SMT技術(shù)8-靜電防護(hù) 管理

SMT--表面組裝技術(shù)

機(jī)械工業(yè)出版社同名教材

何麗梅主編

2/5/20231SMT產(chǎn)品質(zhì)量控制與管理

1.質(zhì)量與質(zhì)量控制的內(nèi)涵

現(xiàn)代質(zhì)量觀認(rèn)為質(zhì)量是產(chǎn)品或系統(tǒng)滿足使用要求特性的總和。其內(nèi)涵包括：性能、可靠性、維修性、安全性、適應(yīng)性等五個(gè)內(nèi)在質(zhì)量，以及時(shí)間性、經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)外延質(zhì)量。為達(dá)到質(zhì)量內(nèi)涵的各種要求，需要在產(chǎn)品的制造過程中采用一定的方法、手段、操作技能，這種系統(tǒng)性、綜合性的管理技術(shù)活動(dòng)，就是質(zhì)量控制技術(shù)。

質(zhì)量控制(QC：QualityContr01)作為一門管理學(xué)科，已從統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(SQC：StatisticalQualityContr01)和全面質(zhì)量控制(TQC：TotalQualityContr0l)發(fā)展到了全面質(zhì)量管理(TQM)和質(zhì)量功能配置(QFD)新階段。不過，TQC和SQC還是質(zhì)量控制采用的最普遍的兩種方式。

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全面質(zhì)量控制是一種對質(zhì)量形成的全過程，即對包括市場調(diào)查、設(shè)計(jì)研制、采購、生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備、制造、檢測、包裝儲(chǔ)運(yùn)、銷售支付、安裝調(diào)試、售后服務(wù)、維修等質(zhì)量循環(huán)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面控制管理的技術(shù)。它將質(zhì)量控制工作延伸到制造過程結(jié)束后的外部時(shí)間空間，即包含線內(nèi)控制又包含線外控制。其特點(diǎn)是體現(xiàn)出以“事先預(yù)防”為主的質(zhì)量控制觀。

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統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制有三種基本方法: (1)用正交設(shè)計(jì)與參數(shù)設(shè)計(jì)方法提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的線外質(zhì)量控制；

(2)控制圖法，即記錄質(zhì)量參數(shù)的波動(dòng)數(shù)據(jù)、設(shè)置控制界限，以發(fā)現(xiàn)并控制異常數(shù)據(jù)波動(dòng)點(diǎn)；

(3)抽樣檢查，即在不同時(shí)間段隨機(jī)抽取一定的比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。2/5/20234

2.質(zhì)量保證體系

(1)體系結(jié)構(gòu)的完善化。質(zhì)量保證體系的結(jié)構(gòu)應(yīng)該完善，能覆蓋質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)要素的內(nèi)容，機(jī)構(gòu)合理，各要素有部門負(fù)責(zé)管理，例如：工藝、設(shè)備、檢驗(yàn)(包括元器件、材料檢驗(yàn)和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn))、外購、外協(xié)(設(shè)備、PCB等)、設(shè)計(jì)、包裝等。

(2)體系運(yùn)作的有效性。體系應(yīng)能有效動(dòng)作，并應(yīng)制作相應(yīng)的程序文件，經(jīng)常進(jìn)行評審以及時(shí)糾正問題，包括對員工的培訓(xùn)和考核。

(3)體系文件應(yīng)完整，質(zhì)量記錄齊全，能反映實(shí)際工作情況。

(4)體系內(nèi)部質(zhì)量信息應(yīng)能及時(shí)傳遞，以增強(qiáng)全體人員的質(zhì)量意識(shí)。2/5/20235

生產(chǎn)管理

1.工序管理辦法

(1)有一套正規(guī)的生產(chǎn)管理辦法，如規(guī)定有首件檢查、自檢、互檢及檢驗(yàn)員巡檢的制度，工序檢驗(yàn)不合格不能轉(zhuǎn)到下道工序，SMT生產(chǎn)首件產(chǎn)品中現(xiàn)場工藝運(yùn)行流程如圖11-2所示。

(2)有明確的質(zhì)量控制點(diǎn)

SMT生產(chǎn)中的質(zhì)控點(diǎn)有：錫膏印刷、貼片、爐溫調(diào)控。

對質(zhì)控點(diǎn)的要求如下：現(xiàn)場有質(zhì)控點(diǎn)標(biāo)識(shí);有規(guī)范的質(zhì)控點(diǎn)文件；控制數(shù)據(jù)記錄正確、及時(shí)、清楚；對控制數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行處理；定期評估PDCA(Plan‘計(jì)劃’、Do‘執(zhí)行’、Check‘檢查’和Action‘處理’的縮寫)循環(huán)和可追溯性。2/5/20236SMT生產(chǎn)首件產(chǎn)品中現(xiàn)場工藝運(yùn)行流程

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2.工藝文件

主要工序都有工藝規(guī)程或作業(yè)指導(dǎo)書，工人嚴(yán)格按工藝文件操作，工藝文件處于受控狀態(tài)，現(xiàn)場可以取得現(xiàn)行有效版本的工藝文件。

3.關(guān)鍵工序和特殊工序的控制分清關(guān)鍵工序和特殊工序，進(jìn)行工藝參數(shù)的重點(diǎn)監(jiān)控。在關(guān)鍵工序和特殊工序工作的工人要通過培訓(xùn)考核，對這些工序的設(shè)備、工具、量具等均應(yīng)特別重視。2/5/20238

4.產(chǎn)品批次管理

成批生產(chǎn)的產(chǎn)品有批號、批量等標(biāo)識(shí)可以追溯(如通過計(jì)劃文件、工序卡、隨工單等)。

5.不合格品的控制

有一套合格品控制辦法，根據(jù)不同情況由不同的人和部門對不合格品進(jìn)行隔離、標(biāo)識(shí)、記錄、評審和處置。

通常組件板返修過程中，其厚／薄膜PCB返工不應(yīng)超過兩次再循環(huán)，SMA的返修不應(yīng)超過三次循環(huán)。2/5/20239

6.生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)

由于SMT設(shè)備大部分均為進(jìn)口，價(jià)格昂貴，無論是操作還是用后維護(hù)均有較高的要求，因此，要有一套設(shè)備管理辦法，關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)由專職維護(hù)人員點(diǎn)檢，使設(shè)備始終處于完好的狀態(tài)。以貼片機(jī)為例，在實(shí)際操作中定人、定機(jī)，按日、月和班次采集原始數(shù)據(jù)，把貼片機(jī)每天、每班次的運(yùn)行狀態(tài)填入《貼片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)一覽表》，統(tǒng)計(jì)每天產(chǎn)量的完成情況和正確率，并將每班次、每臺(tái)設(shè)備貼裝率繪制成《貼片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控圖》，對每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)實(shí)施跟蹤與監(jiān)控，當(dāng)某班次某臺(tái)設(shè)備貼裝正確率低于99.95%時(shí)就視為異常，需要找出異常的原因，然后立即進(jìn)行處理。同時(shí)在每月初，各維修工對自己所負(fù)責(zé)的設(shè)備在上月運(yùn)行過程中的狀態(tài)進(jìn)行總結(jié)、分析，并填寫《一月設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)總結(jié)表》，針對其存在的問題提出改進(jìn)和預(yù)防措施，并及時(shí)加以維護(hù)和修理。2/5/202310

7.生產(chǎn)環(huán)境

生產(chǎn)現(xiàn)場有定置區(qū)域線，樓層(班組)有定置圖，定置圖繪制符合規(guī)范要求；定置合理，定置率高，標(biāo)識(shí)應(yīng)用正確；庫房材料與在制品分類儲(chǔ)存，所有物品堆放整齊、合理并定區(qū)、定架、定位，與位號、臺(tái)賬相符；凡停滯區(qū)內(nèi)擺放的物品必須要有定置標(biāo)識(shí)，不得混放。在清潔文明方面應(yīng)做到：料架、運(yùn)輸車架、周轉(zhuǎn)箱無積塵；管轄區(qū)的公共走道通暢無雜物，樓梯、地面光潔無垃圾，門窗清潔無塵；文明作業(yè)，無野蠻、無序操作行為；實(shí)行“日小掃”、“周大掃”制度。 對現(xiàn)場管理有制度、有檢查、有考核、有記錄；立體包干區(qū)(包括線體四部位、設(shè)備、地面)整潔無塵，無多余物品；能做到“一日一查”、“日查日清”。2/5/202311生產(chǎn)線的輔助環(huán)境

(1)動(dòng)力因素。SMT設(shè)備所需動(dòng)力通常為二部分：電能與壓縮空氣。其質(zhì)量好壞不僅影響設(shè)備的正常運(yùn)行,而且直接影響設(shè)備的使用壽命。 ①壓縮空氣。SMT生產(chǎn)線上,設(shè)備的動(dòng)力是壓縮空氣，一臺(tái)設(shè)備上少則幾個(gè)氣缸、電磁閥,多則二十幾個(gè)氣缸與電磁閥，壓縮空氣應(yīng)用統(tǒng)一配備的氣源管網(wǎng)引入生產(chǎn)線相應(yīng)設(shè)備，空壓機(jī)離廠房要有一定距離；氣壓通常為0.5～0.6Mpa，由墻外引入時(shí)應(yīng)考慮到管路損耗量；壓縮空氣應(yīng)除油、除水、除塵，含油量低于0.5×10-6。②采用三相五線制交流工頻供電。所謂三相五線制交流工頻供電是指除由電網(wǎng)接入U(xiǎn)、V、W三相相線之外，電源的工作零線與保護(hù)地線要嚴(yán)格分開接入；在機(jī)器的變壓器前要加裝線路濾波器或交流穩(wěn)壓器,電源電壓不穩(wěn)及電源凈化不好,機(jī)器會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失及其它損壞。2/5/202312

(2)SMT車間正常環(huán)境。SMT生產(chǎn)設(shè)備是高精度的機(jī)電一體化設(shè)備,對于環(huán)境的要求相對較高,應(yīng)放置于潔凈廠房中(不低于《GB73-84潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》中的100000級)。溫度：20℃～26℃(具有錫膏、貼片膠專用存放冰箱時(shí)可放寬)；相對濕度：40%～70%;噪聲：≤70dB；潔凈度：粒徑≤5.0≥0.5(μm),含塵濃度≤3.5×105≥2.5×104(粒/m2)。 對墻上窗戶應(yīng)加窗簾,避免日光直接射到機(jī)器上,因?yàn)镾MT生產(chǎn)設(shè)備基本上都配置有光電傳感器,強(qiáng)烈的光線會(huì)使機(jī)器誤動(dòng)作。2/5/202313

(3)SMT現(xiàn)場還應(yīng)有防靜電系統(tǒng)，系統(tǒng)及防靜電地線應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

(4)SMT機(jī)房要有嚴(yán)格的出入制度、嚴(yán)格的操作規(guī)程、嚴(yán)格的工藝紀(jì)律。如：凡非本崗位人員不得擅自入內(nèi)，在學(xué)習(xí)期間人員,至少兩人方可上機(jī)操作，未經(jīng)培訓(xùn)人員嚴(yán)禁上機(jī)；所有設(shè)備不得帶故障運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)停機(jī)并向技術(shù)負(fù)責(zé)人匯報(bào),排除故障后方可開機(jī)；所有設(shè)備與另部件,未經(jīng)允許不得隨意拆卸,室內(nèi)器材不得帶出車間等。2/5/202314靜電防護(hù)技術(shù)

1.靜電的產(chǎn)生

除了摩擦?xí)a(chǎn)生靜電外，接觸、高速運(yùn)動(dòng)／沖流、溫度、壓電、電解也會(huì)產(chǎn)生靜電。

(1)接觸摩擦起電。除了不同物質(zhì)之間的接觸摩擦?xí)a(chǎn)生靜電外，在相同物質(zhì)之間也會(huì)發(fā)生，例如當(dāng)把兩塊密切接觸的塑料分開能產(chǎn)生高達(dá)l0kV以上的靜電。

(2)剝離起電。當(dāng)相互密切結(jié)合的物體剝離時(shí)，會(huì)引起電荷的分離，出現(xiàn)分離物體雙方帶電的現(xiàn)象，稱為剝離起電。

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(3)斷裂帶電。材料因機(jī)械破裂使帶電粒子分開，斷裂兩半后的材料各帶上等量的異性電荷。

(4)高速運(yùn)動(dòng)中的物體帶電。物體的高速運(yùn)動(dòng)，其物體表面會(huì)因與空氣的摩擦而帶電。最典型的案例是高速貼片機(jī)貼片過程中因元器件的快速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生靜電，其靜電壓約在600V左右。

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靜電放電(ESD)對電子工業(yè)的危害

(1)靜電吸附。在半導(dǎo)體和半導(dǎo)體器件制造過程廣泛采用Si02及高分子物質(zhì)的材料，由于它們的高絕緣性，在生產(chǎn)過程中易積聚很高的靜電，并易吸附空氣中的帶電微粒導(dǎo)致半導(dǎo)體介面擊穿、失效。為了防止危害，半導(dǎo)體和半導(dǎo)體器件的制造必須在潔凈室內(nèi)進(jìn)行。同時(shí)潔凈室的墻壁、天花板、地板和操作人員及一切工具、器具均應(yīng)采取防靜電措施。2/5/202317

(2)靜電擊穿和軟擊穿。靜電放電對靜電敏感器件的損害主要表現(xiàn)：硬擊穿，造成整個(gè)器件的失效和損壞；軟擊穿，造成器件的局部損傷，降低了器件的技術(shù)性能，而留下不易被人們發(fā)現(xiàn)的隱患以致設(shè)備不能正常工作。靜電導(dǎo)致器件失效的機(jī)理大致有下面兩個(gè)原因：因靜電電壓而造成的損害，主要有介質(zhì)擊穿、表面擊穿和氣弧放電；因靜電功率而造成的損害，主要有熱二次擊穿、體積擊穿和金屬噴鍍?nèi)廴凇?/p>

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現(xiàn)以MOS場效應(yīng)晶體管(MOSFET)為例，MOS場效應(yīng)管的鋁柵覆蓋在Si02膜上，并蓋住整個(gè)溝道，由于硅氧化膜絕緣性能好，使器件的輸入阻抗高達(dá)1012Ω以上，當(dāng)鋁柵上出現(xiàn)靜電荷時(shí)，二氧化硅薄膜的高阻抗使其無從泄漏，于是就積聚在鋁柵上。此時(shí)鋁柵和Si02膜以及半導(dǎo)體溝三者相當(dāng)于一個(gè)平板電容器，且二氧化硅的厚度僅有103?，其耐壓值僅為80～100V，而場效應(yīng)管輸入電容值只有3pF，即使是微量的電荷也會(huì)使電壓升高，當(dāng)電壓超過100V時(shí)，會(huì)導(dǎo)致Si02膜被擊穿，致使柵溝相通，器件受損。

在生產(chǎn)中，人們又常把對靜電反應(yīng)敏感的電子器件稱為靜電敏感器件(StaticSensitiveDevice，SSD)。這類電子器件主要是指超大規(guī)模集成電路,特別是金屬氧化膜半導(dǎo)體(MOS)器件。2/5/202319靜電防護(hù)

1.靜電防護(hù)原理 在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，對SSD進(jìn)行靜電防護(hù)的基本思想有兩個(gè)：一是對可能產(chǎn)生靜電的地方要防止靜電的積聚，即采取一定的措施，減少高壓靜電放電帶來的危害，使之邊產(chǎn)生邊“泄放”，以消除靜電的積聚，并控制在一個(gè)安全范圍之內(nèi)；二是對已存在的靜電荷積聚的靜電源采取措施,使之迅速地消散掉，即時(shí)“泄放”。

因此，電子產(chǎn)品生產(chǎn)中的靜電防護(hù)的核心是“靜電消除”。當(dāng)然這里的消除并非指“一點(diǎn)不存在”，而是控制在最小限度之內(nèi)。2/5/202320

2.靜電防護(hù)方法

(1)靜電防護(hù)中所使用的材料。對于靜電防護(hù)，原則上不使用金屬導(dǎo)體，因?qū)w漏放電流大，會(huì)造成器件的損壞，而是采用表面電阻l×l05Ω以下的所謂靜電導(dǎo)體，以及表面電阻為1×105～l×l08Ω的靜電亞導(dǎo)體。例如在橡膠中混入導(dǎo)電碳黑后，其表面電阻可控制在1×106Ω以下，即為常用的靜電防護(hù)材料。2/5/202321

(2)泄漏與接地。對可能產(chǎn)生或已經(jīng)產(chǎn)生靜電的部位，應(yīng)提供通道，使靜電即時(shí)泄放，即通常所說的接地。通常防靜電工程中，均需獨(dú)立建立“地線”工程，并保證“地線”與大地之間的電阻小于10Ω。靜電防護(hù)材料接地的方法是：將靜電防護(hù)材料如防靜電桌面臺(tái)墊、地墊，通過1MΩ的電阻連接到通向地線的導(dǎo)體上，詳情見SJ／T10630—1995電子元器件制造防靜電技術(shù)要求。

IPC-A-6100標(biāo)準(zhǔn)中推薦的防靜電工作臺(tái)接地方法如圖所示。

通過串接1MΩ電阻的接法是確保對地泄放電流小于5mA，通常又稱軟接地，而對設(shè)備外殼，靜電屏蔽罩通常是直接接地，則稱為硬接地。2/5/2023222/5/202323

3.導(dǎo)體帶靜電的消除

導(dǎo)體上的靜電可以用接地的方法使其泄漏到大地，一般要求在1s內(nèi)將靜電泄漏至電壓降至100V以下的安全區(qū)，這樣可以防止因泄漏時(shí)間過短，泄漏電流過大對SSD造成損壞。所以在靜電防護(hù)系統(tǒng)中通常有1MΩ的限流電阻，將泄放電流控制在5mA以下。這也是為操作者的安全而設(shè)計(jì)的。如果操作人員在靜電防護(hù)系統(tǒng)中不注意觸及到220V的工業(yè)電壓也不會(huì)帶來危險(xiǎn)。2/5/202324

4.非導(dǎo)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(dòng)，故不能用接地的方法排除其靜電荷，而只能用下列方法來控制。

(1)使用離子風(fēng)機(jī)。離子風(fēng)機(jī)可以產(chǎn)生正、負(fù)離子以中和靜電源的靜電。用于那些無法通過接地來泄放靜電的場所，如空間，貼片機(jī)頭附近，使用離子風(fēng)機(jī)排除靜電通常有良好的防靜電效果，如圖所示。2/5/202325

(2)使用靜電消除劑。靜電消除劑是各種表面活性劑，通過洗擦的方法，可以去掉一些物體表面的靜電，如儀表表面。當(dāng)采用靜電消除劑的水溶液擦洗后能快速地消除儀表表面的靜電。

(3)控制環(huán)境濕度。濕度的增加可以使非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率增加，故物體不易積聚靜電。在有靜電的危險(xiǎn)場所，在工藝條件許可時(shí)，可以安裝增濕機(jī)來調(diào)節(jié)環(huán)境的濕度，如在北方的工廠，由于環(huán)境濕度低容易產(chǎn)生靜電，采用增濕的方法可以降低靜電產(chǎn)生的可能，這種方法效果明顯而且價(jià)格低廉。

(4)采用靜電屏蔽。靜電屏蔽是針對易散發(fā)靜電的設(shè)備、部件、儀器而采取的屏蔽措施。通過屏蔽罩或屏蔽籠將靜電源與外界隔離，并將屏蔽罩或屏蔽籠有效地接地。2/5/202326常用靜電防護(hù)器材

1.人體靜電防護(hù)系統(tǒng)

人體靜電防護(hù)系統(tǒng)，包括防靜電的腕帶、工作服、鞋襪、帽、手套等，這種整體的防護(hù)系統(tǒng)兼具靜電泄漏與屏蔽功能，如圖所示。有關(guān)它們的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與使用要求詳見SJ/T10694-1996電子產(chǎn)品制造防靜電系統(tǒng)測試方法，所有的防靜電用品通常應(yīng)在專業(yè)工廠或商店購買。2/5/202327靜電防護(hù)服防靜電腕帶腕帶插座2/5/202328

2.防靜電地坪 防靜電地坪是為了有效將人體靜電通過地面盡快地泄放于大地，同時(shí)也能泄放設(shè)備、工裝上的靜電以及因移動(dòng)操作而不宜使用腕帶的人體靜電。地面防靜電性參數(shù)的確定是既要保證在較短的時(shí)間內(nèi)將靜電電壓降至100V以下，又要保