00211-SMT生產(chǎn)中的靜電防護

SMT生產(chǎn)中的靜電防護

SMT培訓教材中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電和靜電的危害

靜電是一種電能，它存留于物體表面，是正負電荷在局部范圍內(nèi)失去平衡的結果，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。為了控制和消除ESD，美國、西歐和日本等發(fā)達國家均制定了國家、軍用或企業(yè)標準或規(guī)定。從靜電敏感元器件的設計、制造、購買、入庫、檢驗、倉儲、裝配、調(diào)試、半成品與成品的包裝、運輸?shù)染邢鄳?guī)定，對靜電防護器材的制造使用和管理也有較嚴格的規(guī)章制度要求。我國也參照國際標準制定了軍用和企業(yè)標準。例如有航天部、機電部、石油部等標準。中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電敏感元器件(SSD)

對靜電反應敏感的元器件稱為靜電敏感元器件（SSD）。靜電敏感元器件主要是指超大規(guī)模集成電路，特別是金屬化膜半導體（MOS電路）。表1為靜電敏感元器件的分級表，可根據(jù)SSD分級表，針對不同的SSD器件，采取不同的靜電防護措施。中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTDSSD分級表級別和靜電敏感度范圍元器件類型1級0～1999V微波器件（肖特基壘二極管、點接觸二極管等）、離散型MOSFET器件、聲表面波（SAW）器件、結型場效應晶體管（JFETS）、電偶合器件（CCDS）、精密穩(wěn)壓二極管（加載電壓穩(wěn)壓度《0。5%）運謔放大器（OPAMPS）、薄膜電阻器、MOS集成電路（IC）、使用1級元器件的混合電路、超高速集成電路（UHSIC）、可控硅整流器2級2000～3900V由試驗數(shù)據(jù)確定為2級的元器件和微電路、離散型MOSFET器件、結型場效應晶體管（JFETS）、運算放大器（OPAMPS）、IC、超高速集成電路（UHSIC）、使用2級的元器件的混合電路、粘膜密電阻網(wǎng)絡（RZ）、低功率雙極型晶體管3級4000～15000V由試驗數(shù)據(jù)確定為3級的元器件和微電路、離散型MOSFET器件、運算放大器（OPAMPS）、IC、超高速集成電路（UHSIC）、小信號二極管、硅整流器、低功率雙極型晶體管、光電器件、片式電阻器、使用3級的元器件的混合電路、壓電晶體中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD電子產(chǎn)品制造中的靜電源(1)人體靜電—人體的活動,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。人體靜電是導致器件產(chǎn)生硬（軟）擊穿的主要原因。人體活動產(chǎn)生的靜電電壓0.5～2KV。另外空氣濕度對靜電電壓影響很大，若在干燥環(huán)境中還要上升1個數(shù)量級。表2為相對濕度與人體活動帶電的關系。人體帶電后觸摸到地線，會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，人體就會產(chǎn)生不同程度的電擊感度反應，其反應的程度電擊感度。表3為不同靜電壓放電過程中人體的電擊感度

(2)工作服—化纖或棉制工作服與工作臺面、坐椅摩擦時,可在服裝表面產(chǎn)生6000V以上的靜電電壓,并使人體帶電,此時與器件接觸時,會導致放電,容易損壞器件。（3）工作鞋—橡膠或塑料鞋底的絕緣電阻高達1013，當與地面摩擦時產(chǎn)生靜電，并使人體帶電（4）樹脂、漆膜、塑料袋封裝的器件放入包裝中運輸時，器件表面與包裝材料摩擦能產(chǎn)生幾百伏的靜電電壓，對敏感器件放電。中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD電子產(chǎn)品制造中的靜電源

〔5〕用PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PS（聚丙乙烯）、PVR（聚胺脂）、PVS、和聚脂、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1～3.5KV靜電電壓，對敏感器件放電。(6)普通工作臺面，受到摩擦產(chǎn)生靜電。(7)混凝土、打臘拋光地板、橡膠板等絕緣電阻高，人體上的靜電荷不易泄漏。(8)電子生產(chǎn)設備和工具方面：例如電烙鐵、波峰焊機、再流焊爐、貼裝機、調(diào)試和檢測等設備內(nèi)的高壓變壓器，交、直流電路都會在設備上感應出靜電。如果設備靜電泄漏措施不好，都會引起敏感器件在制造過程是失效。烘箱內(nèi)熱空氣循環(huán)流動與箱體摩擦、CO2低溫卻泠箱內(nèi)的CO2蒸汽均會產(chǎn)生大量的靜電荷。中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD相對濕度對人體活動帶電關系運動方式靜電電壓（V）環(huán)境相對濕度

60～90%

環(huán)境相對濕度10～20%在乙烯地板上行走25012000在合成地毯上行鋪有地毯的工作臺上滑動塑料盒150018000坐在泡沫塑料椅子墊上150018000坐在普通椅子上1006000拿起塑料袋6007000用塑料薄膜包裝印制板300016000用氟里昂溶液噴洗印制板500015000從印制板上撕下膠帶150012000用橡皮擦印制電路板100012000中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTD人體帶電電位與電擊感度人體電位（KV）電擊感度備注1.0沒有感覺2.0手指外側(cè)有感覺，但不疼痛2.5有針刺感、哆嗦感、但不疼痛4.0有較強針刺感、手微疼痛光暗時，可見到放電微光5.0從手掌到前腕感到疼痛6.0手指感到劇痛后腕部有強烈電擊感7.0手指、手掌劇痛、有麻木感中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電防護原理

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，其危害所在于靜電積聚以及由此產(chǎn)生的靜電放電。(1)對可能產(chǎn)生靜電的地方要防止靜電積聚。采取措施，使靜電邊產(chǎn)生，邊泄放，并將靜電電壓控制在安全范圍內(nèi)。(2)對已經(jīng)存在的靜電積聚迅速消除掉，即時釋放。靜電防護的核心是“靜電消除”。中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電防護方法(1)使用防靜電材料金屬是導體，因?qū)w的漏放電流大，會損壞器件。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1×105㎝以下的所謂靜電導體，以下表面電阻1×105～1×108的靜電亞導體作為防靜電材料。例如常用的防靜電材料是在橡膠中混入導電碳黑來實現(xiàn)的，將表面電阻控制在1×106以下(2)泄漏與接地對可能產(chǎn)生或已經(jīng)產(chǎn)生靜電的部位進行接地，提供靜電釋放通道，采用埋大地線的方法建立“獨立”地線。使地線與大地之間的電阻＜10R

靜電防護材料的方法：將靜電防護材料（如工作臺面墊、地墊、防靜電腕帶）通過1M的電阻接到通向獨立大地線的導體上。串接1M電阻是為了確保對地泄放＜5MA的電流，稱為軟接地。設備外殼和靜電屏蔽罩通常是直接接地，稱為硬接地。中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電防護方法（3）導體帶靜電的消除導體上的靜電可以用接地的方法使靜電泄漏到大地，放電體上的電壓與釋放時間可用下式表示：UT=U0L1/RC式中UT—T時刻的電壓(V)UO----起始電壓(V)R----等效電阻?C---導體等效電容(pf)一般要求在1S內(nèi)將靜電泄漏。即1S內(nèi)將電壓降至100V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SSD造成損壞。若U0=500V,C=200pf,想在1S內(nèi)UT達到100V，則要求R=1.28*109R因此靜電防護系統(tǒng)中通常用1M的限流電阻,將泄放電流限制在5MA以下.這是為操作安全設計的,如果操作人員在靜電防護系統(tǒng)中,不小心觸及到220V工業(yè)電壓,也不會帶來危險.

中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電防護方法(4)非導體帶靜電的消除對于絕緣體上的靜電,由于電荷不能在絕緣體上流動,因此不能用接地的方法消除靜電.可采用以下措施:(a)使用離子風機-----離子風機產(chǎn)生正、負離子，可設置在空間和貼裝機貼片頭附近。(b)使用靜電消除劑-----靜電消除劑屬于表面活性劑擦洗儀器和物體表面，能迅速消除物體表面的靜電。?控制環(huán)境濕度-----增加濕度可提高非導體材料的表面電導率，使物體表面不易積聚靜電。例如北方干燥環(huán)境可采取加濕通風的措施。(d)采用靜電屏蔽-----對易產(chǎn)生靜電的設備可采用屏蔽罩（籠）有效接地。（5）工藝控制法為了在電子產(chǎn)品制造出盡量少的產(chǎn)生靜電，控制靜電荷積聚，對已經(jīng)存在的靜電積聚迅速消除掉，即時釋放，應從廠房設計、設備安裝、操作制度等方面采取有效措施。中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電防護器材(1)人體防靜電系統(tǒng)包括防靜電腕帶、工作服、帽、手套、鞋、襪等。(2)防靜電地面包括防靜電水磨石地面、防靜電橡膠地面、PVC防靜電塑料地板、防靜電地毯、防靜電活動地板等。(3)防靜電操作系列包括防靜電工作臺墊、防靜電包裝袋、防靜電物流小車、防靜電烙鐵用工具。中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTD靜電測量儀器（1）靜電場測試儀----用于測量臺面、地面等表面電阻值。平面結構場合和非平面場合要選擇不同規(guī)格的測量儀。（2）腕帶測試儀-----測量腕帶是否有效。（3）人體靜電測試儀------用于測量人體攜帶的靜電量，人體雙腳之間的阻抗，測量人體之間的靜電差，腕帶、接地插頭、工作服等是否防護有效。還可以作為入門放電，把人體靜電隔在車間之外。（4）兆歐表------用于測量所有導電型、抗靜電泄放型表面的阻抗或電阻。中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTD電子產(chǎn)品制造中防靜電技術指標要求A防靜電地極接地電阻＜10R地面或地墊—表面電阻值105～1010;摩擦電壓〈100V墻壁---電阻值5*104～109工作臺面或墊---表面電阻值表面106～109摩擦電壓〈100V，對地系統(tǒng)電阻106～10

8工作椅面對腳輪電阻106～10

8工作服、帽、手套摩擦電壓＜300V

鞋底摩擦電壓＜100V底腕帶連接電纜電阻1MR,佩帶腕帶系統(tǒng)電阻1～10MR腳跟帶系統(tǒng)電阻0.5*105～10

8物流車臺面對車輪系統(tǒng)電阻106～10

8料盒、周轉(zhuǎn)箱、PCB架等物流傳遞器具—表面電阻值103～10

8；摩擦電壓＜100V包裝袋、盒—摩擦電壓＜100V人體綜合電阻106～10

8中海科技（深圳）有限公司AAITechnology(ShenZhen)Co.,LTD電子產(chǎn)品制造中防靜電措施用靜電作業(yè)區(qū)（點）的一般要求SMT生產(chǎn)設備必須接地良好，貼裝機應采用三相無線制接地法并獨立接地。生產(chǎn)場所的地面、工作臺面墊、坐椅等均應符合防靜電要求。車間內(nèi)保持恒溫、恒濕的環(huán)境。應配備防靜電料盒、周轉(zhuǎn)箱、PCB架、物流小車、防靜電包裝袋、防靜電腕帶、防靜電包裝袋、防靜電腕帶、防靜電烙鐵及工具等設施。A.根據(jù)防靜電要求設置防靜電區(qū)域，并有明顯的防靜電警示標志。按作業(yè)區(qū)所使用器件的敏感程度分成1、2、3級，根據(jù)不同級別制訂不同的防護措施。1級靜電敏感程度范：0—1999V2級靜電敏感程度范圍：2000—3999V3級靜電敏感程度范圍：4000—15999V16000V以下是非靜電敏感程產(chǎn)品。B.靜電安全區(qū)（點）的室溫為23±3℃，相對濕度為45-70%RH。禁止在低于30%的環(huán)境內(nèi)操作SSD（靜電敏感元器件）中?？萍迹ㄉ钲冢┯邢薰続AITechnology(ShenZhen)Co.,LTD電子產(chǎn)品制造中防靜電措施用靜電作業(yè)區(qū)（點）的一般要求C.定期測量地面、桌面、周轉(zhuǎn)箱等表面電阻值。靜電安全區(qū)（點）的工作臺上禁止放置非生產(chǎn)物品，如餐具、茶具，提包、毛織物、報紙、橡膠手套等。E.工作人員進入防靜電區(qū)域，需放電。操作人員進行操作時，必須穿工作服和防靜電鞋、襪。每次上崗操作前必須作靜電防護安全性檢查，合格后才能生產(chǎn)。F.操作時要戴防靜電腕帶，每天測量腕帶是否有效。G.測試SSD時應從包裝盒、管、盤中取一塊，測一塊，放一塊，不要堆在桌子上。經(jīng)測試不合格器件應退庫。H.加電測試時必須遵循加電和去電順序：低電壓→高電壓→信號電壓的順序進行。去電順序與此相反。同時注意電源極性不可顛倒，電源電壓不得超過額定值。I.檢驗員應熟悉SSD的型號、品種、測