SMT生產中的靜電防護技術

SMT生產中的靜電防護技術

1．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失去平衡的結果，是通過電子或離子的轉換而形成的。靜電現象是電荷在產生和消失過程中產生的電現象的總稱。如摩擦起電、人體起電等現象。

隨著科技發展，靜電現象已在靜電噴涂、靜電紡織、靜電分選、靜電成像等領域得到廣泛的有效應用。但在另一方面，靜電的產生在許多領域會帶來重大危害和損失。例如在阿波羅載人宇宙飛船中，由于靜電放電導致爆炸，使三名宇航員喪生；在火藥制造過程中由于靜電放電(ESD)，造成爆炸傷亡的事故時有發生。在電子工業中，隨著集成度越來越高，集成電路的內絕緣層越來越薄，互連導線寬度與間距越來越小，例如CMOS器件絕緣層的典型厚度約為0．1μm，其相應耐擊穿電壓在80-100V；VMOS器件的絕緣層更薄，擊穿電壓在30V。而在電子產品制造中以及運輸、存儲等過程中所產生的靜電電壓遠遠超過MOS器件的擊穿電壓，往往會使器件產生硬擊穿或軟擊穿(器件局部損傷)現象，使其失效或嚴重影響產品的可靠性。

為了控制和消除ESD，美國、西歐和日本等發達國家均制定了國家、**和企業標準或規定。從靜電敏感元器件的設計、制造、購買、入庫、檢驗、倉儲、裝配、調試、半成品與成品的包裝、運輸等均有相應規定，對靜電防護器材的制造使用和管理也有較嚴格的規章制度要求。我國也參照國際標準制定了**和企業標準。例如有航天部、機電部、石油部等標準。

2．靜電敏感器件(SSD)

對靜電反應敏感的器件稱為靜電敏感元器件(SSD)。靜電敏感器件主要是指超大規模集成電路，特別是金屬化膜半導體(MOS電路)。表1為靜電敏感器件的分級表?？筛鶕?span lang="EN-US">SSD分級表，針對不同的SSD器件，采取不同的靜電防護措施。

3．電子產品制造中的靜電源

(1)人體的活動，人與衣服、鞋、襪等物體之間的摩擦、接觸和分離等產生的靜電是電子產品制造中主要靜電源之一。人體靜電是導致器件產生硬(軟)擊穿的主要原因。人體活動產生的靜電電壓約0．5-2KV。另外空氣濕度對靜電電壓影響很大，若在干燥環境中還要上升1個數量級。表2為相對濕度對與人體活動帶電的關系。

人體帶電后觸摸到地線，會產生放電現象，人體就會產生不同程度的電擊感反應，其反應的程度稱為電擊感度。表3為不同靜電壓放電過程中人體的電擊感度。

(2)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)橡膠或塑料鞋底的絕緣電阻高達1013Ω，當與地面摩擦時產生靜電，并使人體帶電。

(4)樹脂、漆膜、塑料膜封裝的器件放人包裝中運輸時，器件表面與包裝材料摩擦能產生幾百伏的靜電電壓，對敏感器件放電。

(5)用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚內乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、樹脂等高分子材料制作的各種包裝、料盒、周轉箱、PCB架等都可能因摩擦、沖擊產生1-3．5KV靜電電壓，對敏感藉件放電。

(6)普通工作臺面，受到摩擦產生靜電。

(7)混凝土、打臘拋光地板、橡膠板等絕緣地面的絕緣電阻高，人體上的靜電荷不易泄漏。

(8)電子生產設備和工具方面：例如電烙鐵、波峰焊機、再流焊爐、貼裝機、調試和檢測等設備內的高壓變壓器、交／盲流電路都會在設備卜感應出靜電。如果設備靜電泄放措施不好，都會引起敏感器件在制造過程中失效。烘箱內熱空氣循環流動與箱體摩擦、CO2低溫箱冷卻箱內的CO2蒸汽均會可產生大量的靜電荷。

4．靜電防護原理

電子產品制造中，不產生靜電是不可能的。產生靜電不是危害所在，其危害所在于靜電積聚以及由此產生的靜電放電。靜電防護的核心是“靜心消除”。

靜電防護原理：

(1)對可能產生靜電的地方要防止靜電積聚。采取措施在**范圍內。

(2)對已經存在的靜電積聚迅速消除掉，即時釋放。

5．靜電防護方法

(1)使用防靜電材料：金屬是導體，因導體的漏放電流大，會損壞器件。另外由于絕緣材料容易產生摩擦起電，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l×105Ω·cm以下的所謂靜電導體，以及表面電阻1×105-1×108Ω·cm的靜電亞導體作為防靜電材料。例如常用的靜電防護材料是在橡膠中混入導電碳黑來實現的，將表面電阻控制在1×106Ω·cm以下。

(2)泄漏與接地：對可能產生或已經產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＜10Ω。(參見GBJl79或SJ／T10694—1996)

靜電防護材料接地方法：將靜電防護材料(如于作臺面墊、地墊、防靜電腕帶等)通過1MΩ的電阻接到通向獨立大地線的導體上(參見SJ／T10630-1995)。串接1MΩ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。

IPC-A-610C標準中推薦的防靜電工作臺接地方法如圖。SMT生產中的靜電防護技術SMT生產中的靜電防護技術SMT生產中的靜電防護技術SMT生產中的靜電防護技術