注册
登录
会员
标签
论坛设施
帮助
中国SMT论坛
»
生产管理和企业管理专栏
» SMT生产中的静电防护技术
‹‹ 上一主题
|
下一主题 ››
发新话题
发布投票
发布商品
发布悬赏
发布活动
发布辩论
发布视频
打印
[分享]
SMT生产中的静电防护技术
heliok
版主
个人空间
发短消息
加为好友
当前离线
1
#
大
中
小
发表于 2007-5-7 04:12
只看该作者
SMT生产中的静电防护技术
在电子产品制造中,静电放电往往会损伤器件,甚至使器件失效,造成严重损失,因此
SMT
生产中的静电防护非常重要
。
1
.静电和静电的危害
静电是一种电能,它存留于物体表面,是正负电荷在局部范围内失去平衡的结果,是通过电子或离子的转换而形成的。静电现象是电荷在产生和消失过程中产生的电现象的总称。如摩擦起电、人体起电等现象。
随着科技发展,静电现象已在静电喷涂、静电纺织、静电分选、静电成像等领域得到广泛的有效应用。但在另一方面,静电的产生在许多领域会带来重大危害和损失。例如在第一个阿波罗载人宇宙飞船中,由于静电放电导致爆炸,使三名宇航员丧生;在火药制造过程中由于静电放电
(
ESD
)
,造成爆炸伤亡的事故时有发生。在电子工业中,随着集成度越来越高,集成电路的内绝缘层越来越薄,互连导线宽度与间距越来越小,例如
CMOS
器件绝缘层的典型厚度约为
0
.
1
μ
m
,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输、存储等过程中所产生的静电电压远远超过
MOS
器件的击穿电压,往往会使器件产生硬击穿或软击穿
(
器件局部损伤
)
现象,使其失效或严重影响产品的可靠性。
为了控制和消除
ESD
,美国、西欧和日本等发达国家均制定了国家、军用和企业标准或规定。从静电敏感元器件的设计、制造、购买、入库、检验、仓储、装配、调试、半成品与成品的包装、运输等均有相应规定,对静电防护器材的制造使用和管理也有较严格的规章制度要求。我国也参照
国际
标准制定了军用和企业标准。例如有航天部、机电部、石油部等标准。
2
.静电敏感器件
(SSD)
对静电反应敏感的器件称为静电敏感元器件
(SSD)
。静电敏感器件主要是指超大规模集成电路,特别是
金属
化膜半导体
(MOS
电路
)
。表
1
为静电敏感器件的分级表。可根据
SSD
分级表,针对不同的
SSD
器件,采取不同的静电防护措施。
3
.电子产品制造中的静电源
(1)
人体的活动,人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩擦、接触和分离等产生的静电是电子产品制造中主要静电源之一。人体静电是导致器件产生硬
(
软
)
击穿的主要原因。人体活动产生的静电电压约
0
.
5-2KV
。另外空气湿度对静电电压影响很大,若在干燥环境中还要上升
1
个数量级。表
2
为相对湿度对与人体活动带电的关系。
人体带电后触摸到地线,会产生放电现象,人体就会产生不同程度的电击感反应,其反应的程度称为电击感度。表
3
为不同静电压放电过程中人体的电击感度。
(2)
化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩擦时,可在服装表面产生
6000V
以上的静电电压,并使人体带电,此时与器件接触时,会导致放电,容易损坏器件。
(3)
橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达
1013
Ω,当与地面摩擦时产生静电,并使人体带电。
(4)
树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放人包装中运输时,器件表面与包装材料摩擦能产生几百伏的静电电压,对敏感器件放电。
(5)
用
PP(
聚丙烯
)
、
PE(
聚乙烯
)
、
PS(
聚内乙烯
)
、
PVR(
聚胺脂
)
、
PVC
和聚脂、树脂等高分子材料制作的各种包装、料盒、周转箱、
PCB
架等都可能因摩擦、冲击产生
1-3
.
5KV
静电电压,对敏感藉件放电。
(6)
普通工作台面,受到摩擦产生静电。
(7)
混凝土、打腊抛光地板、橡胶板等绝缘地面的绝缘电阻高,人体上的静电荷不易泄漏。
(8)
电子生产设备和工具方面: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。如果设备静电泄放措施不好,都会引起敏感器件在制造过程中失效。烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、
CO2
低温箱冷却箱内的
CO2
蒸汽均会可产生大量的静电荷。
4
.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。
5
.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
×
105
Ω·
cm
以下的所谓静电导体,以及表面电阻
1
×
105-1
×
108
Ω·
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
×
106
Ω·
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<
10
Ω。
(
参见
GBJl79
或
SJ
/
T10694
—
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
1M
Ω的电阻接到通向独立大地线的导体上
(
参见
SJ
/
T10630-1995)
。串接
1M
Ω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.
(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=U
0L
1/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
×
109
Ω。因此静电防护系统中通常用
1M
Ω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。
6
.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。
7
.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。
8
.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<
10
Ω。
(2)
地面或地垫:表面电阻值
105-1010
Ω
;
摩擦电压<
100V
。
(3)
墙壁:电阻值
5
×
104-109
Ω。
(4)
工作台面或垫:表面电阻值
106-109
Ω;摩擦电压<
100V
;对地系统电阻
106-108
Ω。
(5)
工作椅面对脚轮电阻
106-108
Ω。
(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
1M
Ω;佩带腕带时系统电阻
1-1OM
Ω。脚跟带
(
鞋束
)
系统电阻
0
.
5
×
105-108
Ω。
(8)
物流车台面对车轮系统电阻
106-109
Ω。
(9)
料盒、周转箱、
PCB
架等物流传递器具一表面电阻值
103-108
Ω
;
摩擦电压<
100V
。
(10)
包装代、盒一摩擦电压<
100V
。
(11)
人体综合电阻
106-108
Ω。
9
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。
10
.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。
11
.防静电工作区的管理与维护
(1)
制订防静电管理制度,并有专人负责。
(2)
备用防静电工作服、鞋、手镯等个人用品以备外来人员使用。
(3)
定期维护、检查防静电设施的有效性。
(4)
腕带每周
(
或天
)
检查一次。
(5)
桌垫、地垫的接地性、静电消除器的性能每月检查一次。
(6)
防静电元器件架、印制板架、周转箱;运输车、桌垫、地垫的防静电性能每六个月检查次。
[
本帖最后由 heliok 于 2007-5-7 04:29 编辑
]
UID
106
帖子
40
精华
0
积分
80
威望
6
金钱
273
在线时间
20 小时
注册时间
2007-5-4
最后登录
2008-10-10
查看详细资料
TOP
Ray
Rathin.K
版主
找一个真爱的女人做老婆
个人空间
发短消息
加为好友
当前离线
2
#
大
中
小
发表于 2007-5-21 20:54
只看该作者
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
要让每一个能从真正意识到去防止静电对产品带来的危害
望的远才能站的高
UID
56
帖子
129
精华
0
积分
125
威望
6
金钱
294
性别
男
在线时间
14 小时
注册时间
2007-4-23
最后登录
2008-10-22
查看详细资料
TOP
cloudy313
新手上路
个人空间
发短消息
加为好友
当前离线
3
#
大
中
小
发表于 2007-5-29 12:56
只看该作者
楼主的介绍很专业,让我长了不少的见识!
UID
220
帖子
4
精华
0
积分
12
威望
1
金钱
6
在线时间
1 小时
注册时间
2007-5-23
最后登录
2007-12-6
查看个人网站
查看详细资料
TOP
‹‹ 上一主题
|
下一主题 ››
控制面板首页
编辑个人资料
积分交易
积分记录
公众用户组
个人空间管理
道具中心
基本概况
版块排行
主题排行
发帖排行
积分排行
交易排行
在线时间
管理团队