成损失8000元,粉尘吸附致使后期故障率为15%,产生日故障750片,维修成本7500元;防静电台面击穿率降低到0.3%,使得日报废15片,损失300元,粉尘吸附量减少94%,后期故障率降低到2%,出现日故障100片,维修成本1000元,单日节省损失为8000加上7500减去300再减去1000,结果是14200元,月省损失超过42万元。

    PCB板焊接场景,日均焊接数量为2000块PCB,每块PCB含有200个元件,传统台面静电致使线路腐蚀率达12%,日返工数量为240块,损失金额为3600元,焊接时元件偏移率为5%,日报废数量为100块,损失金额为1500元,防静电台面腐蚀率降至0.8%,日返工数量为16块,损失金额为240元,偏移率降至0.5%,日报废数量为10块,损失金额为150元,单日节省损失金额为3600+1500-240-150=4710元,年省损失超170万元。

    下述为精密电容电阻操作场景,其中元件耐受电压为300V,日均分拣数量达10万件:传统台面因静电吸附致使分拣错误率达到6%,该错误率下日错误数量为6000件,由此产生的返工成本是6000元,静电击穿率为3%,此击穿率下日报废数量为3000件,造成的损失为9000元;改换防静电台面后错误率降低至0.4%,此错误率下日错误数量为400件,产生成本400元,击穿率降低至0.2%,该击穿率下日报废数量为200件,损失为600元;单日节省损失金额为6000加9000减400减600等于14000元,按此计算年省损失超过500万元。

    不同电子元件场景的防静电台面适配细节:

    超敏感微波芯片的操作,其耐受电压小于等于100V,台面升级成为“防静电陶瓷材质”,该材质表面电阻在10的5次方至10的8次方Ω之间,静电衰减时间小于等于0.05秒,配合双接地柱,双接地柱对角接地,接地电阻小于等于0.5Ω,残留静电电压被控制在10V以下,击穿率小于等于0.05%,适配芯片研发实验室场景。

    大尺寸PCB板有相应操作,其尺寸为1.2m×0.8m,台面运用“拼接式防静电结构”,每块台面尺寸是1m×0.6m,拼接处通过导电胶密封,拼接电阻≤2Ω,如此可避免大尺寸台面因热胀冷缩致使接地失效,同时将台面承重增加到80kg,而传统为50kg,以便适配重型PCB板放置。

    低温电子元件进行操作,比如航天级元件,其操作温度处于-10℃至5℃,台面基材添加耐低温增韧剂,该耐低温增韧剂耐温范围是-40℃至80℃,导电夹层选用耐低温铜合金,此耐低温铜合金在-60℃时仍可保持导电性能,要避免因低温致使的材质脆裂以及电阻增大,低温情况下表面电阻波动≤10%,而传统台面波动超50%。

    日常使用与维护中,需保障防静电台面的防击穿性能不衰减:

    每日进行检测,使用静电电压表,其精度为±1V,检测台面表面静电电压,空载与操作时都要检测,其中空载时静电电压需≤30V,操作时静电电压需≤50V,符合此标准才为合格;还要使用接地电阻测试仪,其精度为±0.1Ω,通过它检测接地系统,若接地电阻≤1Ω则合格,若超出则需紧固接地螺栓。

    要进行定期清洁,需用中性防静电清洁剂擦拭台面,该清洁剂pH值为7至8,比如异丙醇溶液,擦拭时要避免用酒精、丙酮等腐蚀性溶剂,以防表层损坏,每周清洁1次,以此清除台面的油污与粉尘,因为油污会增加表面电阻,粉尘会引发静电吸附,清洁之后要重新检测表面电阻,检测时需保持10^6至10^9Ω。

    台面出现划痕时,若划痕深度小于等于0.5毫米,要用与台面表层材质一致的防静电修补剂进行填充修复,修复之后要打磨至与台面平齐,要确保表面电阻均匀,也就是修复处电阻与周边偏差小于等于10%;若划痕深度超过1毫米,需要局部更换台面模块,以避免因导电夹层暴露而导致接地不良。

    防静电台面需符合电子行业合规要求:

    静电防护标准,符合美国静电防护协会标准那就是ANSI/ESDS20.20,还符合国际电工委员会静电标准即IEC61340-5-1,其表面电阻、静电衰减时间等参数经由第三方检测认证。

    台面材质无颗粒脱落,这作为一个要素,该要素有具体的标准,即每平方米≥0.5μm颗粒数≤10个,此标准需符合电子行业百级洁净要求,而电子行业百级洁净所依据的是GB/T25915.1-2010《洁净室及相关受控环境第1部分:空气洁净度等级》。

    材质具备安全性:台面和电子元件相接触的那部分不存在重金属析出情况,其中铅、镉、汞含量小于等于1ppm,符合RoHS2.0环保标准,能避免元件材质被污染。



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