Tehnologija za zaščito pred elektrostatično razelektritvijo proizvodnje SMT
Pri proizvodnji elektronskih izdelkov elektrostatična razelektritev (ESD) pogosto poškoduje sestavne dele, celo povzroči njihovo okvaro in povzroči resne izgube. Zato je zaščita pred ESD v proizvodnji SMT ključna. Ta revija je povabila dva strokovnjaka iz Pekinga in Šanghaja, da napišeta članka, ki predstavljata in analizirata vire statične elektrike in načela zaščite pred ESD v proizvodnji elektronskih izdelkov. Zagotavlja podroben uvod v nekatere osnovne tehnologije ESD zaščite in ustrezne ukrepe v proizvodnji SMT za vašo referenco.
I. Statična elektrika in njene nevarnosti
Statična elektrika je oblika električne energije, ki se nahaja na površini predmeta. Izhaja iz neravnovesja pozitivnih in negativnih nabojev znotraj lokaliziranega območja in nastane s pretvorbo elektronov ali ionov. Statična elektrika je splošni izraz za električne pojave, ki nastanejo med nastajanjem in izginjanjem nabojev, kot sta triboelektrični naboj in statična elektrika človeškega telesa.
S tehnološkim napredkom se je statična elektrika široko in učinkovito uporabljala na področjih, kot so elektrostatično pršenje, elektrostatični tekstil, elektrostatično sortiranje in elektrostatično slikanje. Po drugi strani pa lahko nastajanje statične elektrike povzroči znatne nevarnosti in izgube na številnih področjih. Na primer, v prvem vesoljskem plovilu Apollo s posadko je eksplozija, ki jo je povzročila elektrostatična razelektritev (ESD), ubila tri astronavte; nesreče, ki povzročijo poškodbe ali smrt zaradi ESD, so pogoste tudi pri proizvodnji smodnika.
V elektronski industriji, ko se gostota integracije poveča, postanejo notranje izolacijske plasti integriranih vezij tanjše, širina in razmik povezovalnih žic pa postaneta manjši. Na primer, tipična debelina izolacijske plasti naprave CMOS je približno 0,1 μm, z ustrezno prebojno napetostjo 80-100 V; izolacijska plast naprave VMOS je še tanjša, s prebojno napetostjo 30V. Elektrostatična napetost, ustvarjena med proizvodnjo, transportom in shranjevanjem elektronskih izdelkov, močno presega prebojno napetost naprav MOS, kar pogosto povzroči trdo okvaro ali mehko okvaro (lokalizirana poškodba), kar vodi do okvare naprave ali resno vpliva na zanesljivost izdelka.
Za nadzor in odpravo ESD so razvite države, kot so Združene države, Zahodna Evropa in Japonska, vzpostavile nacionalne, vojaške in poslovne standarde ali predpise. Obstajajo ustrezni predpisi, ki urejajo načrtovanje, proizvodnjo, nakup, skladiščenje, pregledovanje, skladiščenje, sestavljanje, odpravljanje napak, pakiranje in transport elektrostatično občutljivih komponent (ESS). Strogi predpisi urejajo tudi proizvodnjo, uporabo in upravljanje opreme za zaščito pred ESD. moja država je oblikovala tudi vojaške in podjetniške standarde, ki temeljijo na mednarodnih standardih. Obstajajo na primer standardi Ministrstva za vesoljski promet, Ministrstva za stroje in elektroniko ter Ministrstva za nafto.
II. Elektrostatično občutljive naprave (SSD)
Naprave, občutljive na elektrostatične reakcije, imenujemo elektrostatično občutljive komponente (SSD). Naprave,-občutljive na ESD, se v glavnem nanašajo na zelo velika-integrirana vezja, zlasti polprevodnike z metaliziranim filmom (MOS vezja). Za različne naprave SSD se lahko sprejmejo različni zaščitni ukrepi ESD v skladu s klasifikacijsko tabelo SSD.
III. Viri statične elektrike v proizvodnji elektronskih izdelkov
(1) Statična elektrika, ki jo ustvarja človeška dejavnost, kot so trenje, stik in ločitev med ljudmi in predmeti, kot so oblačila, čevlji in nogavice, je eden glavnih virov statične elektrike v proizvodnji elektronskih izdelkov. Človeška statična elektrika je glavni vzrok za trde (mehke) okvare naprav. Statična napetost, ki nastane zaradi človekove dejavnosti, je približno 0,5-2KV. Poleg tega ima zračna vlaga pomemben vpliv na statično napetost; v suhem okolju se lahko poveča za red velikosti. (2) Trenje med delovnimi oblačili iz sintetičnih vlaken ali bombaža in delovnimi površinami ali stoli lahko povzroči statično napetost nad 6000 V na površini oblačil, ki polni človeško telo. Stik s tako naelektrenimi oblačili lahko povzroči razelektritev, ki zlahka poškoduje komponente.
(3) Podplati čevljev iz gume ali plastike imajo izolacijsko upornost do 10¹³ Ω. Trenje s tlemi ustvarja statično elektriko, ki polni človeško telo.
(4) Ko se komponente, zapakirane v smolo, barvo ali plastične folije, prevažajo v embalaži, lahko trenje med površino komponente in embalažnim materialom ustvari statično napetost nekaj sto voltov, kar povzroči razelektritev občutljivih komponent.
(5) Različni embalažni materiali, škatle, menjalne škatle, stojala za tiskana vezja itd., izdelani iz PP (polipropilena), PE (polietilena), PS (polivinilklorida), PVR (poliuretana), PVC-ja in drugih polimernih materialov, kot sta poliester in smola, lahko zaradi trenja in udarca ustvarijo statično napetost 1–3,5 KV, pri čemer se izpraznijo občutljive komponente.
(6) Običajne delovne površine zaradi trenja ustvarjajo statično elektriko.
(7) Betonska, povoskana in polirana tla, gumijaste plošče in druge izolacijske površine imajo visoko izolacijsko odpornost, zaradi česar statični naboji na človeško telo težko uhajajo.
(8) Glede elektronske proizvodne opreme in orodij: Na primer, visoko{1}}napetostni transformatorji in AC/DC tokokrogi v opremi, kot so spajkalniki, stroji za valovito spajkanje, pečice za reflow, stroji za montažo, oprema za odpravljanje napak in testiranje lahko povzročijo statično elektriko. Če so ukrepi opreme za statično razelektritev neustrezni, lahko povzročijo odpoved občutljivih komponent med proizvodnim procesom. Kroženje vročega zraka v pečicah in trenje z ohišjem pečice ter hlapi CO2 v nizko{6}}temperaturnih hladilnih komorah CO2 lahko povzročijo velike količine statičnega naboja. Načela zaščite pred statično elektriko
Pri izdelavi elektronskih izdelkov je nemogoče popolnoma odpraviti statično elektriko. Nastajanje statične elektrike ni problem; težava je v kopičenju statične elektrike in posledični elektrostatični razelektritvi. Bistvo zaščite pred statično elektriko je, da jo tiho odstranimo.
(1) Preprečite kopičenje statične elektrike na območjih, kjer bi lahko nastala. Ukrepajte v varnih mejah.
(2) Hitro odstranite obstoječo kopičenje statične elektrike in jo takoj sprostite.
Pri proizvodnji SMT je bistvena uporaba teh anti{0}}statičnih izdelkov, kot so ionizatorji, ionske ploščice in eliminatorji statične elektrike.