SMT表面贴装工艺中的静电防护

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 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”。
 
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。
 
(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)
 
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。
 
IPC-A-610C标准中推荐的防静电工作台接地方法如图1。
 
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:
 
UT=U0L1/RC
 
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。
 
(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。
 
(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。
 
(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。
 
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.
 
(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。
 
(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。
 
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。
 
(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。
 
(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。
 
(10)包装代、盒一摩擦电压<100V。
 
(11)人体综合电阻106-108Ω。
 
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
 
SMT生产中的静电防护技术5
 
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。
 
(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
 
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)。
 
(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。
 
(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。
 
(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。
 
(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。
 
七.静电敏感元器件(SSD)运输、存储、使用要求
 
(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。
 
(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。
 
(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。
 
(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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