【华秋干货铺】静电威胁无处不在，电子元件的静电防护很重要

在SMT加工过程中，静电放电会对电子元器件造成损伤或失效，随着IC集成度的提高和元器件的逐渐缩小，静电的影响也变得愈加严重。

 

据统计，导致电子产品失效的因素中，静电占比8%~33%，而每年因为静电导致的电子产品损失，高达数十亿美元。

 

因此在SMT生产中，实施静电防护措施非常重要，本文将从静电的产生到元件和场景的防护等方面，详细介绍如何做好静电防护措施。

 

   静电是如何产生的？    

静电放电（Electro-Static Discharge）简称ESD，ESD是一种物理现象，是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。在电荷转移过程中，存在着电荷流动，传送足够的电量以抵消电压。

比如冬天在地垫上行走时，会感觉触电感；在冬天接触把手时也会感觉被电到；在穿衣服时听到的噼啪声等等。

这些生活中微不足道的静电现象，却对电子元件和电子线路板有着很大的影响，比如可能会产生静电击穿使元件损坏或失效从而影响电子产品。那么SMT生产中常见的静电有哪些呢？

   常见静电产生原理    

 

1.摩擦起电

当两种不同的材料之间摩擦时，其中一种材料会带上电荷，形成静电。

 

2.感应起电

物体在静电场的作用下，发生了电荷上再分布的现象。如当一个带电的物体靠近一个不带电的物体时，两者之间会形成一个电势差，这个电势差会导致电荷在不带电物体上移动，从而在不带电物体上产生静电荷。

 

3.容性起电

由于已经具有一定电荷的带电体在与另一个物体靠近、分离时，系统的电容发生改变，带电体上的静电电位将发生变化，形成静电。

 

 

 

 

● 日常生活中的静电：

地毯上走动可产生1.5KV～35KV静电；

在乙烯树酯地板上走动时可产生250V～12KV伏静电；

室内屁股在椅子上一蹭就会产生1.8KV以上的静电;

从沙发上起来时，人体静电可高达10KV；

脱化纤衣服时的静电电压可高达数万伏。

   电子元件注意防静电    

对静电敏感的电子元件一般有防静电标志，生产过程中碰到贴有这些标志的元器件时要特别注意防静电问题。

半导体集成电路在设计上对防静电失效采取了保护措施，能为敏感的元器件提供低于2000V的静电放电设计保护，同时也可以通过电路外围设计增加保护电阻、嵌位二极管使之具更强的抗静电能力。

   对静电敏感的电子元件    

 

【注】这些数值仅供参考，实际数值可能会因型号、生产过程等不同而有所差异。在使用这些元件时，请务必参考元件的规格书以了解其静电放电敏感性，并在生产过程中采取防静电措施以保护它们免受静电损害。

   电子元件的损坏形式    

 

1、完全失去功能

1）表现为器件电参数严重恶化， 失去原有功能；

2）约占受静电破坏元件的百分之十。

 

2、间歇性失去功能

1）表现为器件或产品各类电参数仍合格 ，但其使用寿命会大大缩短，可靠性变差，可能会在后续某次损害中彻底失效；

2）约占受静电破坏元件的百分之九十。

   常见静电破坏的场景    

 

01放置元件

将元件放置在贴片板上时，由于静电场的存在，元件可能会从放置位置滑落或变形，从而导致缺陷或故障。

 

02静电电荷积累

由于SMT设备的金属外壳和接地装置等，会积累静电电荷，如果静电电荷没有及时释放，就会对元件造成损坏。

 

03污染损坏

静电荷可以吸附灰尘、油污等杂质，导致元件或电路板表面污染，从而影响其正常工作。

 

04吸附损坏

在搬运、存储或组装过程中，静电荷可以吸附在元件或其他部件上，导致它们无法正常工作或损坏。

 

 

 

   静电防护的基本原则    

静电防护守则

 

1、在静电安全区域使用或安装静电敏感元件。

2、用静电屏蔽容器运送及存放静电敏感元件或电路板。

3、定期检测所安装的静电防护系统是否操作正常。

4、确保供应商明白及遵从以上三大原则。

 

   静电防护步骤    

 

1、避免静电敏感元件及电路板跟塑胶制成品或工具放在一起。

2、确保工作区域地面和桌子垫有足够的导电能力，最好使用导电橡胶桌面或用导电胶带粘在桌子四边。

3、经常检查接地系统是否良好，地线缆必须正确连接到汇流排。

4、使用电子工具或仪器时，要确保所使用的工具或仪器符合静电防护要求。

5、限制使用塑料袋及泡沫盒等包装材料，如果必须使用，也要确保包装材料经过导电处理或使用金属材料制作的包装箱。

6、穿防静电服、鞋，使用防静电工具和手套以及防静电手环等。

7、聘请经过静电防护培训的专业人员，确保防静电措施得到正确实施。

8、定期进行静电防护检查和测试，确保防静电措施的有效性。

9、禁止没有系上手环的员工及客人接近静电防护工作站，一旦发现违规情况，应立刻制止并报告上级领导。

10、如果发现静电防护系统存在问题或缺陷，应立刻报告上级领导或静电防护负责人，并及时采取措施进行改进和处理，确保静电防护系统的有效性。

 

   可制造性风险检查    

华秋DFM软件是一款可制造性检查的工艺软件，虽然对上文所讲的SMT静电防护没有做对应的检查项，但是可以检查PCB设计的图形，比如检查PCB防静电设计的位置是否存在可制造性风险。

 

 

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