在電子產品的制造過程中,不產生靜電是不可能的。 危險不是靜電的產生,而是靜電的積累以及由此產生的靜電放電。 在電子產品制造過程中,靜電放電常常會損壞器件,甚至造成器件故障,造成嚴重損失。 因此SMT生產中的靜電防護非常重要。 之前我們已經講過靜電放電ESD的危害。 詳情請見鏈接:【視頻】靜電放電ESD的危害。 接下來我們就來說說SMT生產中如何防護靜電放電。
1、靜電防護原理:
(1)防止可能產生靜電的地方積聚靜電。 采取措施保持在安全限度內;
(2)迅速消除已有的靜電積累并立即釋放;
2、靜電防護方法
(1)使用防靜電材料:金屬是導體,導體的漏電流和放電電流較大靜電屏蔽,會損壞器件。 另外,由于絕緣材料容易摩擦起電靜電屏蔽,因此金屬和絕緣材料不能用作防靜電材料。 相反,使用表面電阻為1×105Ω·cm以下的所謂靜電導體和表面電阻為1×105-1×108Ω·cm的靜電亞導體作為抗靜電材料。 例如,常用的靜電防護材料是通過將導電炭黑混入橡膠中來實現,將表面電阻控制在1×106Ω·cm以下;
(2)漏電與接地:將可能產生或已經產生靜電的部位接地,提供靜電放電通道。 采用埋地線的方法,建立“獨立”的地線。 使地線與大地之間的電阻<10Ω。 (參見SJ/—1996)。
靜電防護材料接地的方法:將靜電防護材料(如臺面墊、地墊、防靜電腕帶等)通過1MΩ電阻連接到引向獨立地線的導體上(參見SJ/-1995)。 串聯1MΩ電阻,保證向地放電小于5mA的電流,稱為軟接地。 設備外殼和靜電屏蔽通常直接接地,稱為硬接地。 IPC-A-610C標準中推薦的防靜電工作臺接地方法如下:
(3)消除導體上的靜電:導體上的靜電可以通過接地泄漏到大地。 放電體的電壓和釋放時間可用下式表示:UT=U0L1/RC; 式中,UT-T時刻電壓(V) U0啟動電壓(V) R-等效電阻(Ω) C-導體等效電容(pf) 一般要求靜電在1秒內泄漏。 即1秒內電壓降至1OOV以下的安全區。 這樣可以防止漏電速度過快、漏電流過大對SSD造成的損壞。 如果U0=500V,C=200pf,想要UT在1秒內達到100V,則需要R=1.28×109Ω。 因此,靜電防護系統中通常采用1MΩ限流電阻,將放電電流限制在5mA以下。 這是為了操作安全而設計的。 如果操作人員不小心接觸到靜電防護系統中的220V工業電壓,不會有危險;
(4)消除非導體上的靜電:對于絕緣體上的靜電,由于電荷不能在絕緣體上流動,因此不能采用接地來消除靜電。 可采取以下措施:
(a) 使用離子風機——離子風機產生正離子和負離子,可以中和靜電源產生的靜電。 可設置在空間內及貼片機貼裝頭附近;
(b) 使用靜電消除器——靜電消除器是表面活性劑。 靜電消除器可用于清潔儀器和物體表面,可快速消除物體表面的靜電;
(c)控制環境濕度——增加濕度可以增加非導電材料的表面電導率,從而使靜電不易積聚在物體表面。 例如,在北方干燥的環境中,可以采取加濕、通風措施;
(d)采用靜電屏蔽——易產生靜電的設備可采用屏蔽罩(籠),屏蔽罩(籠)應有效接地;
(5)過程控制方法:為了電子產品制造過程中盡可能少地產生靜電,控制靜電的積累,快速消除已有的靜電積累,并立即釋放,工廠設計等方面、設備安裝、運行和管理制度應予以考慮。 采取有效行動。
3、靜電防護設備
(1)人體防靜電系統包括防靜電腕帶、工作服、帽子、手套、鞋、襪等;
(2)防靜電地板包括防靜電水磨石地板、防靜電橡膠地板、PVC防靜電塑料地板、防靜電地毯、防靜電高架地板等;
(3)防靜電作業系列:包括防靜電:I:工作臺墊、防靜電包裝袋、防靜電物流推車、防靜電烙鐵及工具等。
4、靜電測量儀器
(1)靜電場測試儀:用于測量臺面、地板等表面電阻值。平面結構情況和非平面結構情況應選擇不同規格的測量儀器;
(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、人體腳間的阻抗,測量人體與是否佩戴腕帶、接地插頭、工作服之間的靜電差異等得到有效保護。 也可作為引導放電,將人體靜電與車間隔離;
(4)兆歐表:用于測量所有導電、抗靜電和靜電放電表面的阻抗或電阻。
5、電子產品制造中防靜電技術指標要求
(1)防靜電接地電極接地電阻<10Ω;
(2)地面或地墊:表面電阻值105-1010Ω; 摩擦電壓<100V;
(3)墻壁:電阻值5×104-109Ω;
(4)工作面或墊板:表面電阻值106-109Ω; 摩擦電壓<100V; 系統對地電阻106-108Ω;
(5)面向腳輪的工作椅電阻為106-108Ω;
(6)工作服、帽子、手套的摩擦電壓小于300V; 鞋底摩擦電壓小于100V;
(7)腕帶連接線電阻為1MΩ; 佩戴腕帶時系統電阻為1-10MΩ。 鞋跟帶(鞋束)系統電阻0.5×105-108Ω;
(8)物流車平臺面向輪系的電阻為106-109Ω;
(9)物料箱、周轉箱、PCB架等物流轉運設備表面電阻為103-108Ω; 摩擦電壓<100V;
(10)包裝袋、盒的摩擦電壓<100V;
(11)人體綜合電阻為106-108Ω。
6、電子產品制造中靜電工作區(點)的防靜電措施及一般要求
SMT生產設備必須良好接地,貼片機應采用三相無線接地方式,并獨立接地。 生產現場的地板、工作面墊、座椅等均應符合防靜電要求。 保持車間內恒溫、恒濕的環境。 應配備防靜電材料盒、周轉箱、PCB架、物流推車、防靜電包裝膠帶、防靜電手腕帶、防靜電烙鐵及工具。
(1)按防靜電要求設置防靜電區域,并有明顯的防靜電警示標志。 根據工作區域使用的設備的靜電敏感性,分為1、2、3級。根據不同級別制定不同的防護措施:
1級靜電靈敏度范圍:0-1999V
2級靜電靈敏度范圍:2000-3999V
3級靜電靈敏度范圍:V
以上均為非靜電敏感產品;
(2)靜電安全區(點)室溫為23±3℃,相對濕度為45-70%RH。 禁止在低于30%的環境下運行SSD(靜電敏感元件);
(3)定期測量地板、桌面、周轉箱等表面電阻值;
(4)靜電安全區(點)工作臺上禁止放置非生產物品,如餐具、茶具、箱包、毛織品、報紙、橡膠手套等;
(5)工作人員進入防靜電區域時,需進行放電。 操作人員操作時必須穿工作服和防靜電鞋襪。 每次操作前必須進行靜電防護安全檢查,檢驗合格后方可進行生產;
(6)操作時佩戴防靜電腕帶,并每天測量腕帶是否有效;
(7) 測試SSD時,應從包裝盒、管子或托盤中取出一件,測量一件,然后收起一件。 不要將它們堆放在桌子上。 檢測不合格的設備應退回倉庫;
(8) 上電測試時必須遵循上下電順序:低電壓→高電壓→信號電壓。 撥出呼叫的順序相反。 同時請注意電源極性不能接反,電源電壓不得超過額定值;
(9)檢驗人員應熟悉SSD型號、品種、檢測知識,了解靜電防護的基本知識。
7、靜電敏感元件(SSD)運輸、儲存和使用要求
(1)SSD在運輸過程中不得掉落在地上,不得隨意從包裝中取出;
(2)存放SSD的倉庫相對濕度:30-40%RH;
(3) 存儲時請保留SSD原包裝。 如需更換包裝,請使用具有防靜電性能的容器;
(4)倉庫內放置SSD設備的地方應張貼專門的防靜電標簽;
(5) 配送SSD設備時,通過目視清點SSD設備原包裝內的數量;
(6)在EPROM上寫入、擦除和保護信息時,寫入器/擦除器應充分接地,并佩戴防靜電手環;
(7)裝配、焊接、面板維修、調試等操作人員必須嚴格遵守靜電防護要求;
(8)測試和檢驗合格的印刷電路板在包裝前用離子噴槍噴涂一次,以消除可能積聚的靜電荷。
8、防靜電工作區域的管理和維護
(1)制定防靜電管理制度并有專人負責;
(二)備用防靜電工作服、鞋、手環等個人物品供外來人員使用;
(3)定期維護和檢查防靜電設施的有效性;
(4)每周(或每天)檢查一次腕帶;
(5)每月檢查一次桌墊、地墊的接地情況以及靜電消除器的性能;
(6)防靜電元件架、印制板架、周轉箱; 運輸車輛、桌墊、地墊的防靜電性能每六個月檢查一次。