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SMT防静电(上)

2018-05-10 09:43:11 点击数:

贴片加工静电和静电的危害

1静电是一种电能,它存留于物体表面,是正负电荷在部分规划内失掉均衡的效果,是通过电子或离子的改换而构成的。静电现象是电荷在发作和消逝过程中发作的电现象的总称。如抵触起电、人体起电等现象。

跟着科技打开,静电现象已在静电喷涂、静电纺织、静电分选、静电成像等范畴得到广泛的有用使用。但在另一方面,静电的发作在许多范畴会带来严峻危害和丢掉。例如在第一个阿波罗载人宇宙飞船中,由于静电放电引起爆炸,使三名宇航员丧生;在火药制造过程中由于静电放电(ESD),构成爆炸伤亡的事端时有发作。在电子工业中,跟着集成度越来越高,集成电路的内绝缘层越来越薄,互连导线宽度与距离越来越小,例如CMOS器件绝缘层的典型厚度约为0.1μm,其相应耐击穿电压在80-100V;VMOS器件的绝缘层更薄,击穿电压在30V。而在电子产品制造中以及运送、存储等过程中所发作的静电电压远远逾越MOS器件的击穿电压,常常会使器件发作硬击穿或软击穿(器件部分危害)现象,使其失效或严峻影响产品的可靠性。

为了控制和消弭ESD,美国、西欧和日本等兴隆国度均拟定了国度、军用和企业规范或规则。从静电活络元器件的规划、制造、置办、入库、查验、仓储、设备、调试、半废品与废品的包装、运送等均有相应规则,对静电防护器件的制造运用和处理也有较严峻的规章准则央求。我国也参照国际规范拟定了军用和企业规范。例如有航天部、机电部、石油部等规范。

2、静电活络器件(SSD)

对静电反响活络的器件称为静电活络元器件(SSD)。静电活络器件首要是指超大规划集成电路,特别是金属化膜半导体(MOS电路)。表1为静电活络器件的分级表。可根据SSD分级表,针对不同的SSD器件,采用不同的静电防护方法。   3、电子产品制造中的静电源

(1) 人体的活动,人与衣服、鞋、袜等物体之间的抵触、接触和分别等发作的静电是电子产品制造中首要静电源之一。人体静电是引起器件发作硬(软)击穿的首要缘由。人体活动发作的静电电压约0.5-2KV。其他空气湿度对静电电压影响很大,若在单调环境中还要上升1个数量级。表2为相对湿度对与人体活动带电的联络。

人体带电后接触到地线,会发作放电现象,人体就会发作不同水平的电击感反响,其反响的水平称为电击感度。表3为不同静电压放电过程中人体的电击感度。

(2) 化纤或棉制造业服与作业台面、坐椅抵触时,可在服装表面发作6000V以上的静电电压,并使人体带电,此刻与器件接触时,会引起放电,简略损坏器件。   (3)橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达1013Ω,当与空中抵触时发作静电,并使人体带电。

(3) 树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运送时,器件表面与包装资料抵触能发作几百伏的静电电压,对活络器件放电。

(4) PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚内乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、树脂等高分子资料制造的各种包装、料盒、周转箱、PCB架等都可能因抵触、冲击发作1-3.5KV静电电压,对活络藉件放电。

(5) 一般作业台面,遭到抵触发作静电。

(6) 混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘空中的绝缘电阻高,人体上的静电荷不易走漏。

(7) 电子消费设备和东西方面:例如电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机、调试和检测等设备内的高压变压器、交/盲流电路都会在设备卜感应出静电。假定设备静电泄放方法欠好,都会惹起活络器件在制造过程中失效。烘箱内热空气循环活动与箱体抵触、CO2低温箱冷却箱内的CO2蒸汽均会可发作许多的静电荷。

3、静电防护原理

4、电子产品制造中,不发作静电是不可能的。发作静电不是危害地址,其危害地址于静电堆集以及由此发作的静电放电。静电防护的中心是“静心消弭”。   静电防护原理:

(1) 对可能发作静电的中心要避免静电堆集。采用方法在安全规划内。

(2) 对早年存在的静电堆集快速消弭掉,即时开释。

5、静电防护方法

(1) 运用防静电资料:金属是导体,因导体的漏放电流大,会损坏器件。其他由于绝缘资料简略发作抵触起电,因而不能选用金属和绝缘资料作防静电资料。而是选用表面电阻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资料。例如常用的静电防护资料是在橡胶中混入导电碳黑来完结的,将表面电阻控制在1×106Ω·cm以下。

(2) 走漏与接地:对可能发作或早年发作静电的部位间断接地,供给静电开释通道。选用埋大地线的方法树立“独立”地线。使地线与大地之间的电阻<10Ω。(参见GBJl79或SJ/T10694—1996)

静电防护资料接中心法:将静电防护资料(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。

IPC-A-610C规范中推荐的防静电作业台接中心法如图1。

(3) 导体带静电的消弭:导体上的静电能够用接地的方法使静电走漏到大地。放电体卜的电压与开释时间可用下式表明: UT=U0L1/RC   式中 UT-T时辰的电压(V) U0一起始电压(V) R-等效电阻(Ω) C-导体等效电容(pf)   一般央求在1秒内将静电走漏。即1秒内将电压降至1OOV以下的安全区。这样能够避免走漏速渡过快、走漏电流过大对SSD构成损坏。若U0=500V,C=200pf,想在1秒内使UT抵达100V,则央求R=1.28×109Ω。因而静电防护体系中通常用1MΩ的限流电阻,将泄放电流束缚在5mA以下。这是为操作安全规划的。假定操作人员在静电防护体系中,不留心触及到220V工业电压,也不会带来风险。   (4)非导体带静电的消弭:关于绝缘体上的静电,由于电荷不能在绝缘体上活动,因而不能用接地的方法消弭静电。

可选用以下方法:

(a) 运用离子风机—离子风机发作正、负离子,能够中和静电源的静电。可设置在空间和贴装机贴片头左近。

(b) 运用静电消弭剂—静电消弭剂归于表面活性剂。可用静电消弭剂檫洗仪器和物体表面,能快速消弭物体表面的静电。

(c) 控制环境湿度—添加湿度可进步非导体资料的表面电导率,使物体表面不易堆集静电。例如北方单调环境可采用加湿通风的方法。

(d) 选用静电屏蔽—对易发作静电的设备可选用屏蔽罩(笼),并将屏蔽罩(笼)有用接地。

(4) 工艺控制法:为了在电子产品制造中尽量少的发作静电,控制静电荷堆集,对早年存在的静电堆集快速消弭掉,即时开释,应从厂房规划、设备设备、操作、处理准则等方面采用有用方法。