(一)電子防靜電裝備行業發展概況
1. 國外概況
隨著上世紀四十年代半導體器件的研發成功,在以後短短的幾十年時間裏,微電子的發展非常迅速。與此同時,靜電對集成電路、光電器件等的損害也日益突出。像CMOS器件絕緣層的典型厚度已達到0.1μm以下,其相應耐擊穿電壓大致80至100V。某些VMOS的耐擊穿電壓隻有30V,而千兆位DRAM耐壓僅為10至20V。在電子產品的生產和運輸、儲存等過程中產生的靜電電壓遠大於上述閾值,造成微電子器件產生擊穿(或)軟擊穿,使之失效或嚴重影響產品可靠性。美國是研發集成電路的國家之一,在早期微電子生產過程中有過沉重教訓。據HP公司上世紀八十年代後期載文報道,美國在集成電路大規模發展的初期,每年因靜電造成電子工業直接經濟損失達一百多億美元,間接損失則更大。英國也曾有過年損失近二十億英磅的報道。日本在上世紀九十年代初報導,他們不合格微電子器件中有45%是因靜電造成的。在航天方麵也出現過重大事故,像阿波羅載人宇宙飛船,就是因靜電問題導致發射失敗,三名宇航員喪生。民用方麵(油料儲備、船舶運輸、化工、礦山等)因靜電造成的傷亡事故,也是時有發生。因此,歐美一些國家非常重視,在上世紀六十年代初,花費大量人力和資金開始研究和解決電子行業的靜電防護問題。在美國至少有四個係統和部門(靜電放電協會、國家標準【ASTM】協會、防災協會【NFPA】、軍方【MIL】開展了這方麵工作。經過數十年努力取得顯著成效,無論是基礎研究還是標準化、宣傳教育、實際應用方麵已走向成熟。上述部門針對各自係統都有獨立標準體係並相互銜接。單美國軍方和ESD(靜電放電)協會製定的標準就各達數十部,即有強製性也有推薦性標準。像美國軍方和靜電敏感電子產品生產企業對防靜電裝備(用品)的采購和生產環境,都采取了產品質量認可製度,並設有專門管理機構。據調查統計,歐美、日等國靜電敏感電子生產組裝企業的靜電防護教育普及率已達到職工總數的70%以上,對相關崗位的技術和質量管理人員進行職業技能教育,幾乎接觸靜電敏感電子產品的人員都受過基本靜電防護教育。在美國,經過數十年的努力,在上世紀九十年代以來,靜電對電子行業造成損失大大減少。據HP報道,每投入一美元用於靜電防護,可減少九美元損失。在歐洲,英國、德國等國也有專門機構從事靜電防護研究工作和標準製定並立法。由德國、法國、西班牙、荷蘭等二十個國家參於的歐洲電工技術標準化委員會【CENELEC】已在2001年10月1日統一發布IEC標準61340-5-1《靜電場中電子器件的防護-基本要求》,並作為歐洲各國統一標準執行。國際電工委員會也設有專門機構TC101靜電分組製定和協調國際有關靜電防護標準和研究事宜。目前在歐美,靜電對電子工業造成較大損害問題已得到基本解決。
2. 國內概況
我國的靜電防護起始於上個世紀六十年代。這個時期石油、化工、煤礦開采等行業發展迅速,因靜電引起的爆炸火災事故逐漸增多,一些石化、勞保及職業可靠部門開始研究和治理靜電引起火災爆炸事故。
電子行業防靜電事業起步晚於石化、火工、煤礦係統,它是以研究靜電對微電子器件與組件損壞和如何防止這種損壞而產生的。起步於上世紀七十年代中期,從引進國外計算機機房用防靜電活動地板並由國內有關單位仿製開始。電子行業的防靜電問題在七十年代我國IT業發展初期時還處於萌芽階段。進入八十年代以來,我國電子信息產業隨著國家產業政策調整將其列為國家重要發展方向之後,計算機、通信、集成電路等行業進入了快速發展期,靜電危害問題突出,對我國大規模集成電路的生產和電子信息化發展都產生了不好的影響。另外靜電問題也涉及到了產品質量。幾乎同一時期,大量外資(歐美、日本等)的引入,對微電子生產環境提出新的防靜電理念和要求,加速防靜電裝備行業的形成。電子防靜電裝備行業形成時間大致在1984至1991年。由於發展不平衡性,計算機機房和程控機房所用的的防靜電地板製造業先發展起來。在1992年前大約七年時間內,地板廠由原來四、五家發展到一百二十餘家,分布在華北、江蘇南部、浙江和其它地區。這時電子行業有關防靜電地板的國家標準(1986年製定)和防靜電國家軍標(1993年製定)發布。我國防靜電裝備協會(中國電子專用設備協會防靜電裝備分會)於1992年成立,當時會員單位隻有二十多家。我國通過認證的電子專業防靜電產品質檢中心也於1993年成立。當時的防靜電產品主要有地坪類材料(防靜電活動地板、橡膠板、PVC等)、人體防護用品、包裝類等品種。產量較少,技術水平較低,生產規模小,隻有地板生產稍具規模並引進國外技術。此時為電子行業服務的防靜電裝備生產廠家160餘家,生產總值不到十億元。1993年至2001年是我國電子防靜電裝備行業發展較快得一個時期正是我國將電子信息化建設列入重要發展方向,也是以國家“三金”工程為代表的一係列涉及國民經濟信息化和國防電子信息化重大項目起動和實施的時期。這時期也是電子行業引進外資較多的時期。在電子工業部(信息產業部前身)有關部門的大力支持下和防靜電裝備協會的同仁努力下,電子防靜電裝備行業得到很大發展,同時奠定了我國電子防靜電裝備行業發展基礎,使其初具規模。此時服務於各行業的防靜電產品生產廠家超過了五百餘家,貿易商超過一千餘家,形成以長江三角洲、珠江三角洲和環勃海經濟圈三大產業集中區。防靜電裝備分會經過整頓改名為中國電子儀器行業協會防靜電裝備分會,團體會員達二百六十餘家。信息產業部加強標準化管理和推進體製改革成立了電子行業防靜電標準化工作組,並通過數年努力使有關防靜電標準初步形成體係並和國際標準部分接軌,有力的促進了行業的科技進步。防靜電裝備品種發展到幾十種,形成係列化,大部分滿足國內民用和國防建設需要,有些產品(活動地板、包裝、服裝、工作鞋等)出口到美國、日本、台灣和東南亞一些國家。據不完全統計,行業內產品銷售額和工程承包額超過一百億(不包括外資),並服務於IT業一萬二千餘家企業。這個時期,外資同類產品相繼湧入國內,開始和國內產品形成競爭。2001年至今,這期間國家政策有所調整,采取結構調整,電子行業一些項目發展速度放慢,市場出現激烈競爭現象,很多企業進入調整期,有少部分企業退出這個行業或倒閉,也有部分基礎好的企業發展勢頭良好,規模不斷擴大。這些企業進入良性循環,代表了行業發展方向。
在我國,電子防靜電裝備行業是以民營企業為主導的行業,而且是市場化程度很高的行業,同時電子防靜電裝備行業也是一個基礎性行業,實際上,其服務麵函蓋了國民經濟中所有涉及信息化裝備的部門和領域,三十餘年發展曆程充分說明,國家電子信息化發展規模決定電子防靜電裝備行業發展速度和水平,目前這個行業盡管還處於初期發展階段,但在國家信息化建設中所起重要作用不容忽視。
(二) 國內防靜電裝備行業的技術發展現狀
防靜電裝備行業已走入市場化,在國家技術研發方麵投入比較少的情況下,防靜電裝備行業的企業和單位克服了許多困難,取得了顯著的成績。
1. 地坪類材料
目前國內生產品種主要有高架防靜電活動地板、環氧樹脂和聚胺脂地坪、PVC地板磚、橡膠類板材、瓷磚類等,除瓷磚外大都形成產業化。地板當中的鋼質、高壓鑄鋁地板技術(符合MOB標準)已和國際接軌並大量出口國外。國內木質、無機質(不包括水泥刨花板)、沙模鑄鋁地板等因加工精度和板基質量有待提高,但也有少量出口。新板基材料(硫酸鈣等等)開發和使用,雖然在國內個別廠家早已生產,但在國內範圍,還處於初期階段,這是一種很有發展前途的產品。環氧樹脂和聚胺脂材料在國內用於防靜電方麵時間不長,因其較好光潔度和機械強度,是一種有良好發展前景的產品。但該產品防靜電性能穩定性、外觀和某些機械性能指標有待提高。防靜電PVC地板磚開發出時間較早.因其成本低、防靜電性能好、施工簡單.國內外用量較大。國內生產的產品,在耐汙、抗老化性、電阻測試非線性等方麵還需改進。PVC卷材國內已開發出,是一種具有發展前途的產品,防靜電瓷磚因其耐磨、阻燃、裝飾效果好等特點,具有發展前途。但該產品存在機械強度低問題,尚處於推廣階段。
2. 人體靜電防護用品類
人體靜電防護用品已成係列化,能夠滿足國內基本需要,防靜電工作服所用國產導電絲(纖維)質量和國外存在差距,另外其製造工藝,服用性(透氣性等)等方麵還有待完善。有關工作服(布料)潔淨技術和服用性指標,國內標準尚未製定,屬於空白急需解決。據信息產業部防靜電標準化工作組介紹,即將審定的,中國電子行業標準《防靜電潔淨工作服及織物通用規範》標準,已提出潔淨度和服用性方麵測試指標,國內和國際接軌,有力的促進了行業科技進步。
3.防靜電包裝
該產品種類較多,除個別品種外基本能滿足國內需要,產品防靜電性能基本符合國內與國際標準要求,但硬質塑料容器尺寸精度、機械強度,柔性包裝耐汙性、耐高低溫性能尚需改進。有消息報道,國內已研發出能耐二百度以上高溫的防靜電包裝,並實現商品化出口國外,提供給英特爾等公司。
4. 防靜電操作係統和物流傳遞裝備
有工作台、椅、電烙鐵、吸錫器、維修工具、存放櫃、傳輸帶等等.這類產品國內已能大量提供,隻是某些產品製造工藝有待提高。
5. 特殊用防靜電裝備產品
離子靜電消除器(不包括靜止型放射性靜電消除器)在國內已大量生產並投放市場,其有台式、棒式、風幕式、帶壓縮空氣的槍式等。目前國內尚無獨立產品標準(單一防靜電性能測試標準已有,見新修訂的電子行業標準《電子產品製造與應用係統防靜電檢測通用規範》)。國產離子靜電消除器,除部分品牌外,在可靠性、放電針使用壽命等指標還需改進。另外有關臭氧、儀器可靠檢測指標還沒製訂,這些問題需要解決。防靜電劑(導電粉、膠、臘)在國內已大量生產,基本能滿足國內需要.低成本納米防靜電添加材料急待開發。
6. 測試儀器
國內靜電檢測技術研究較薄弱,測試儀器整體研發相對滯後。象靜電衰減測試儀(不包括半衰儀)、離子平衡分析儀、靜電屏蔽測試儀等重要儀器,國內尚無生產。非接觸式靜電電壓表因其測試誤差大、使用中存在一些問題。國軍標《非接觸式靜電電壓表校準規範》已於2005年通過審定,將對行業科技發展起到推動作用。靜電放電敏感度試驗設備國內已研發成出,並投入市場。
7. 國內標準化狀況
在2000年以後,電子行業防靜電標準製定工作,在國家信息產業部科技司統一領導下,成立防靜電標準製定領導工作組,對標準規劃、立項、製定、審定實行民主決策科學管理,使行業標準製定工作進入良性循環。目前電子行業內已製定國標4個、國軍標 6個、行標 15個、地方標準 4個(不包括航空航天係統),初步形成體係,有力促進行業發展國軍標基本上等效采用美軍標(MIL),行業標準中有部分等效采用國際電工委員會或美國ESD協會標準基礎標準已成體係,防靜電工程標準有待完善。目前行業內尚無建立對應國際電工委員會(IEC)和美國ESD協會的信息聯絡機構,有待完善。
(三) 關於今後國內防靜電裝備行業發展的幾點建議
據我國電子信息化的發展狀況,結合電子防靜電裝備行業現實,建議今後重點抓好以下幾方麵的工作:
1. 作好靜電防護的宣傳教育工作
目前我國靜電防護普及教育滯後,普及率較低,有很多企業幾乎還屬空白。對凡是涉及電子信息化重要領域和國防電子信息化單位(研究所、企業、公司、設計院)的相關技術、質量、管理和重要崗位職工應開展職業技能培訓。據有關消息報道,近期國家有關部門將開展電子行業防靜電職業技能培訓和職業資格鑒定工作,這項工作開展的對電子行業防靜電工作的普及,提高產品質量具有重要意義。
2. 加強和規範電子防靜電標準的製定和管理
目前電子行業的防靜電國家軍(用標準和行業標準已形成體係並部分和國際接軌,但有關這方麵的國家標準較少。為了便於行業間協調和規範國家電子信息化重要領域裏防靜電質量檢驗工作,建議將涉及民用電子信息化基礎領域、國防電子信息化工程、人身可靠的重要防靜電標準上升為國家標準,同時抓緊做好和國際標準接軌工作。另外,要跟蹤國際先進標準,建立國內完整的防靜電標準體係,促進行業發展,為微電子行業更好服務。
3. 加強防靜電產品研發工作
因防靜電裝備技術、質量關係到電子基礎產業的發展和國防信息化建設,建議由國家電子主管部門組織、指導對承擔電子基礎產品研發生產和承擔國防電子產品生產的單位所用防靜電裝備(用品)和檢測儀器研發工作,及時吸收國際先進技術,提高產品質量,完善計量檢定工作,促進整體水平提高。
防靜電裝備市場前景誘人
我國防靜電裝備經過十幾年的發展,已經形成產業,對微電子、計算機、通信等行業的發展起著至關重要的作用。中國電子儀器協會防靜電分會的統計資料表明,我國防靜電裝備市場前景誘人。
電子產品從生產到使用的全過程都會受到靜電的威脅,電子產品中的元器件可能因靜電電場或靜電放電電流引起失效,或造成大家不易發覺的“軟擊穿”現象,給整機留下隱患。有人形象地比喻靜電帶來的損失不亞於嚴重火災和爆炸事故帶來的損失。如果不重視靜電引起的危害,會直接影響電子產品的質量、壽命和可靠性。
據中國電子儀器行業協會防靜電裝備分會的調查表明,
從事防靜電裝備生產的廠家近500家,生產的產品主要有防靜電地坪、防靜電包裝容器、人體防護器材、計算機房輔助設施、機房防靜電設施等。目前,我國防靜電裝備每年的銷售額達幾十億元。
計算機用活動地板是防靜電裝備中的主導產品。據不完全統計,我國每年生產的防靜電活動地板超過200萬平方米,其銷售額占地坪材料銷售總額的80%以上。從總體看,國內防靜電活動地板尚未擺脫水平低、檔次低、價格低的局麵,生產上存在散、亂、小的狀況,在銷售方麵存在供大於求的局麵。但計算機房用活動地板中的鋼結構地板由於技術水平高、便於大量生產、產品一致性好等原因,是目前國內惟一和國際標準接軌並大量出口的產品。近幾年,該產品的國內銷售量已經達到70萬平方米,每年出口額約為1500萬美元。
國內生產的其它防靜電產品,如人體用品等已經基本滿足國內需要,但電烙鐵、靜電檢測儀器、防靜電泡沫塑料、防靜電維修包等,由於國內整體生產規模小、技術水平低等原因,尚未形成工業化生產,市場銷量很小,還處於起步階段。
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