SMT制造中的静电优发国际产生源及静电防护技术
在电子产品的制造中，静电放电经常会损坏器件，甚至使器件失效电子设备制造防静电要求，造成严重的损失。因此，SMT生产中的静电保护非常重要。本刊特邀北京、上海两位专家撰写文章，介绍和分析电子产品制造中静电的来源和静电防护原理，更详细介绍SMT生产中的一些静电防护技术基础和相应措施. 供您参考和学习！
优发国际一、静电和静电的危害
静电是一种电能，储存在物体表面。它是局部范围内正负电荷不平衡的结果。它是由电子或离子的转换形成的。静电现象是电荷产生和消失过程中产生的电现象的总称。如摩擦带电、人体带电等。
随着科学技术的发展，静电现象已广泛有效地应用于静电喷涂、静电纺丝、静电分选、静电成像等领域。但另一方面，静电的产生会给很多领域带来很大的危害和损失。例如，在第一艘阿波罗载人飞船中，由静电放电引起的爆炸导致三名宇航员死亡；在火药制造过程中，由于静电放电（ESD）导致爆炸伤亡事故频发。
优发国际在电子工业中，随着集成度越来越高，集成电路的内绝缘层越来越薄，互连线的宽度和间距越来越小。例如，CMOS 器件的绝缘层的典型厚度约为 0.1 μm。对应击穿电压为80-100V；VMOS器件的绝缘层较薄，击穿电压为30V。但在电子产品的制造、运输、储存等过程中产生的静电电压远远超过MOS器件的击穿电压，往往会对器件造成硬或软击穿（器件的局部损坏），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制定了国家、军事和企业标准或法规。对半成品和成品的设计、制造、采购、仓储、检验、储存、装配、调试、包装和运输等都有相应的规定，对静电防护用品的制造、使用和管理有更严格的规定。系统要求。我国还参照国际标准制定了军用标准和企业标准。比如有航天部、机电部、石油部的标准。
优发国际2. 静电敏感器件（SSD）
对静电反应敏感的设备称为静电敏感元件 (SSD)。静电敏感器件主要是指超大规模集成电路，尤其是金属化薄膜半导体（MOS电路）。表 1 是静电敏感器件的分级表。根据SSD分类表，可以针对不同的SSD设备采取不同的静电防护措施。
3、电子产品中的静电源
优发国际(1)人体的运动，人与衣服、鞋子、袜子等物体之间的摩擦、接触和分离所产生的静电，是电子产品制造中的主要静电来源之一. 人体静电是造成设备硬（软）击穿的主要原因。人类活动产生的静电电压约为0.5-2KV。此外，空气湿度对静电电压的影响很大，如果处于干燥环境中，会上升一个数量级。表2显示了相对湿度与人类活动带电的关系。
人体带电接触地线后，会发生放电现象，人体会产生不同程度的触电反应，这种程度的程度称为触电敏感性。表 3 为人体在不同静电放电过程中的触电敏感性。
(2)化纤或棉质工作服与工作台面、椅子摩擦时电子设备制造防静电要求，衣服表面会产生6000V以上的静电电压，人体会带电。这时，当它们与设备接触时，会引起放电，容易损坏设备。
(3)橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达1013Ω，与地面摩擦会产生静电，使人体带电。
(4) 用树脂、漆膜和塑料膜封装的器件在包装中运输时，器件表面与封装材料的摩擦会产生数百伏的静电电压，使敏感器件放电。
（5）PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PS（聚乙烯）、PVR（聚氨酯）、PVC、聚酯、树脂等高分子材料制成的各种包装、盒子、周转箱、PCB架等可能产生1 -3.5KV 静电电压，由于摩擦和冲击，使敏感部件放电。
(6)普通工作台面受摩擦产生静电。
(7)混凝土、打蜡抛光地板、橡胶板等绝缘地板的绝缘电阻高，对人体的静电荷不易泄漏。
(8) 电子生产设备和工具：如电烙铁、波峰焊机、回流焊炉、贴片机、调试和测试设备、高压变压器、交流/盲电流电路会在设备中产生静电。如果设备的静电放电措施不好，会造成制造过程中敏感器件的故障。烘箱内热空气的循环流动和箱体的摩擦，以及CO2低温箱的冷却箱内的CO2蒸气会产生大量的静电荷。
4、静电防护原理
在电子产品的制造中，不可能不产生静电。静电的产生不是危害，危害在于静电的积累和由此产生的静电放电。ESD保护的核心是“消除冥想”。
静电防护原理：
(1)防止静电在可能产生静电的地方积聚。在安全区域内采取行动。
(2)迅速消除已有的静电积聚并立即释放。
5、静电防护方法
(1) 使用防静电材料：金属是导体，导体的漏电流大会损坏器件。另外，由于绝缘材料容易摩擦起电，因此金属和绝缘材料不能用作抗静电材料。取而代之的是，表面电阻为1×105Ω·cm或更小的所谓静电导体和表面电阻为1×105-1×108Ω·cm的静电亚导体用作抗静电材料。例如，常用的静电防护材料是通过在橡胶中掺入导电炭黑来实现的，其表面电阻控制在1×106Ω·cm以下。
（2）漏电接地：将可能产生或已经产生静电的部分接地，提供静电释放通道。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。
静电防护材料的接地方法：将静电防护材料（如台面垫、地垫、防静电腕带等）通过1MΩ的电阻与通向独立地线的导体相连（见SJ/T10630-1995） ）。串联一个1MΩ电阻的目的是保证小于5mA的电流对地放电，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。
(3)导体上的静电消除：通过接地可以将导体上的静电泄漏到大地。放电体的电压和释放时间可用下式表示：
UT=U0L1/RC 在UT-T瞬间电压（V） U0-初始电压（V） R-等效电阻（Ω） C-导体等效电容（pf）
一般要求在 1 秒内释放静电。即1秒内电压降至1OOV以下的安全区域。这可以防止SSD因泄漏速度过快和泄漏电流过大而损坏。如果U0=500V，C=200pf，想让UT在1秒内达到100V，则需要R=1.28×109Ω。因此，静电保护系统中通常使用1MΩ的限流电阻，将放电电流限制在5mA以下。这是为操作安全而设计的。如果操作者不小心接触到静电保护系统中的220V工业电压，不会带来危险。
(4)用非导体消除静电：对于绝缘体上的静电，由于电荷不能在绝缘体上流动，所以不能通过接地来消除静电。可以采取以下措施：
(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。可设置在贴片机贴片头附近的空间内。
(b) 静电消除剂的使用——静电消除剂是表面活性剂。仪器和物体表面可用静电消除器清洗，可以快速消除物体表面的静电。
(c)控制环境的湿度——增加湿度可以提高非导电材料的表面导电性，使物体表面不易积聚静电。例如，在北方干燥的环境中可以采取加湿通风措施。
(d) 使用静电屏蔽——屏蔽（笼）可用于容易产生静电的设备，屏蔽（笼）有效接地。
(5)过程控制方法：为尽量减少电子产品制造过程中静电的产生，控制静电荷的积累，快速消除已有的静电积累，并立即释放，应从以下几个方面入手厂房设计、设备安装、运行、管理制度等方面采取有效措施。
6、静电防护用品
(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、防静电活动地板等。
(3)防静电作业系列：包括防静电：I：台垫、防静电包装袋、防静电物流台车、防静电烙铁及工具等。
7. 静电测量仪器
(1)静电场测试仪：用于测量台面、地板等的表面电阻值。平面结构场合和非平面场合应选用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、人体双脚间的阻抗、人体静电差、腕带、接地插头是否、工作服等被有效阻挡。也可作为入口放电，将人体的静电与车间隔离。
(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。
8、电子产品制造中防静电技术指标要求
(1)防静电接地电极的接地电阻小于10Ω。
(2)地垫或地垫：表面电阻值105-1010Ω；摩擦电压<100V。
(3)壁：电阻值为5×104-109Ω。
(4)工作台或焊盘：表面电阻值为106-109Ω；摩擦电压小于100V；系统对地电阻为 106-108Ω。
(5) 工作椅对脚轮的电阻为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) 腕带连接线的电阻为1MΩ；佩戴腕带时系统电阻为1-1OMΩ。后跟带（鞋束）系统的电阻为0.5×105-108Ω。
(8)物流车平台面向轮系的电阻为106-109Ω。
(9)料箱、周转箱、PCB架等物流输送设备的表面电阻值为103-108Ω；摩擦电压小于100V。
(10) 包装代与箱一的摩擦电压小于100V。
(11)人体综合电阻为106-108Ω。
9、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。生产场地的地面、工作台面垫、椅子等应符合防静电要求。保持车间内恒温恒湿的环境。应配备防静电材料箱、周转箱、PCB架、物流台车、防静电包装胶带、防静电腕带、防静电烙铁和工具。
(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。根据工作区域所用设备的静电敏感性分为1、2、3级，并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
16000V以上为非静电敏感工艺产品。
(2)静电安全区(点)室温23±3℃，相对湿度45-70%RH。禁止在低于 30% 的环境中操作 SSD（Static Sensitive Components）。
(3)定期测量地面、桌面、周转箱等的表面电阻值。
（四）静电安全区（点）工作台上禁止携带餐具、茶具、手袋、毛织物、报纸、橡胶手套等非生产物品。
（5）工作人员进入防静电区时，需要进行放电。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，检测合格后方可生产。
(6)操作时佩戴防静电腕带，每天测量腕带是否有效。
(7) 测试SSD时，从盒子、管子、盘子中取出一块，量好一块，放一块，不要堆放在桌子上。未通过测试的设备应退回仓库。
(8) 通电测试必须遵循通电和断电顺序：低压→高压→信号电压。传出顺序颠倒。同时注意电源的极性不能接反电子设备制造防静电要求，电源电压不得超过额定值。
（9）检验人员应熟悉SSD的型号、品种、检测知识，了解静电防护的基本知识。
10、静电敏感元件（SSD）的运输、储存和使用要求
（1）SSD在运输过程中不得掉在地上，不得随意从包装中取出。
(2) 存放SSD的仓库的相对湿度：30-40% RH。
(3) 存放时请保留SSD的原包装。如果需要更换包装，请使用具有防静电特性的容器。
(4)在仓库内，放置SSD设备的位置应贴有专门的防静电标签。
(5) 配送SSD器件时应目测，数量计入SSD器件原包装。
(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，并应佩戴防静电手环。
(7)装配、焊接、修理、调试等操作人员必须严格按照静电防护要求进行操作。
(8) 测试和检验合格的印刷电路板在包装前应使用离子喷枪进行喷涂，以消除可能的静电荷积累。
11、防静电工作区的管理与维护
（一）制定防静电管理制度，并有专人负责。
（2）预留防静电工作服、鞋子、手镯等个人物品供外人使用。
(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)每月检查一次桌垫和地垫的接地情况和静电消除器的性能。
(6)防静电元件架、印制板架、周转箱；每六个月检查一次运输车辆、桌垫和地板垫的防静电性能。
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