在电子产品的制造过程中,不产生静电是不可能的。 危险不是静电的产生,而是静电的积累以及由此产生的静电放电。 在电子产品制造过程中,静电放电常常会损坏器件,甚至造成器件故障,造成严重损失。 因此SMT生产中的静电防护非常重要。 之前我们已经讲过静电放电ESD的危害。 详情请见链接:【视频】静电放电ESD的危害。 接下来我们就来说说SMT生产中如何防护静电放电。
1、静电防护原理:
(1)防止可能产生静电的地方积聚静电。 采取措施保持在安全限度内;
(2)迅速消除已有的静电积累并立即释放;
2、静电防护方法
(1)使用防静电材料:金属是导体,导体的漏电流和放电电流较大静电屏蔽,会损坏器件。 另外,由于绝缘材料容易摩擦起电静电屏蔽,因此金属和绝缘材料不能用作防静电材料。 相反,使用表面电阻为1×105Ω·cm以下的所谓静电导体和表面电阻为1×105-1×108Ω·cm的静电亚导体作为抗静电材料。 例如,常用的静电防护材料是通过将导电炭黑混入橡胶中来实现,将表面电阻控制在1×106Ω·cm以下;
(2)漏电与接地:将可能产生或已经产生静电的部位接地,提供静电放电通道。 采用埋地线的方法,建立“独立”的地线。 使地线与大地之间的电阻<10Ω。 (参见SJ/—1996)。
静电防护材料接地的方法:将静电防护材料(如台面垫、地垫、防静电腕带等)通过1MΩ电阻连接到引向独立地线的导体上(参见SJ/-1995)。 串联1MΩ电阻,保证向地放电小于5mA的电流,称为软接地。 设备外壳和静电屏蔽通常直接接地,称为硬接地。 IPC-A-610C标准中推荐的防静电工作台接地方法如下:
(3)消除导体上的静电:导体上的静电可以通过接地泄漏到大地。 放电体的电压和释放时间可用下式表示:UT=U0L1/RC; 式中,UT-T时刻电压(V) U0启动电压(V) R-等效电阻(Ω) C-导体等效电容(pf) 一般要求静电在1秒内泄漏。 即1秒内电压降至1OOV以下的安全区。 这样可以防止漏电速度过快、漏电流过大对SSD造成的损坏。 如果U0=500V,C=200pf,想要UT在1秒内达到100V,则需要R=1.28×109Ω。 因此,静电防护系统中通常采用1MΩ限流电阻,将放电电流限制在5mA以下。 这是为了操作安全而设计的。 如果操作人员不小心接触到静电防护系统中的220V工业电压,不会有危险;
(4)消除非导体上的静电:对于绝缘体上的静电,由于电荷不能在绝缘体上流动,因此不能采用接地来消除静电。 可采取以下措施:
(a) 使用离子风机——离子风机产生正离子和负离子,可以中和静电源产生的静电。 可设置在空间内及贴片机贴装头附近;
(b) 使用静电消除器——静电消除器是表面活性剂。 静电消除器可用于清洁仪器和物体表面,可快速消除物体表面的静电;
(c)控制环境湿度——增加湿度可以增加非导电材料的表面电导率,从而使静电不易积聚在物体表面。 例如,在北方干燥的环境中,可以采取加湿、通风措施;
(d)采用静电屏蔽——易产生静电的设备可采用屏蔽罩(笼),屏蔽罩(笼)应有效接地;
(5)过程控制方法:为了电子产品制造过程中尽可能少地产生静电,控制静电的积累,快速消除已有的静电积累,并立即释放,工厂设计等方面、设备安装、运行和管理制度应予以考虑。 采取有效行动。
3、静电防护设备
(1)人体防静电系统包括防静电腕带、工作服、帽子、手套、鞋、袜等;
(2)防静电地板包括防静电水磨石地板、防静电橡胶地板、PVC防静电塑料地板、防静电地毯、防静电高架地板等;
(3)防静电作业系列:包括防静电:I:工作台垫、防静电包装袋、防静电物流推车、防静电烙铁及工具等。
4、静电测量仪器
(1)静电场测试仪:用于测量台面、地板等表面电阻值。平面结构情况和非平面结构情况应选择不同规格的测量仪器;
(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、人体脚间的阻抗,测量人体与是否佩戴腕带、接地插头、工作服之间的静电差异等得到有效保护。 也可作为引导放电,将人体静电与车间隔离;
(4)兆欧表:用于测量所有导电、抗静电和静电放电表面的阻抗或电阻。
5、电子产品制造中防静电技术指标要求
(1)防静电接地电极接地电阻<10Ω;
(2)地面或地垫:表面电阻值105-1010Ω; 摩擦电压<100V;
(3)墙壁:电阻值5×104-109Ω;
(4)工作面或垫板:表面电阻值106-109Ω; 摩擦电压<100V; 系统对地电阻106-108Ω;
(5)面向脚轮的工作椅电阻为106-108Ω;
(6)工作服、帽子、手套的摩擦电压小于300V; 鞋底摩擦电压小于100V;
(7)腕带连接线电阻为1MΩ; 佩戴腕带时系统电阻为1-10MΩ。 鞋跟带(鞋束)系统电阻0.5×105-108Ω;
(8)物流车平台面向轮系的电阻为106-109Ω;
(9)物料箱、周转箱、PCB架等物流转运设备表面电阻为103-108Ω; 摩擦电压<100V;
(10)包装袋、盒的摩擦电压<100V;
(11)人体综合电阻为106-108Ω。
6、电子产品制造中静电工作区(点)的防静电措施及一般要求
SMT生产设备必须良好接地,贴片机应采用三相无线接地方式,并独立接地。 生产现场的地板、工作面垫、座椅等均应符合防静电要求。 保持车间内恒温、恒湿的环境。 应配备防静电材料盒、周转箱、PCB架、物流推车、防静电包装胶带、防静电手腕带、防静电烙铁及工具。
(1)按防静电要求设置防静电区域,并有明显的防静电警示标志。 根据工作区域使用的设备的静电敏感性,分为1、2、3级。根据不同级别制定不同的防护措施:
1级静电灵敏度范围:0-1999V
2级静电灵敏度范围:2000-3999V
3级静电灵敏度范围:V
以上均为非静电敏感产品;
(2)静电安全区(点)室温为23±3℃,相对湿度为45-70%RH。 禁止在低于30%的环境下运行SSD(静电敏感元件);
(3)定期测量地板、桌面、周转箱等表面电阻值;
(4)静电安全区(点)工作台上禁止放置非生产物品,如餐具、茶具、箱包、毛织品、报纸、橡胶手套等;
(5)工作人员进入防静电区域时,需进行放电。 操作人员操作时必须穿工作服和防静电鞋袜。 每次操作前必须进行静电防护安全检查,检验合格后方可进行生产;
(6)操作时佩戴防静电腕带,并每天测量腕带是否有效;
(7) 测试SSD时,应从包装盒、管子或托盘中取出一件,测量一件,然后收起一件。 不要将它们堆放在桌子上。 检测不合格的设备应退回仓库;
(8) 上电测试时必须遵循上下电顺序:低电压→高电压→信号电压。 拨出呼叫的顺序相反。 同时请注意电源极性不能接反,电源电压不得超过额定值;
(9)检验人员应熟悉SSD型号、品种、检测知识,了解静电防护的基本知识。
7、静电敏感元件(SSD)运输、储存和使用要求
(1)SSD在运输过程中不得掉落在地上,不得随意从包装中取出;
(2)存放SSD的仓库相对湿度:30-40%RH;
(3) 存储时请保留SSD原包装。 如需更换包装,请使用具有防静电性能的容器;
(4)仓库内放置SSD设备的地方应张贴专门的防静电标签;
(5) 配送SSD设备时,通过目视清点SSD设备原包装内的数量;
(6)在EPROM上写入、擦除和保护信息时,写入器/擦除器应充分接地,并佩戴防静电手环;
(7)装配、焊接、面板维修、调试等操作人员必须严格遵守静电防护要求;
(8)测试和检验合格的印刷电路板在包装前用离子喷枪喷涂一次,以消除可能积聚的静电荷。
8、防静电工作区域的管理和维护
(1)制定防静电管理制度并有专人负责;
(二)备用防静电工作服、鞋、手环等个人物品供外来人员使用;
(3)定期维护和检查防静电设施的有效性;
(4)每周(或每天)检查一次腕带;
(5)每月检查一次桌垫、地垫的接地情况以及静电消除器的性能;
(6)防静电元件架、印制板架、周转箱; 运输车辆、桌垫、地垫的防静电性能每六个月检查一次。