SMT制造中的静电防护技术

时间:2020-09-25 作者:www.pcba-smt.cn

(1)静电( Electrostatic)

静电是物体表面过剩或不足的静止电荷。它是一种电能,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。

(2)静电释放(ESD)

静电释放( Electrostatic Discharge,ESD)是一种由静电源产生的电进入电子组装件后迅速放电的现象。当电能与静电敏感元器件接触或接近时会对元件造成损伤。

(3)电气过载(EOS)

电气过载( Electrical Overstress,EOS)是一些额外出现的电能导致元件损害的结果。这种损害的来源很多,如电力生产设备、工具,操作过程中产生的ESD。

4)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( Electrostatic Sensitive Device,SsD)

SSD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SSD分为三级.

SSD分级表

1 级

0~1999V

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)、电耦合器件(CCDS)、精密稳压二极管(加载电压稳压度小于05%)、运算放大器( OPAMP3)、薄膜电阻器、MOS集成电路(C)、使用1级元器件的混合电路、超高速集成电路( UHSIC)、晶闸管整流器   

 

2级

2000~3900V

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(UHsC)、使用2级元器件的混合电路、精密电阻网络(RZ)、低功率双极型晶体管.   

 

3级

4000~15999V

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(C)、超高速集成电路(UHSC)、小信号二极管、硅整流器、低功率双极型品体管、光电器件、片式电阻器、使用3级元器件的混合电路、压电晶体 

新版 ANSI/ESD S20.20-2007静电放电控制方案体系标准,将敏感器件按照人体放电模型HBM( Human Body Model)、机器放电模型MM(Machine Model)、带电器件模型CDM( Charged

Device Model)、插座放电模型SDM( SocketDevice Model)等不同的放电模型可划分为4~7个等级的敏感度。

静电敏感度等级特一级  特二级            一级             二级            三级   

静电耐受能力(V)0~500500~10001000~20002000~40004000~8000 

 

2.静电释放(ESD)/电气过载(EOS)在电子工业中的危害

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0.1um,其相应耐击穿电压在80100v:WMOs器件的绝缘层更薄,击穿电压为30V。而在电子产品制造及运输、存储等过程中所产生的静电电压远远超过CMOS器件的击穿电压,往往会使器件产生硬击穿或软击穿(器件局部损伤)现象,使其失效或严重影响产品的可靠性。

 

3.电子产品制造中的静电源

(1)人体静电

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的静电源之一。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

静电电压约为0.5~2kV另外,空气湿度对静电电压的影响很大,因此在干燥环境中还要上升1个数量级。

(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

橡胶或塑料鞋底的绝缘电阻高达1092,当与地面摩擦产生静电使人体带电。

(4)包装和运输过程中

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擦能产生几百伏的静电电压,对敏感器件放电。

(5)塑料、树脂等高分子材料的各种包装和器具

用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚丙乙烯)、PVR(聚氨酯)、PVC和聚酯、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1~3.5kV静电对敏感器件放电

(6)工作台面

普通工作台面受到摩擦也会产生静电。

(7)绝缘地面

混凝土、打蜡、橡胶地板等地面的绝缘电阻高,人体上静电荷不易泄漏

(8)电子生产设备和工具方面

电烙铁、波峰焊机、再流焊炉、贴装机等设备内的高压变压器,交、直流电路都

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