如何在SMT生产中做好静电防护

在电子产品制造中，静电放电往往会损伤器件，甚至使器件失效，造成严重损失，因此SMT生产中的静电防护非常重要。接下来我们谈谈如何在SMT生产中做好静电防护。

电子产品制造中，不产生静电是不可能的。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。

一、静电防护原理

对可能产生静电的地方要防止静电积聚。采取措施在安全范围内。

对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放。

二、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l×105Ω·cm以下的所谓静电导体，以及表面电阻1×105-1×108Ω·cm的静电亚导体作为防静电材料。例如常用的静电防护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1×106Ω·cm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＜10Ω。(参见GBJl79或SJ／T10694—1996) 

静电防护材料接地方法：

将静电防护材料(如于作台面垫、地垫、防静电腕带等)通过1MΩ的电阻接到通向独立大地线的导体上(参见SJ／T10630-1995)。串接1MΩ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。IPC-A-610C标准中推荐的防静电工作台接地方法如下图。

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到大地。放电体的电压与释放时间可用下式表示：

UT=U0L1/RC

式中 UT-T时刻的电压(V) U0起始电压(V)R-等效电阻(Ω) C-导体等效电容(pf)一般要求在1秒内将静电泄漏。即1秒内将电压降至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1秒内使UT达到100V，则要求R=1.28×109Ω。因此静电防护系统中通常用1MΩ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。

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，可以中和静电源的静电。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。可用静电消除剂檫洗仪器和物体表面，能迅速消除物体表面的静电。

(c)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)，并将屏蔽罩（笼）有效接地。

5.工艺控制法：

为了在电子产品制造中尽量少的产生静电,控制静电荷积聚，对已经存在的静电积聚迅速消除掉，即时释放，应从厂房设计、设备安装、操作、管理制度等方面采取有效措施。

三、静电防护器材

人体防静电系统包括防静电腕带、工作服、帽、手套、鞋、袜等

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。

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、防静电烙铁及工具等。

四、静电测量仪器

静电场测试仪：用于测量台面、地面等表面电阻值。平面结构场合和非平面场合要选择不同规格的测量仪。

腕带测试仪：测量腕带是否有效。

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。

兆欧表：用于测量所有导电型、抗静电型及静电泄放型表面的阻抗或电阻。

五、电子产品制造中防静电技术指标要求

防静电地极接地电阻＜10Ω。

地面或地垫：表面电阻值105-1010Ω;摩擦电压＜100V。

墙壁：电阻值5×104-109Ω。

工作台面或垫：表面电阻值106-109Ω；摩擦电压＜100V；对地系统电阻106-108Ω。

工作椅面对脚轮电阻106-108Ω。

工作服、帽、手套摩擦电压＜300V；鞋底摩擦电压＜100V。

腕带连接电缆电阻1MΩ；佩带腕带时系统电阻1-10MΩ。脚跟带(鞋束)系统电阻0.5×105-108Ω。

物流车台面对车轮系统电阻106-109Ω。

料盒、周转箱、PCB架等物流传递器具表面电阻值103-108Ω;摩擦电压＜100V。

包装袋、盒摩擦电压＜100V。

人体综合电阻106-108Ω。

六、电子产品制造中防静电措施及静电作业区(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。生产场所的地面、工作台面垫、座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、防静电包装带、防静电腕带、防静电烙铁及工具等设施。

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静电敏感程度分成1、2、3级，根据不同级别制订不同的防护措施。

1级静电敏感程度范围：0-1999V

2级静电敏感程度范围：2000-3999V
3级静电敏感程度范围：4000-15999V

16000V以上是非静电敏感产品。

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(静电敏感元器件)。

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。

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。

操作时要戴防静电腕带，每天测量腕带是否有效。

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。

加电测试时必须遵循加电和去电顺序：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。

检验人员应熟悉SSD的型号、品种、测试知识，了解静电保护的基本知识。

七、静电敏感元器件(SSD)运输、存储、使用要求

SSD运输过程中不得掉落在地，不得任意脱离包装。

存放SSD的库房相对湿度：30-40%RH。

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。

库房里，在放置SSD器件的位置上应贴有防静电专用标签。

发放SSD器件时应用目测的方法，在SSD器件的原包装内清点数量。

对EPROM进行写、擦及信息保护操作时，应将写入器／擦除器充分接地，要带防静电手镯。

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。

测试、检验合格的印制电路板在封装前再用离子喷枪喷射一次，以消除可能积聚的静电荷。

八、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。

腕带每周(或每天)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。

防静电元器件架、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。

 

 

 

 

编辑：黄飞