Главная Промышленная автоматика.

пуса, отклеивание кристалла или обрыв внутренних соединений ИМС.

8. Во всех случаях при установке ИМС на печатную плату нельзя прикладывать усилия, приводящие к их деформации.

5.7. СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ИМС ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

По мере соверщенствования техно-логаи изготовления ИМС увеличивается плотность компоновки элементов на поверхности пластины, что улучшает электрические и функциональные характеристики ИМС, но одновременно вызывает унижение допустимых электрических нагрузок и увеличивает чувствительность микросхем к разрядам статического электричества.

Анализ отказов ИМС, вышедших из строя в процессе производства и испытаний, показывает, что причиной 40...50 % из них являются электрические перегрузки. Для таких ИМС характерны оплавление, разбрызгивание алюминия и образование корот-козамкнутых соседних участков металлизации. Разрывы чаще всего случаются в наиболее слабых местах то-коведущих дорожек, имеющих уменьшение площади поперечного сечения.

Причинами электрических перегрузок являются воздействие на ИМС разрядов статического электричества, возникающих при выполнении различных технологически операций, или значительные сетевые наводки (из-за плохого заземления корпусов приборов и технологического инструмента). Появление статических зарядов обусловлено несколькими механизмами генерации и значение этих зарядов зависит от многих факторов.

Статические потенциалы {U на поверхности диэлектриков независимо от механизма их генерации всегда оказываются пропорциональными удельным поверхностным сопротивлениям материалов (р. В этом легко убедиться, анализируя эксперимен-

тальные данные о статических потенциалах, возникающих на поверхности некоторых материалов при относительной влажности 50 % (табл. 5.3).

На рис. 5.11 представлена зависимость статических потенциалов лавсана и хлопчатобумажной ткани, широко используемых для спецодежды произюдственного персонала, от относительной влажности воздуха. Анализ данных графиков позволяет сделать выводы, что статические потенциалы при низкой относительной влажности воздуха (40...50 %) достигают 3...10 кВ, статический потенциал лавсана выше, чем хлопчатобумажной ткани, и сильно зависит от относительной влажности воздуха (при влажности 65 % потенциал хлопчатобумажной ткани равен нулю, лавсана - превышает 3 кВ).

При разработке способов защиты ИМС от воздействия разрядов статического электричества необходимо учитывать и способность изоляционных материалов сохранять в течение определенного времени накопленные на их поверхности заряды. За время

10000

1000

>

70 Р,/о

Рис. 5.11. Зависимость статического noreHifli ала от относительной влажности воздуха Hfli хлопчатобумажной ткани и ткани из лавсана

удержания заряда (г ) принято время, в течение которого накопленный статический потенциал уменьшается в 2...3 раза.

В табл. 5.4 приведены экспериментальные данные об удержании заряда при относительной влажности воздуха 65 %. Время удержания зарядов на поверхности синтетического линолеума измерялось при меньшей влажности - 60 %.

Из экспериментальной зависимости, показанной на рис. 5.12, можно сделать вывод, что при увеличении влажности от 40 до 83 % удельное поверхностное сопротивление поливи-нилхлорида уменьшается на пять порядков.

При организации производства аппаратуры с применением ИМС необходимо помнить, что на руках операторов при выполнении различных технологических операций создаются значительные статические потенциалы - от сотен до нескольких тысяч


50 70 Р,Чо

Рис. 5.12. Зав1кимость удельного поверхностного сопротивления 11оливинилхло1яда от относительной влажности воздуха

Материал

г/„.кв

р, мОм

Винипласт

1,3...2,8

1,0 10*

Дерево

1,4-10

Стекло

0,б...0.8

9,6 10*

Гетинакс

0,45

4,3 10*

Таблица 5.4

Материал

р,. Ом

Бумага

(3,3...93)-10"

Лакированное

1,4 10

дерево

1200

Полихлорвинил-

1,0-10"

хлорид

7800

Органическое

2,2-105

стекло

9000

Синтетический

линолеум

12 ООО

4,0-10"

вольт. Значение и полярность этих потенциалов зависит от множества факторов, в числе которых относительная влажность воздуха в помещении, материалы одежды, покрытия стола, стула, технологического и испытательного оборудования, степень изоляции оператора от "земли" (материал обуви и пола) (рис. 5.13).

Анализ данных рис. 5.13 показывает, что при работе в обуви на резиновой подошве (кривые 2) статический потенциал на руке оператсфов в 2...2,5 раза выше, чем при работе в кожаной обуви (кривые 1). Это связано с тем, что сопротивление утечки обуви на резиновой и кожаной подошве различаются почти на два порядка (сопротивление утечки обуви на резиновой подошве равно l,8•108...2,8•10 Ом, на кожаной -

5,6 10б...1,9 10 Ом). Существенно и то, что большие значения статических потенциалов на руке оператора соответствуют случаю использования на,рабочем месте диэлектриков с повышенным удельным поверхностным

сопротивлением.




10 30

1000 600 300

1000 500 300 100

70 90 Plo в)

70 90

ис. 5.13. Зависимость статического потенциала, возникающего на руке оператора при трении о ичные материалы, от относительной влажности воздуха при поливинилхлоридной поверхности la (а), деревянной, покрытой лаком (б), текстолитовой (в), покрытой стеклом (г). Обувь опе-)ра на кожаной 1 и резиновой 2 подошве

<огда оператор ходит по полу, полому синтетическим линолеумом, нем также накапливаются заряды [С. 5.14). Борьба с зарядами статикою электричества в производст-[ном процессе должна идти по 1Л направлениям: во-первых, необ-(имо уменьшать возможности для ерации зарядов статического элек-1ч?ства и, во-вторых, обеспечивать од накопленных зарядов с произ-(ственного и технологаческого обо-(ования и операторов.

При организации участков произ-(ства аппаратуры, в которой ис-1ьзуются ИМС, не рекомендуется именять отделочные материалы с 1ьшим удельным поверхностным фотивлением. Использование для [елки поверхностей производствен-\ мебели, полов, испытательного и нологаческого оборудования мате-


Рис. 5.14. Зависимость статического потенциала на операторе при раз.1ичной относительной влажности и изоляции от пола. Обувь оператора на кожаной (/) и резиновой (2) подошве


Jh. О 1 3 5 7 t,CijmKa Зависимость удельного поверхностного вЦтивления различных материалов от времещ до и после обработки их антистатиком

Г:г

риал с малым - не более (l..S)k)£P Ом - обеспечивает необхо-димьиу. условия для быстрого стека-ния аарядов статического электричества. Йля покрытия поверхностей может ЩШь рекомендован специальный антистатический линолеум. Сравни-тeльнi электрические параметры -удельвое поверхностное (р) и объемное 1(ру) сопротивление и время удержания заряда (Ту) - обычного и антистатического линолеума приведены в табл. 5.5.

Пркгменение антистатического линолеума • исключает возможность накопления статических зарядов на операторе: контакт руки оператора до выполнения очередной технологаче-ской операции с поверхностью, покрытой антистатическим линолеумом, обеспечивает стекание заряда за 1 с. Синтетическое покрытие 11.2.Э - С.5 обладает еще лучшими антистатическими свойствами. Удельное поверхностное сопротивление материала

Параметр

Обычный

Антистатичес

линолеум

кнй линолеум

Удельное поверх-

ностное сопротив-

ление р. Ом

4,0-10"

5,0 10

Объемное сопротив-

ление ру, Ом см

5.9-IQl

2,4 10»

Время удержания

заряда Ту

12 ООО

равно 10* Ом. Применение такого материала обеспечивает полное снятие статических зарядов, так как время стекания зарядов с человека составит всего 2-10" с.

В качестве одного из методов снижения удельного поверхностного сопротивления покрытий рекомендуется применять поверхностно-активные вещества, например, антистатическую пасту "Чародейка" (ТУ 6.15.604 - 71), которую наносят тонким слоем на рабочие диэлектрические поверхности столов, испытательного и технологаческого оборудования и приспособлений, тары для хранения ИМС и сборочных единиц и используют для протирки полов и при стирке хлопчатобумажных чехлов для производственной мебели. Антистатические свойства пасты во времени характеризуются экспериментальными данными (рис. 5.15). Сплошной линией на рисунке показаны зависимость до обрабопси материалов пастой "Чародейка", штриховой - после.

Возрастание поверхностного сопротивления обработанной поверхности во времени объясняется естественным усыханием и старением пасты, а также стиранием ее при работе. Сопротивление возрастает на порядок за 10...15 дней, поэтому периодичность нанесения пасты должна определяться из конкретных условий производства. Как в случае применения антистатического линолеума, так и поверхностно-активных веществ для стекания зарядов необходимо обеспе-



чить хороший электрический контакт одной-двух точек обработанной поверхности (площадь контакта не менее 1 см2) с "землей".

Чтобы снизить поверхностное сопротивление покрытий на рабочем месте операторов, рекомендуется обеспечивать максимально возможную относительную влажность в производственных помещениях (удовлетворительный результат может быть достигаут при влажности 65...70 %).

Для изготовления межоперационной тары рекомендуется использовать материалы с поверхностным сопротивлением 10...10 Ом. Материал тары может быть покрыт токопроводя-щей алюминиевой краской. Слой ее не препятствует стеканию зарядов, так как имеет невысокое р.

Должен быть обеспечен непрерывный контакт оператора с "землей" с помощью специального антистатического браслета, соединенного через высоковольтный резистор (например,

типа КЛВ ва 10 кВ). Однако надо учесть, что применение антистатического браслета эффективно лишь в

том случае, если рабочее место, тара и приспособления выполнены с применением материалов с малым поверхностным сопротивлением, исключающим накопление на них зарядов статического электричества (с учетом отвода заряда с помощью заземления). В противном случае вероятность повреждения ИМС велика. Действительно, заряды статического электричества, накопленные на высо-коомной поверхности, например, на межоперационной таре, могут создать потенциал до нескольких тысяч вольт как на самой таре, так и на находящейся в ней ИМС. В момент контакта оператора с ИМС при наличии цепи прохождения тока ИМС -оператор - "земля" импульс разрядного тока, может вызвать отказ микросхемы.

Приложение 1. Конструкции и чертежи корпусов анало интегральных микросхем для бытовой радиоаппаратуры

1,5 max

5,Smax

I 0,3 max

готах


201.9-1 (полимерный)



X «0

> 1

IBjfma

201. 12-1 (полимерный)





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [35] 36 37 38 39 40

0.0038