SMT Production Технологія захисту від електростатичного розряду
У виробництві електронних виробів електростатичний розряд (ESD) часто пошкоджує компоненти, навіть спричиняючи їх несправність і призводячи до серйозних втрат. Тому захист від електростатичних розрядів у виробництві SMT має вирішальне значення. Цей журнал запросив двох експертів із Пекіна та Шанхаю для написання статей, які описують та аналізують джерела статичної електрики та принципи захисту від електростатичного розряду у виробництві електронних виробів. Він надає детальний вступ до деяких основних технологій захисту від електростатичного розряду та відповідних заходів у виробництві SMT для вашої довідки.
I. Статична електрика та її небезпека
Статична електрика – це форма електричної енергії, яка знаходиться на поверхні об’єкта. Він є результатом дисбалансу позитивних і негативних зарядів у межах локалізованої області та утворюється через перетворення електронів або іонів. Статична електрика — це загальний термін для електричних явищ, що виникають під час генерування та зникнення зарядів, таких як трибоелектричний заряд і статична електрика людського тіла.
З технологічним прогресом статичну електрику широко й ефективно застосовують у таких галузях, як електростатичне напилення, електростатичний текстиль, електростатичне сортування та електростатичне зображення. Однак, з іншого боку, утворення статичної електрики може спричинити значні небезпеки та втрати в багатьох сферах. Наприклад, у першому пілотованому космічному кораблі «Аполлон» вибух, викликаний електростатичним розрядом (ЕСР), забрав життя трьох астронавтів; нещасні випадки, що призводять до травм або смерті внаслідок електростатичного розряду, також поширені у виробництві пороху.
В електронній промисловості зі збільшенням щільності інтеграції внутрішні ізоляційні шари інтегральних схем стають тоншими, а ширина та відстань між з’єднувальними проводами зменшуються. Наприклад, типова товщина ізоляційного шару КМОП-пристрою становить близько 0,1 мкм з відповідною напругою пробою 80-100 В; ізоляційний шар пристрою VMOS ще тонший, з напругою пробою 30 В. Електростатична напруга, що утворюється під час виробництва, транспортування та зберігання електронних виробів, значно перевищує напругу пробою MOS-пристроїв, часто спричиняючи явища жорсткої або м’якої поломки (локалізованого пошкодження), що призводить до поломки пристрою або серйозно впливає на надійність виробу.
Для контролю та усунення ОСР розвинені країни, такі як Сполучені Штати, Західна Європа та Японія, встановили національні, військові та корпоративні стандарти чи правила. Існують відповідні правила, що регулюють проектування, виробництво, придбання, складування, перевірку, зберігання, монтаж, налагодження, пакування та транспортування чутливих до електростатики компонентів (ESS). Суворі правила також регулюють виробництво, використання та керування обладнанням для захисту від електростатичного розряду. моя країна також розробила військові та корпоративні стандарти на основі міжнародних стандартів. Наприклад, існують стандарти Міністерства аерокосмічної промисловості, Міністерства машинобудування та електроніки та Міністерства нафти.
II. Електростатичні чутливі пристрої (SSD)
Пристрої, чутливі до електростатичних реакцій, називаються електростатично чутливими компонентами (SSD). Чутливі-пристрої до електростатичного розряду в основному стосуються дуже великих-інтегральних схем, особливо металізованих плівкових напівпровідників (МОП-схем). Відповідно до таблиці класифікації SSD для різних пристроїв SSD можна застосовувати різні заходи захисту від електростатичного розряду.
III. Джерела статичної електрики у виробництві електронних виробів
(1) Статична електрика, що утворюється внаслідок людської діяльності, як-от тертя, контакт і роз’єднання між людьми та об’єктами, такими як одяг, взуття та шкарпетки, є одним із основних джерел статичної електрики у виробництві електронних виробів. Статична електрика людини є основною причиною жорстких (м'яких) поломок пристроїв. Статична напруга, що створюється діяльністю людини, становить приблизно 0,5-2 кВ. Крім того, вологість повітря має значний вплив на статичну напругу; в сухому середовищі вона може збільшитися на порядок. (2) Тертя між робочим одягом із синтетичного волокна або бавовни та робочими поверхнями чи стільцями може створити статичну напругу понад 6000 В на поверхні одягу, заряджаючи тіло людини. Контакт із таким зарядженим одягом може призвести до розряду, який легко пошкодить компоненти.
(3) Гумові або пластикові підошви взуття мають опір ізоляції до 10¹³ Ω. Тертя об землю створює статичну електрику, заряджаючи тіло людини.
(4) Коли компоненти, інкапсульовані в смолу, фарбу або пластикову плівку, транспортуються в упаковці, тертя між поверхнею компонента та пакувальним матеріалом може створити статичну напругу в кілька сотень вольт, розряджаючи чутливі компоненти.
(5) Різноманітні пакувальні матеріали, коробки, коробки для обертання, стелажі для друкованих плат тощо, виготовлені з PP (поліпропілену), PE (поліетилену), PS (полівінілхлориду), PVR (поліуретану), PVC та інших полімерних матеріалів, таких як поліестер і смола, можуть генерувати статичну напругу 1-3,5 кВ через тертя та удари, розряджаючи чутливі компоненти.
(6) Звичайні робочі поверхні створюють статичну електрику через тертя.
(7) Бетонні, вощені та поліровані підлоги, гумові листи та інші ізоляційні поверхні мають високий опір ізоляції, що ускладнює витік статичних зарядів на тіло людини.
(8) Щодо електронного виробничого обладнання та інструментів: наприклад, трансформатори високої{1}}напруги та ланцюги змінного/постійного струму в такому обладнанні, як паяльники, машини для паяння хвилею, печі оплавлення, монтажні машини, обладнання для налагодження та тестування можуть викликати статичну електрику. Якщо засоби захисту від статичного розряду обладнання неадекватні, це може призвести до виходу з ладу чутливих компонентів під час виробничого процесу. Циркуляція гарячого повітря в печах і тертя об корпус печі, а також пари CO2 у низькотемпературних-камерах охолодження CO2 можуть створювати велику кількість статичного заряду. Принципи захисту від статичної електрики
Повністю усунути статичну електрику при виробництві електронних виробів неможливо. Утворення статичної електрики не є проблемою; проблема полягає в накопиченні статичної електрики та в результаті електростатичного розряду. Основою захисту від статичної електрики є тихе її усунення.
(1) Запобігайте накопиченню статичної електрики в місцях, де вона може утворюватися. Вживайте заходів у безпечних межах.
(2) Швидко усуньте наявне накопичення статичної електрики та негайно звільніть його.
У виробництві SMT використання таких анти-статичних продуктів є важливим, як-от іонізатори, іонні бруски та елімінатори статичної електрики.