SMT電子生產(chǎn)中的靜電防護(hù)技術(shù)

1、 smt電子生產(chǎn)中的靜電防護(hù)技術(shù)目 錄引 言 . 21靜電和靜電的危害 . 22靜電敏感器件(ssd) . 33電子產(chǎn)品制造中的靜電源 . 34靜電防護(hù)原理 . 45靜電防護(hù)方法 . 56靜電防護(hù)器材 . 77靜電測量儀器 . 78電子產(chǎn)品制造中防靜電技術(shù)指標(biāo)要求 . 7 9 電子產(chǎn)品制造中防靜電措施及靜電作業(yè)區(qū)(點(diǎn))的一般要求. 811防靜電工作區(qū)的管理與維護(hù) . 10參考文獻(xiàn) . 15 第1 頁共 15頁引 言在電子產(chǎn)品制造中，靜電放電往往會(huì)損傷器件，甚至使器件失效，造成嚴(yán)重?fù)p失，因此smt生產(chǎn)中的靜電防護(hù)非常重要。介紹與分析電子產(chǎn)品制造中的靜電產(chǎn)生源及靜電防護(hù)原理，較詳細(xì)地介紹了smt生

2、產(chǎn)中的一些靜電防護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)與相應(yīng)措施。 1靜電和靜電的危害靜電是一種電能，它存留于物體表面，是正負(fù)電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結(jié)果，是通過電子或離子的轉(zhuǎn)換而形成的。靜電現(xiàn)象是電荷在產(chǎn)生和消失過程中產(chǎn)生的電現(xiàn)象的總稱。如摩擦起電、人體起電等現(xiàn)象。隨著科技發(fā)展，靜電現(xiàn)象已在靜電噴涂、靜電紡織、靜電分選、靜電成像等領(lǐng)域得到廣泛的有效應(yīng)用。但在另一方面，靜電的產(chǎn)生在許多領(lǐng)域會(huì)帶來重大危害和損失。例如在第一個(gè)阿波羅載人宇宙飛船中，由于靜電放電導(dǎo)致爆炸，使三名宇航員喪生；在火藥制造過程中由于靜電放電(esd)，造成爆炸傷亡的事故時(shí)有發(fā)生。在電子工業(yè)中，隨著集成度越來越高，集成電路的內(nèi)絕緣層越來越薄，互連導(dǎo)線

3、寬度與間距越來越小，例如cmos器件絕緣層的典型厚度約為01m，其相應(yīng)耐擊穿電壓在80-100v；vmos器件的絕緣層更薄，擊穿電壓在30v。而在電子產(chǎn)品制造中以及運(yùn)輸、存儲(chǔ)等過程中所產(chǎn)生的靜電電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過mos器件的擊穿電壓，往往會(huì)使器件產(chǎn)生硬擊穿或軟擊穿(器件局部損傷)現(xiàn)象，使其失效或嚴(yán)重影響產(chǎn)品的可靠性。第2 頁共 15頁為了控制和消除esd，美國、西歐和日本等發(fā)達(dá)國家均制定了國家、軍用和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定。從靜電敏感元器件的設(shè)計(jì)、制造、購買、入庫、檢驗(yàn)、倉儲(chǔ)、裝配、調(diào)試、半成品與成品的包裝、運(yùn)輸?shù)染邢鄳?yīng)規(guī)定，對(duì)靜電防護(hù)器材的制造使用和管理也有較嚴(yán)格的規(guī)章制度要求。我國也參照國際標(biāo)準(zhǔn)制定了

4、軍用和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如有航天部、機(jī)電部、石油部等標(biāo)準(zhǔn)。2靜電敏感器件(ssd)對(duì)靜電反應(yīng)敏感的器件稱為靜電敏感元器件(ssd)。靜電敏感器件主要是指超大規(guī)模集成電路，特別是金屬化膜半導(dǎo)體(mos電路)。表1為靜電敏感器件的分級(jí)表?？筛鶕?jù)ssd分級(jí)表，針對(duì)不同的ssd器件，采取不同的靜電防護(hù)措施。3電子產(chǎn)品制造中的靜電源(1)人體的活動(dòng)，人與衣服、鞋、襪等物體之間的摩擦、接觸和分離等產(chǎn)生的靜電是電子產(chǎn)品制造中主要靜電源之一。人體靜電是導(dǎo)致器件產(chǎn)生硬(軟)擊穿的主要原因。人體活動(dòng)產(chǎn)生的靜電電壓約05-2kv。另外空氣濕度對(duì)靜電電壓影響很大，若在干燥環(huán)境中還要上升1個(gè)數(shù)量級(jí)。表2為相對(duì)濕度對(duì)與人體活動(dòng)

5、帶電的關(guān)系。人體帶電后觸摸到地線，會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，人體就會(huì)產(chǎn)生不同程度的電擊感反應(yīng)，其反應(yīng)的程度稱為電擊感度。表3為不同靜電壓放電過程中人體的電擊感度。(2)化纖或棉制工作服與工作臺(tái)面、坐椅摩擦?xí)r，可在服裝表面產(chǎn)生6000v以上的靜電電壓，并使人體帶電，此時(shí)與器件接觸時(shí)，第3 頁共 15頁會(huì)導(dǎo)致放電，容易損壞器件。(3)橡膠或塑料鞋底的絕緣電阻高達(dá)1013，當(dāng)與地面摩擦?xí)r產(chǎn)生靜電，并使人體帶電。(4)樹脂、漆膜、塑料膜封裝的器件放人包裝中運(yùn)輸時(shí)，器件表面與包裝材料摩擦能產(chǎn)生幾百伏的靜電電壓，對(duì)敏感器件放電。(5)用pp(聚丙烯)、pe(聚乙烯)、ps(聚內(nèi)乙烯)、pvr(聚胺脂)、pvc和聚脂

6、、樹脂等高分子材料制作的各種包裝、料盒、周轉(zhuǎn)箱、pcb架等都可能因摩擦、沖擊產(chǎn)生1-35kv靜電電壓，對(duì)敏感藉件放電。(6)普通工作臺(tái)面，受到摩擦產(chǎn)生靜電。(7)混凝土、打臘拋光地板、橡膠板等絕緣地面的絕緣電阻高，人體上的靜電荷不易泄漏。(8)電子生產(chǎn)設(shè)備和工具方面：例如電烙鐵、波峰焊機(jī)、再流焊爐、貼裝機(jī)、調(diào)試和檢測等設(shè)備內(nèi)的高壓變壓器、交盲流電路都會(huì)在設(shè)備卜感應(yīng)出靜電。如果設(shè)備靜電泄放措施不好，都會(huì)引起敏感器件在制造過程中失效。烘箱內(nèi)熱空氣循環(huán)流動(dòng)與箱體摩擦、co2低溫箱冷卻箱內(nèi)的co2蒸汽均會(huì)可產(chǎn)生大量的靜電荷。4靜電防護(hù)原理電子產(chǎn)品制造中，不產(chǎn)生靜電是不可能的。產(chǎn)生靜電不是危害所在，其危

7、害所在于靜電積聚以及由此產(chǎn)生的靜電放電。靜電防護(hù)的核心是“靜心消除”。靜電防護(hù)原理：第4 頁共 15頁(1)對(duì)可能產(chǎn)生靜電的地方要防止靜電積聚。采取措施在安全范圍內(nèi)。(2)對(duì)已經(jīng)存在的靜電積聚迅速消除掉，即時(shí)釋放。5靜電防護(hù)方法(1)使用防靜電材料：金屬是導(dǎo)體，因?qū)w的漏放電流大，會(huì)損壞器件。另外由于絕緣材料容易產(chǎn)生摩擦起電，因此不能采用金屬和絕緣材料作防靜電材料。而是采用表面電阻l105cm以下的所謂靜電導(dǎo)體，以及表面電阻1105-1108cm的靜電亞導(dǎo)體作為防靜電材料。例如常用的靜電防護(hù)材料是在橡膠中混入導(dǎo)電碳黑來實(shí)現(xiàn)的，將表面電阻控制在1106cm以下。(2)泄漏與接地：對(duì)可能產(chǎn)生或已經(jīng)

8、產(chǎn)生靜電的部位進(jìn)行接地，提供靜電釋放通道。采用埋大地線的方法建立“獨(dú)立”地線。使地線與大地之間的電阻10。(參見gbjl79或sjt106941996)靜電防護(hù)材料接地方法：將靜電防護(hù)材料(如于作臺(tái)面墊、地墊、防靜電腕帶等)通過1m的電阻接到通向獨(dú)立大地線的導(dǎo)體上(參見sjt10630-1995)。串接1m電阻是為了確保對(duì)地泄放5ma的電流，稱為軟接地。設(shè)備外殼和靜電屏蔽罩通常是直接接地，稱為硬接地。ipc-a-610c標(biāo)準(zhǔn)中推薦的防靜電工作臺(tái)接地方法如圖1。(3)導(dǎo)體帶靜電的消除：導(dǎo)體上的靜電可以用接地的方法使靜電泄漏到大地。放電體卜的電壓與釋放時(shí)間可用下式表示：ut=u0l1/rc第5 頁

9、共 15頁式中 ut-t時(shí)刻的電壓(v) u0一起始電壓(v) r-等效電阻() c-導(dǎo)體等效電容(pf)一般要求在1秒內(nèi)將靜電泄漏。即1秒內(nèi)將電壓降至1oov以下的安全區(qū)。這樣可以防止泄漏速度過快、泄漏電流過大對(duì)ssd造成損壞。若u0=500v，c=200pf，想在1秒內(nèi)使ut達(dá)到100v，則要求r=128109。因此靜電防護(hù)系統(tǒng)中通常用1m的限流電阻，將泄放電流限制在5ma以下。這是為操作安全設(shè)計(jì)的。如果操作人員在靜電防護(hù)系統(tǒng)中，不小心觸及到220v工業(yè)電壓，也不會(huì)帶來危險(xiǎn)。(4)非導(dǎo)體帶靜電的消除：對(duì)于絕緣體上的靜電，由于電荷不能在絕緣體上流動(dòng)，因此不能用接地的方法消除靜電?？刹捎靡韵麓胧?a)使用離子風(fēng)機(jī)離子風(fēng)機(jī)產(chǎn)生正、負(fù)離子，可以中和靜電源的靜電?？稍O(shè)置在空間和貼裝機(jī)貼片頭附近。(b)使用靜電消除劑靜電消除劑屬于表面活性劑?？捎渺o電消除劑檫洗儀器和物體表面，能迅速消除物體表面的靜電。(c)控制環(huán)境濕度增加濕度可提高非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率，使物體表面不易積聚靜電。例如北方干燥