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
7 F# n0 E/ _+ G( d+ P1 h- ?　　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”。
  R7 ^/ s/ U& R/ [7 J　　静电防护原理：
　　(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。
3 I: y8 S& g- i　　(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。
　　(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)
1 _, o. A" E" A: R+ j8 B' `# n2 R7 C　　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。
. Z& y  X" A) j5 z; y　　IPC-A-610C标准中推荐的防静电工作台接地方法如图1。
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　　(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：
　　UT=U0L1/RC
# y0 Y& Y7 `8 g4 s) {* {! C% k# l　　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。
8 U' S: `9 Z6 L! C( I4 t　　(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：
7 v% l1 i7 q( K! x; x! Y　　(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。
* }% x# |& h4 n( m% t7 r! G　　(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。
　　(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。
( ]4 @/ }' L2 ]8 w! H8 r　　(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。
& A% {; A3 g6 M3 W2 I! [　　三．静电防护器材
　　(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。
　　(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．
& |6 ?! O# l6 K1 Y: o　　(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。
0 s* _; p0 {) v  ?　　(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。
  f' g2 V$ ]2 V' H9 W6 L$ I9 ^　　五．电子产品制造中防静电技术指标要求
　　(1)防静电地极接地电阻＜10Ω。
　　(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。
  `! y6 C& t  W' g: `; r　　(5)工作椅面对脚轮电阻106-108Ω。
　　(6)工作服、帽、手套摩擦电压＜300V；鞋底摩擦电压＜100V。
: `$ D: ^+ y4 Z- `" Q+ y: w5 l　　(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。
　　(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。
9 B, W( j7 }' K4 [　　(10)包装代、盒一摩擦电压＜100V。
% {/ a5 O& `" D* J, d. Q; v　　(11)人体综合电阻106-108Ω。
% C, x- E# w# o4 m; b  G　　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
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　　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。
8 S- _: h, }  b; W　　(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。
　　1级静电敏感程度范围：0-1999V
　　2级静电敏感程度范围：2000-3999V
4 g2 X0 K# x0 L* p$ n$ h, y3 A2 D　　3级静电敏感程度范围：4000-15999V
. I8 d) ]0 t- H( ?' e- q6 W. C6 b+ I1 ~　　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)。
' q5 f( A# v; s$ p$ d- L　　(3)定期测量地面、桌面、周转箱等表面电阻值。
　　(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。
) S* z$ B8 \6 ?: y　　(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。
/ P0 x! r% A2 I# ]6 ]. Y& R+ o　　(6)操作时要戴防静电腕带，每天测量腕带是否有效。
0 J! A  z$ b* D) G5 b　　(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。
/ g4 h: G) ^* Z( U/ C# k4 O5 X　　(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。
　　(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。
2 Q. h0 x: A' F: Q- T4 P　　七．静电敏感元器件(SSD)运输、存储、使用要求
* M3 i$ N' U' z1 I  r7 z) o; x& i　　(1)SSD运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装。
　　(2)存放SSD的库房相对湿度：30-40％RH。
　　(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。
+ K5 e' M1 Y* s5 B　　(4)库房里，在放置SSD器件的位置上应贴有防静电专用标签。
9 x$ j. q2 `8 r* E: x　　(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 l* c' S: K/ K- E$ w　　(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。
; \% J3 j+ S: Y* ]9 Y" V) |　　(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。
( K% O' Q7 R  |5 D5 y　　(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