电子产品制造工艺防静电.ppt

电子产品组装中的静电防护技术 静电防护技术 静电的产生除了摩擦会产生静电外 接触 高速运动 冲流 温度 压电 电解也会产生静电 1 接触摩擦起电 除了不同物质之间的接触摩擦会产生静电外 在相同物质之间也会发生 例如当把两块密切接触的塑料分开能产生高达l0kV以上的静电 2 剥离起电 当相互密切结合的物体剥离时 会引起电荷的分离 出现分离物体双方带电的现象 称为剥离起电 3 断裂带电 材料因机械破裂使带电粒子分开 断裂两半后的材料各带上等量的异性电荷 4 高速运动中的物体带电 物体的高速运动 其物体表面会因与空气的摩擦而带电 最典型的案例是高速贴片机贴片过程中因元器件的快速运动而产生静电 其静电压约在600V左右 静电防护技术 电子产品静电放电损害的特点1 隐蔽性2 失效分析的复杂性3 损伤具有潜在性据统计 在半导体静电损伤器件中 潜在性缓慢失效占到静电损伤总数的90 4 损伤的随机性 静电防护技术 静电放电 ESD 对电子工业的危害 1 静电吸附在半导体和半导体器件制造过程广泛采用Si02及高分子物质的材料 由于它们的高绝缘性 在生产过程中易积聚很高的静电 并易吸附空气中的带电微粒导致半导体介面击穿 失效 为了防止危害 半导体和半导体器件的制造必须在洁净室内进行 同时洁净室的墙壁 天花板 地板和操作人员及一切工具 器具均应采取防静电措施 2 静电击穿和软击穿静电放电对静电敏感器件 SSD 的损害主要表现 硬击穿 造成整个器件的失效和损坏 软击穿 造成器件的局部损伤 降低了器件的技术性能 而留下不易被人们发现的隐患以致设备不能正常工作 静电导致器件失效的机理大致有下面两个原因 因静电电压而造成的损害 主要有介质击穿 表面击穿和气弧放电 因静电功率而造成的损害 主要有热二次击穿 体积击穿和金属喷镀熔融 静电防护技术 静电防护技术 生产现场的静电源1 人体活动 人与衣服 鞋 袜等物体之间摩擦 接触 和分离等产生的静电是电子产品制造过程中主要的静电源之一 2 化纤或棉制工作服与工作台面 坐椅摩擦 可在服装表面产生6000V以上的静电电压 并使人体带电 3 橡胶或塑料鞋底与地面摩擦 4 器件放入包装中运输时 器件与包装材料摩擦能产生几百伏的静电电压 对静电敏感器件放电 5 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的静电电压 对静电敏感器件放电 6 普通工作台面 受到摩擦产生静电 7 混凝土 绝缘地板等绝缘电阻高 人体上的静电荷不容易泄漏 8 电子设备 生产工具内的电路会在设备上感应出静电 静电防护技术 静电的控制静电的产生几乎是难以避免的 但可以通过各种行之有效的措施加以防护 一般总是围绕 防 泻 控 三个方面进行 1 防 防止静电的产生控制静电生成环境 温 湿度 接地 防止人体带电工艺措施控制2 泄 建立安全的泄放通道接地 适用于导电体静电耗散材料增湿中和 如采用离子风机中和掺杂 如在非导体材料表面附加一层物质 增加泄放通道 静电防护技术 3 控建立健全责任制和规章制度培训教育警示装置 标示 符号的使用按标准规定进行实时监控对所有防静电措施的有效性进行实时监控 是实现完全 彻底防止静电损坏的关键措施 静电防护1 静电防护原理在电子产品生产过程中 对SSD进行静电防护的基本思想有两个 一是对可能产生静电的地方要防止静电的积聚 即采取一定的措施 减少高压静电放电带来的危害 使之边产生边 泄放 以消除静电的积聚 并控制在一个安全范围之内 二是对已存在的静电荷积聚的静电源采取措施 使之迅速地消散掉 即时 泄放 因此 电子产品生产中的静电防护的核心是 静电消除 当然这里的消除并非指 一点不存在 而是控制在最小限度之内 静电防护技术 2 静电防护方法 1 静电防护中所使用的材料 对于静电防护 原则上不使用金属导体 因导体漏放电流大 会造成器件的损坏 而是采用表面电阻l l05 以下的所谓静电导体 以及表面电阻为1 105 l l08 的静电亚导体 例如在橡胶中混入导电碳黑后 其表面电阻可控制在1 106 以下 即为常用的静电防护材料 静电防护技术 2 泄漏与接地 对可能产生或已经产生静电的部位 应提供通道 使静电即时泄放 即通常所说的接地 通常防静电工程中 均需独立建立 地线 工程 并保证 地线 与大地之间的电阻小于10 静电防护材料接地的方法是 将静电防护材料如防静电桌面台垫 地垫 通过1M 的电阻连接到通向地线的导体上 通过串接1M 电阻的接法是确保对地泄放电流小5mA 通常又称软接地 而对设备外壳 静电屏蔽罩通常是直接接地 则称为硬接地 静电防护技术 静电防护技术 3 导体带静电的消除导体上的静电可以用接地的方法使其泄漏到大地 一般要求在1s内将静电泄漏至电压降至100V以下的安全区 这样可以防止因泄漏时间过短 泄漏电流过大对SSD造成损坏 所以在静电防护系统中通常有1M 的限流电阻 将泄放电流控制在5mA以下 这也是为操作者的安全而设计的 如果操作人员在静电防护系统中不注意触及到220V的工业电压也不会带来危险 静电防护技术 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 故不能用接地的方法排除其静电荷 而只能用下列方法来控制 1 使用离子风机 离子风机可以产生正 负离子以中和静电源的静电 用于那些无法通过接地来泄放静电的场所 如空间 贴片机头附近 使用离子风机排除静电通常有良好的防静电效果 如图所示 静电防护技术 2 使用静电消除剂 静电消除剂是各种表面活性剂 通过洗擦的方法 可以去掉一些物体表面的静电 如仪表表面 当采用静电消除剂的水溶液擦洗后能快速地消除仪表表面的静电 3 控制环境湿度 湿度的增加可以使非导体材料的表面电导率增加 故物体不易积聚静电 在有静电的危险场所 在工艺条件许可时 可以安装增湿机来调节环境的湿度 如在北方的工厂 由于环境湿度低容易产生静电 采用增湿的方法可以降低静电产生的可能 这种方法效果明显而且价格低廉 4 采用静电屏蔽 静电屏蔽是针对易散发静电的设备 部件 仪器而采取的屏蔽措施 通过屏蔽罩或屏蔽笼将静电源与外界隔离 并将屏蔽罩或屏蔽笼有效地接地 静电防护技术 静电防护服 防静电腕带 腕带插座 静电防护技术 常用静电防护器材1 人体静电防护系统人体静电防护系统 包括防静电的腕带 工作服 鞋袜 帽 手套等 这种整体的防护系统兼具静电泄漏与屏蔽功能 所有的防静电用品通常应在专业工厂或商店购买 2 防静电地坪防静电地坪是为了有效将人体静电通过地面尽快地泄放于大地 同时也能泄放设备 工装上的静电以及因移动操作而不宜使用腕带的人体静电 地面防静电性参数的确定是既要保证在较短的时间内将静电电压降至100V以下 又要保证人员的安全 系统电阻应控制在105 108 之间 3 防静电操作系统防静电操作系统是指各工序经常会与元器件 组件成品发生接触 分离或摩擦作用的工作台面 生产线体 工具 包装袋 储运车以及清洗液等 由于构成上述介绍的操作系统所用的材料均是高绝缘的橡胶 塑料 织物 木材制作 极易在生产过程中产生静电 因此都应进行防静电处理 即操作系统应具备防静电功能 静电防护技术 生产线内的防静电设施生产线内的防静电设施应有独立地线 并与防雷线分开 地线可靠 并有完整的静电泄漏系统 车间内保持恒温 恒湿的环境 一般温度控制在 25 2 湿度为65 5 RH 入门处配有离子风 并设有明显的防静电警示标志 防静电标志可以贴在设备 器件 组件及包装上 以提示人们在对这些东西进行操作的时候 可能会遇到静电放电或静电过载的危险 需要提醒的是没有贴标记的器件 不一定说明它对ESD不敏感 在对组件的ESD敏感性存有怀疑时 必须将其当作ESD敏感器件处置 直到能够确定其属性为止 静电防护技术 防静电标志 图中标记a是对ESD敏感的符号 用来表示该物体对ESD 静电放电 引起的伤害十分敏感 标记b是对ESD防护的符号 它和标记a的区别是在三角形外面围着一个弧圈 用来表示该物体经过专门设计 具有静电防护能力 静电防护技术 静电防护技术 静电敏感器件 SSD 运输 存储 使用过程中的管理1 SSD运输过程中不得掉落在地 不得任意脱离包装 2 存放SSD的库房相对湿度应控制在40 60 范围内 3 SSD的存放应保持原包装 若须更换包装时 要使用具有防静电性能的容器 4 库房里 应