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1、SMT生产中的静电防护SMT培训教材,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,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。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、军用或企业标准或规定。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
2、用和企业标准。例如有航天部、机电部、石油部等标准。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,静电敏感元器件(SSD),对静电反应敏感的元器件称为静电敏感元器件（SSD）。静电敏感元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为静电敏感元器件的分级表，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。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,电子产品制造中的静电源,(1)人
3、体静电人体的活动,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0.52KV。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度反应，其反应的程度电击感度。表3为不同静电压放电过程中人体的电击感度(2)工作服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）工作鞋橡胶或塑料
4、鞋底的绝缘电阻高达1013，当与地面摩擦时产生静电，并使人体带电（4）树脂、漆膜、塑料袋封装的器件放入包装中运输时，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。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,电子产品制造中的静电源,5用PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PS（聚丙乙烯）、PVR（聚胺脂）、PVS、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13.5KV静电电压，对敏感器件放电。(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、橡胶板等绝缘电阻高，人体上的静电荷不易
5、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、直流电路都会在设备上感应出静电。如果设备静电泄漏措施不好，都会引起敏感器件在制造过程是失效。烘箱内热空气循环流动与箱体摩擦、CO2低温却泠箱内的CO2蒸汽均会产生大量的静电荷。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,静电防护原理,电子产品制造中，不产生静电是不可
6、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。(1)对可能产生静电的地方要防止静电积聚。采取措施，使静电边产 生，边泄放，并将静电电压控制在安全范围内。(2)对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放。静电防护的核心是“静电消除”。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,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1105以下的所谓静电导体，以下表面电阻1105 1108的静电亚导体作为防静电材料
7、。例如常用的防静电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1106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10R 静电防护材料的方法：将静电防护材料（如工作台面垫、地垫、防静电腕带）通过1M的电阻接到通向独立大地线的导体上。串接1M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。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,静电防护方法,（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
8、到大地，放电体上的电压与释放时间可用下式表示：UT=U0L1/RC式中UTT时刻的电压(V)UO-起始电压(V)R-等效电阻C-导体等效电容(pf)一般要求在1S内将静电泄漏。即1S内将电压降至100V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1S内UT达到100V，则要求R=1.28*109 R 因此静电防护系统中通常用1M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.,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZ
9、hen)Co.,LTD,静电防护方法,(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擦洗仪器和物体表面，能迅速消除物体表面的静电。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）有效接地。（5）工艺控制法为了在电子产品制造出尽量少的产生静电，控制静电荷积聚，对已经存在的静电积聚迅速消
10、除掉，即时释放，应从厂房设计、设备安装、操作制度等方面采取有效措施。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,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 包括防静电工作台垫、防静电包装袋、防静电物流小车、防静电烙铁用工具。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,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
11、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、工作服等是否防护有效。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、抗静电泄放型表面的阻抗或电阻。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,电子产品制造中防静电技术指标要求,A防静电地极接地电阻10R地面或地垫表面电阻值105 1010;摩擦电压100V墙壁-电阻值5*104 109工作台面或垫-表面电阻值表面106 109摩擦电压1
12、00V，对地系统电阻106 10 8工作椅面对脚轮电阻106 10 8工作服、帽、手套摩擦电压300V 鞋底摩擦电压100V底腕带连接电缆电阻1MR,佩带腕带系统电阻1 10MR脚跟带系统电阻0.5*105 10 8物流车台面对车轮系统电阻106 10 8料盒、周转箱、PCB架等物流传递器具表面电阻值103 10 8；摩擦电压100V包装袋、盒摩擦电压100V人体综合电阻106 10 8,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,电子产品制造中防静电措施用静电作业区（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
13、。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、防静电包装袋、防静电腕带、防静电包装袋、防静电腕带、防静电烙铁及工具等设施。A.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：01999V2级静电敏感程度范围：20003999V3级静电敏感程度范围：400015999V16000V以下是非静电敏感程产品。B.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
14、敏感元器件）,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,电子产品制造中防静电措施用静电作业区（点）的一般要求,C.定期测量地面、桌面、周转箱等表面电阻值。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。E.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。F.操作时要戴防静电腕带，每天测量腕带是否有效。G.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。H.加电测试时必须遵
15、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。I.检验员应熟悉SSD的型号、品种、测试知识，了解静电保护的基本的基本知识。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,静电敏感元器件（SSD）运输、存储、使用要求,a.SSD运输过程中不得掉落在地。不得任意脱离包装。b.存放SSD的库房相对湿度：30-40%RHc.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。d.库房里，在放置SSD器件的位置上应贴有防静电专用标签。e.发放SSD器件时应用目测方法，在
16、SSD器件的原包装内清点数量。f.对EPROM进行写、擦及信息保护操作时，应将写入器/檫除器充分接地，要带防静电手镯。g.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。h.测试、检验合格的印制电路板在封装前用离子喷枪射一次，以消除可能积聚的静电荷。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,防静电工作区的管理与维护,制订防静电管理制度，并有专人负责。备用防静电工作服、鞋、手环等个人用品，以备外来人员使用。定期维护、检查防静电设施的有效性。腕带每天检查一次。桌垫、地垫的接地性、静电消除器的性能每月检查一次。防静电元器件、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一次。,中海科技（深圳）有限公司AAI Technology(ShenZhen)Co.,LTD,
