单元--SM生产中的静电防护技术-oweroi

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,SMT 生产中的静电防护技术,广东科学技术职业学院,学习情境13,1 静电和静电的危害,静电(Electrostatic)是物体表 面过剩或不足的静止电荷。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。如摩檫起电、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应用。但在另一方面，静电在许多领域带来重大危害和损失。例如第一个阿波罗载人宇宙飞船由于静电放电（ESD）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，造成机毁人亡的事故时有发生；,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 m，其相应耐击穿电压在80100V；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（器件局 部损 伤）击穿现象。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）。,根据 SSD 能够承受而且 不至于损坏的静电极限电压值（也可称为静电敏感度）将静电敏感元器件分为三级。,针对不同级别的 SSD 器件，应采取不同的静电防护措施。,静电敏感元器件的分级表,级别和静电敏感度范围,元器件类型,1 级,01999V,微波器件（肖特基垫垒二极管、点接触二极管等）、离散型MOSFET器件、声表面波（SAW）器件、结型场效应晶体管,（JFETs）、电偶合器件（CCDS）、精密稳压二极管（加载电压稳压度0.5%）、运算放 大器（OPAMPs）、薄膜电阻器、MOS集成电路（IC）、使用 1 级 元器件的混合电路、超高速集成 电路（UHSIC）、可控硅整流 器,2 级,20003900V,由试验数据 确定为 2 级的元器件和微电路、离散型MOSFET器件、结型场效应晶体管（JFETs）、运算放大器（OPAMPs）、集成电 路（IC）、超高速集成电路（UHSIC）、使用2级的元器件的混合 电路、精密电阻网络（RZ）、低功率双极型晶体管,3 级,400015000V,由试验数据确定为3级的元器件和微电路、离散型MOSFET器件、运算放大器（OPAMPs）、集成电路（IC）、超高速集成电路（UHSIC）、小信号二极管、硅整流器、低功率双极型晶体管、光电器件、片式电阻器、使用3级的元器件的混合电路、压电晶体,3 电子产品制造中的静电源,(1)人体静电 人体活动，人与衣服、鞋、袜等物体之间的摩檫、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。,人体活动产生的静电电压约 0.5 2KV。,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。,人体带电后触摸到地线，会产生放电现象。,人体对静电放电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。,相对湿度对与人体活动带电关系,运动方式,静电电压（V）,环境相对湿度,60 90%,环境相对湿度,10 20%,在乙烯地板上行走,250,12,000,在合成地毯上行走,15,000,35,000,在铺有地毯的工作台上滑动塑料盒,1,500,18,000,坐在泡沫塑料椅垫上,1,500,18,000,坐在普通椅子上,100,6,000,拿起塑料代,600,7,000,用塑料薄膜包装印制电路板,3,000,16,000,用氟里昂溶液喷洗印制板,5,000,15,000,从印制板上撕下胶带,1,500,12,000,用橡皮檫印制电路板,1,000,12,000,人体带电电位与电击感度,人体电位（KV）,电击感度,备注,1.0,没有感觉,2.0,手指外侧有感觉，但不疼痛,2.5,有针刺感、哆嗦感，但不疼痛,4.0,有较强针刺感、手微疼痛,光暗时，拿见到放电微光,5.0,从手掌到前腕感到疼痛,6.0,手指感到剧痛后腕部有强烈电击感,7.0,手指、手掌剧痛，有麻木感,(2)工作服 化纤或棉制工作服与工作台面、坐椅摩檫时，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)工作鞋橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达 1013，当与地面摩檫时产生静电，并使人体带电。,(4)树脂、漆膜、塑料膜封装的器件放入包装中运输时，器件表面与包装材料摩檫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（聚丙乙烯）、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 架等都可能因摩檫、冲击产生 13.5KV 静电电压，对敏感器件放电。,(6)普通工作台面，受到摩檫产生静电。,(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、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中失效。烘箱内热空气循环流动与箱体摩檫、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,静,电,电,防,防,护,护,原,原,理,理,电,子,子,产,产,品,品,制,制,造,造,中,中,，,，,不,不,产,产,生,生,静,静,电,电,是,是,不,不,可,可,能,能,的,的,。,。,产,产,生,生,静,静,电,电,不,不,是,是,危,危,害,害,所,所,在,在,，,，,其,其,危,危,害,害,所,所,在,在,于,于,静,静,电,电,积,积,聚,聚,以,以,及,及,由,由,此,此,产,产,生,生,的,的,静,静,电,电,放,放,电,电,。,。,静,电,电,防,防,护,护,原,原,理,理,：,：,(1),对,对,可,可,能,能,产,产,生,生,静,静,电,电,的,的,地,地,方,方,要,要,防,防,止,止,静,静,电,电,积,积,聚,聚,。,。,采,采,取,取,措,措,施,施,，,，,使,使,静,静,电,电,边,边,产,产,生,生,，,，,边,边,泄,泄,放,放,，,，,并,并,将,将,静,静,电,电,电,电,压,压,控,控,制,制,在,在,安,安,全,全,范,范,围,围,内,内,。,。(2),对,对,已,已,经,经,存,存,在,在,的,的,静,静,电,电,积,积,聚,聚,迅,迅,速,速,消,消,除,除,掉,掉,，,，,即,即,时,时,释,释,放,放,。,。,静,电,电,防,防,护,护,的,的,核,核,心,心,是,是,“,“,静,静,电,电,消,消,除,除,”,”,。,。,5,静,静,电,电,防,防,护,护,方,方,法,法,(1),使,使,用,用,防,防,静,静,电,电,材,材,料,料,金,属,属,是,是,导,导,体,体,，,，,因,因,导,导,体,体,的,的,漏,漏,放,放,电,电,流,流,大,大,，,，,会,会,损,损,坏,坏,器,器,件,件,。,。,另,另,外,外,由,由,于,于,绝,绝,缘,缘,材,材,料,料,容,容,易,易,产,产,生,生,摩,摩,檫,檫,起,起,电,电,，,，,因,因,此,此,不,不,能,能,采,采,用,用,金,金,属,属,和,和,绝,绝,缘,缘,材,材,料,料,作,作,防,防,静,静,电,电,材,材,料,料,。,。,而,而,是,是,采,采,用,用,表,表,面,面,电,电,阻,阻1,10,5,.cm,以,以,下,下,的,的,所,所,谓,谓,静,静,电,电,导,导,体,体,，,，,以,以,及,及,表,表,面,面,电,电,阻,阻1,10,5,1,10,8,.cm,的,的,静,静,电,电,亚,亚,导,导,体,体,作,作,为,为,防,防,静,静,电,电,材,材,料,料,。,。,例,如,如,常,常,用,用,的,的,静,静,电,电,防,防,护,护,材,材,料,料,是,是,在,在,橡,橡,胶,胶,中,中,混,混,入,入,导,导,电,电,碳,碳,黑,黑,来,来,实,实,现,现,的,的,，,，,将,将,表,表,面,面,电,电,阻,阻,控,控,制,制,在,在1,10,6,.cm,以,以,下,下,。,。,(2),泄,泄,漏,漏,与,与,接,接,地,地,对,可,可,能,能,产,产,生,生,或,或,已,已,经,经,产,产,生,生,静,静,电,电,的,的,部,部,位,位,进,进,行,行,接,接,地,地,，,，,提,提,供,供,静,静,电,电,释,释,放,放,通,通,道,道,。,。,采,采,用,用,埋,埋,大,大,地,地,线,线,的,的,方,方,法,法,建,建,立,立,“,“,独,独,立,立,”,”,地,地,线,线,。,。,使,使,地,地,线,线,与,与,大,大,地,地,之,之,间,间,的,的,电,电,阻,阻,10,。,。,（,（,参,参,见,见GBJ179,或,或SJ/T10694-1996,）,）,静,电,电,防,防,护,护,材,材,料,料,的,的,方,方,法,法,：,：,将,将,静,静,电,电,防,防,护,护,材,材,料,料,（,（,如,如,工,工,作,作,台,台,面,面,垫,垫,、,、,地,地,垫,垫,、,、,防,防,静,静,电,电,腕,腕,带,带,等,等,）,）,通,通,过,过1M,的,的,电,电,阻,阻,接,接,到,到,通,通,向,向,独,独,立,立,大,大,地,地,线,线,的,的,导,导,体,体,上,上,（,（,参,参,见,见SJ/T10630-1995,）,）,。,。,串,串,接,接1M,电,电,阻,阻,是,是,为,为,了,了,确,确,保,保,对,对,地,地,泄,泄,放,放,5mA,的,的,电,电,流,流,，,，,称,称,为,为,软,软,接,接,地,地,。,。,设,设,备,备,外,外,壳,壳,和,和,静,静,电,电,屏,屏,蔽,蔽,罩,罩,通,通,常,常,是,是,直,直,接,接,接,接,地,地,，,，,称,称,为,为,硬,硬,接,接,地,地,。,。,IPC-A6100,标,标,准,准,中,中,推,推,荐,荐,的,的,防,防,静,静,电,电,工,工,作,作,台,台,接,接,地,地,方,方,法,法,理,想,想,的,的EOS/ESD,安,安,全,全,工,工,作,作,台,台,可,可,接,接,收,收,的,的EOS/ESD,安,安,全,全,工,工,作,作,台,台,图12-1IPC-A610C,标,标,准,准,中,中,推,推,荐,荐,的,的,防,防,静,静,电,电,工,工,作,作,台,台,接,接,地,地,方,方,法,法,(3),导,导,体,体,带,带,静,静,电,电,的,的,消,消,除,除,用,用,接,接,地,地,的,的,方,方,法,法,导,体,体,上,上,的,的,静,静,电,电,可,可,以,以,用,用,接,接,地,地,的,的,方,方,法,法,使,使,静,静,电,电,泄,泄,漏,漏,到,到,大,大,地,地,。,。,放,放,电,电,体,体,上,上,的,的,电,电,压,压,与,与,释,释,放,放,时,时,间,间,可,可,用,用,下,下,式,式,表,表,示,示,：,：UT=U0L,1/RC,式,中,中U,T,T,时,时,刻,刻,的,的,电,电,压,压,（,（V,）,）,U,0,起,起,始,始,电,电,压,压,（,（V,）,）,R,等,等,效,效