SMT表面贴装工艺中的静电防护知识

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SMT表面贴装工艺中的静电防护
　　一、静电防护原理
　　电子产品制造中，不产生静电是不可能的。产生静电不是危害所在，其危害所在于静电积聚以及由此产生的静电放电。静电防护的核心是“静心消除”。
# E, @" s5 y3 A+ b& \　　静电防护原理：
  C. I2 ~6 D4 b5 z8 `/ H2 f# q  ?　　(1)对可能产生静电的地方要防止静电积聚。采取措施在安全范围内。
　　(2)对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放。
　　二．静电防护方法
　　(1)使用防静电材料：金属是导体，因导体的漏放电流大，会损坏器件。另外由于绝缘材料容易产生摩擦起电，因此不能采用金属和绝缘材料作防静电材料。而是采用表面电阻l×105Ω?cm以下的所谓静电导体，以及表面电阻1×105-1×108Ω?cm的静电亚导体作为防静电材料。例如常用的静电防护材料是在橡胶中混入导电碳黑来实现的，将表面电阻控制在1×106Ω?cm以下。
6 d* m$ u6 j. e4 Q' c　　(2)泄漏与接地：对可能产生或已经产生静电的部位进行接地，提供静电释放通道。采用埋大地线的方法建立“独立”地线。使地线与大地之间的电阻＜10Ω。(参见GBJl79或SJ／T10*-1996)
* [- s6 J* o2 s' I0 H1 g  I0 K5 z# ~9 N　　静电防护材料接地方法：将静电防护材料(如于作台面垫、地垫、防静电腕带等)通过1MΩ的电阻接到通向独立大地线的导体上(参见SJ／T10630-1995)。串接1MΩ电阻是为了确保对地泄放＜5mA的电流，称为软接地。设备外壳和静电屏蔽罩通常是直接接地，称为硬接地。
5 o+ V4 s2 W1 {5 {' i; p3 \　　IPC-A-610C标准中推荐的防静电工作台接地方法如图1。
$ S6 N$ g9 L  {! `, }1 _8 \* c0 k　　SMT生产中的静电防护技术4
　　(3)导体带静电的消除：导体上的静电可以用接地的方法使静电泄漏到大地。放电体卜的电压与释放时间可用下式表示：
' \0 U" G2 ~# @, g- K. i　　UT=U0L1/RC
. j0 I) B( X/ M; D　　式中 UT-T时刻的电压(V) U0一起始电压(V) R-等效电阻(Ω) C-导体等效电容(pf)
　　一般要求在1秒内将静电泄漏。即1秒内将电压降至1OOV以下的安全区。这样可以防止泄漏速度过快、泄漏电流过大对SSD造成损坏。若U0=500V，C=200pf，想在1秒内使UT达到100V，则要求R=1．28×109Ω。因此静电防护系统中通常用1MΩ的限流电阻，将泄放电流限制在5mA以下。这是为操作安全设计的。如果操作人员在静电防护系统中，不小心触及到220V工业电压，也不会带来危险。
) A1 F0 u$ |8 {　　(4)非导体带静电的消除：对于绝缘体上的静电，由于电荷不能在绝缘体上流动，因此不能用接地的方法消除静电。可采用以下措施：
　　(a)使用离子风机-离子风机产生正、负离子，可以中和静电源的静电。可设置在空间和贴装机贴片头附近。
　　(b)使用静电消除剂-静电消除剂属于表面活性剂。可用静电消除剂檫洗仪器和物体表面，能迅速消除物体表面的静电。
! A& P/ d! [" ^  r. D　　(c)控制环境湿度-增加湿度可提高非导体材料的表面电导率，使物体表面不易积聚静电。例如北方干燥环境可采取加湿通风的措施。
( ?3 t5 y9 e9 s) D5 u4 S　　(d)采用静电屏蔽-对易产生静电的设备可采用屏蔽罩(笼)，并将屏蔽罩（笼）有效接地。
　　(5)工艺控制法：为了在电子产品制造中尽量少的产生静电,控制静电荷积聚，对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放，应从厂房设计、设备安装、操作、管理制度等方面采取有效措施。
* r0 v( s+ O: [7 u1 T8 P　　三．静电防护器材
# G: u0 {  c: ~0 E% f* m) T# ~　　(1)人体防静电系统包括防静电腕带、工作服、帽、手套、鞋、袜等
　　(2)防静电地面包括防静电水磨石地面、防静电橡胶地面、PVC防静电塑料地板、防静电地毯、防静电活动地板等。
0 o4 U  j; J8 [　　(3)防静电操作系列：包括防静电：I：作台垫、防静电包装袋、防静电物流小车、防静电烙铁及工具等。
　　四．静电测量仪器．
7 {, R. o" r! g  ~8 H　　(1)静电场测试仪：用于测量台面、地面等表面电阻值。平面结构场合和非平面场合要选择不同规格的测量仪。
　　(2)腕带测试仪：测量腕带是否有效。
　　(3)人体静电测试仪：用于测量人体携带的静电量，人体双脚之间的阻抗，测量人体之间的静电差,腕带、接地插头、工作服等是否阻护有效。还可以作为入门放电，把人体静电隔在车间之外。
2 w5 ?5 k* K" Q- Z+ Z- t& {2 c3 c　　(4)兆欧表：用于测量所有导电型、抗静电型及静电泄放型表面的阻抗或电阻。
8 ]! ]6 s- O1 p" Z　　五．电子产品制造中防静电技术指标要求
$ d0 j0 g4 }9 ^7 W, b　　(1)防静电地极接地电阻＜10Ω。
# T- X& I- @8 U- u1 N3 V& V　　(2)地面或地垫：表面电阻值105-1010Ω;摩擦电压＜100V。
　　(3)墙壁：电阻值5×104-109Ω。
　　(4)工作台面或垫：表面电阻值106-109Ω；摩擦电压＜100V；对地系统电阻106-108Ω。
　　(5)工作椅面对脚轮电阻106-108Ω。
5 B% s  W& R. o) i+ |6 f' O　　(6)工作服、帽、手套摩擦电压＜300V；鞋底摩擦电压＜100V。
　　(7)腕带连接电缆电阻1MΩ；佩带腕带时系统电阻1-1OMΩ。脚跟带(鞋束)系统电阻0．5×105-108Ω。
　　(8)物流车台面对车轮系统电阻106-109Ω。
" z5 M" b' M: ~　　(9)料盒、周转箱、PCB架等物流传递器具一表面电阻值103-108Ω;摩擦电压＜100V。
! U7 G) F# I9 U: ]( L# _　　(10)包装代、盒一摩擦电压＜100V。
" C+ T* T& I/ m& l2 J0 D% K) k　　(11)人体综合电阻106-108Ω。
* A6 q( q6 f- R5 K( [- r* K) f　　六、 电子产品制造中防静电措施及静电作业区(点)的一般要求
, N' |/ E# h8 Z) v8 E　　SMT生产中的静电防护技术5
% _7 O/ J, m9 R$ ?　　SMT生产设备必须接地良好，贴装机应采用三相无线制接地法并独立接地。生产场所的地面、工作台面垫、坐椅等均应符合防静电要求。车间内保持恒温、恒湿的环境。应配备防静电料盒、周转箱、PCB架、物流小车、防静电包装带、防静电腕带、防静电烙铁及工具等设施。
2 z: V  f4 ]7 g* f. m. [/ {　　(1)根据防静电要求设置防静电区域，并有明显的防静电警示标志。按作业区所使用器件的静电敏感程度分成1、2、3级，根据不同级别制订不同的防护措施。
* P4 a9 i1 _/ m6 D( P　　1级静电敏感程度范围：0-1999V
+ n) n# _/ p. i* f, l# k% G6 a4 h　　2级静电敏感程度范围：2000-3999V
　　3级静电敏感程度范围：4000-15999V
　　16000V以上是非静电敏感程产品。
　　(2)静电安全区(点)的室温为23±3℃，相对湿度为45-70％RH。禁止在低于30％的环境内操作SSD(静电敏感元器件)。
. s; i6 y, L8 F7 s' `　　(3)定期测量地面、桌面、周转箱等表面电阻值。
+ ]# F: s: y- V' R" z) R　　(4)静电安全区(点)的工作台上禁止放置非生产物品，如餐具、茶具、提包、毛织物、报纸、橡胶手套等。
　　(5)工作人员进入防静电区域，需放电。操作人员进行操作时，必须穿工作服和防静电鞋、袜。每次上岗操作前必须作静电防护安全性检查,合格后才能生产。
! M3 |: z2 A6 M& Q7 L. ^6 c5 t　　(6)操作时要戴防静电腕带，每天测量腕带是否有效。
　　(7)测试SSD时应从包装盒、管、盘中取一块，测一块,放一块，不要堆在桌子上。经测试不合格器件应退库。
　　(8)加电测试时必须遵循加电和去电顺序：低电压→高电压→信号电压的顺序进行。去电顺序与此相反。同时注意电源极性不可颠倒，电源电压不得超过额定值。
/ S/ P# r- m* Z$ D2 T　　(9)检验人员应熟悉SSD的型号、品种、测试知识，了解静电保护的基本知识。
1 L6 F9 T% |% R2 ^4 R& ?& X# N# }　　七．静电敏感元器件(SSD)运输、存储、使用要求
- P7 d' a8 M+ r& {　　(1)SSD运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装。
: l) \' m( v$ _; x　　(2)存放SSD的库房相对湿度：30-40％RH。
' Z3 c/ J8 U4 T0 u4 f　　(3)SSD存放过程中保持原包装，若须更换包装时，要使用具有防静电性能的容器。
　　(4)库房里，在放置SSD器件的位置上应贴有防静电专用标签。
　　(5)发放SSD器件时应用目测的方法，在SSD器件的原包装内清点数量。
　　(6)对EPROM进行写、擦及信息保护操作时，应将写入器／擦除器充分接地，要带防静电手镯。
" k& Y) z  ^3 ]) @5 `% k　　(7)装配、焊接、修板、调试等操作人员都必须严格按照静电防护要求进行操作。
0 o* L8 _2 s' ^' w) N! W/ v　　(8)测试、检验合格的印制电路板在封装前应用离子喷枪喷射一次，以消除可能积聚的静电荷。

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主要接地和防静电材料