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1、表面贴装工程 SMAIntroduce ESD Electro StaticDischarge 即静电释放 带电 静电 的情况下接触另一种物体时 因电压的差异而放电 这时发生瞬间高压的现象 What sESD ESD 静电的基本概念1 首要的静电防护概念静电就是不平衡分布的电子 正负电荷有异性相吸 同性相斥的力量 即库伦定律 Q CV V Q C Q 电量 V 电压 C 电容 因此静电的第一个现象即为 同性电荷相斥 异性电荷相吸 2 电场及放电电流因电荷的存在 在周围空间中形成电场 其强度为 V Q C V 电位Q 电荷C 电容 静电与大地间因有电位存在 如果触及电路时 就会产生电流即为放电电
2、流 ELECTROSTATICDISCHARGECURRENT 这个放电电流常会将电路导体烧融 其放电电流为 I V RI 电流 V 电压 R 电阻 怎样能产生静电 摩擦电 静电感应 电容改变在日常生活中 任何不相同材质的东西相接触再分离后都会产生静电 在日常生活中 可以从以下多方面感觉到静电 闪电 冬天在地垫上行走以及接触把手时的触电感 在冬天穿衣时所产生的噼啪声这些似乎对我们没有影响 但它对电子元件及电子线路板却有很大的冲击 静电的物理现象 静电就是不平衡分布的原子 阳电离子携带正电荷 阴离子携带负电荷正负电荷有异性相吸 同性相斥的力量 大小可以由库仑定律计算得出 ESD 因为电荷的存在
3、即在周围空间中形成电场其强度为 这个电场 其强度的可以打穿目前体积电路的绝缘层 破坏绝缘 静电与大地间因有电位存在就会产生放电电流 ELECTRO STATICDISCHARGECURRENT 这个放电电流会将电路导体烧融 其放电电流为 静电的基本物理特性 1 吸引或排斥的力量 2 与大地间有电位差 3 会产生放电电流 元件吸附灰尘改变线路之间的阻抗 影响元件的功能和寿命 因为场或电流破坏元件之绝缘或导体 使元件不能工作 完全不能工作 因瞬间电场或电流产生的热使元件受伤 仍能工作但寿命受损 电子元件的损坏形式有两种完全失去功能 器件不能操作 约占受静电破坏元件的百分之十间歇性失去功能 器件可以
4、操作但性能不稳定 维修次数因而增加 约占受静电破坏元件的百分之九十在电子生产上进行静电防护 可免 增加成本 减低质量 引致客户不满而影响公司信誉 对静电敏感的电子元件 晶片种类 静电破坏电压 VMOSMOSFETGaaSFETEPROMJFETSAWOP AMPCMOS 30 1 800100 200100 300100 140 7 200150 500190 2 500250 3 000 ESD 遭受静电破坏 从一个元件产生以后 一直到它损坏以前 所有的过程都受到静电的威胁 这一过程包括 元件制造 包含制造 切割 接线 检验到交货 印刷电路板 收货 验收 储存 插入 焊接 品管 包装到出货
5、设备制造 电路板验收 储存 装配 品管 出货 设备使用 收货 安装 试验 使用及保养 其中最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程 导电性物体的静电消除方法 在物理特性上 所谓导电性物体 即在于物体中的电子可以自由移动 物体中的电位会迅速恢复平衡 达到每点电位平等 基于电子可以自由移动的特性 我们可以简单的加以接地 给予这些不平衡的电子一个简单的通路 释放到大地 即可消除物体所携带的静电 由此式可知 接地电阻R 10 以下时 释放时间会小于1秒钟 当然R越小 时间t越短 但为人员安全起见 我們建议串联1M 限流电阻 绝缘性物体的静电消除方法 绝缘性物体的特性就是电子在该类物体中遭受
6、束缚 不易移动 所以利用接地的方法不能消除这类物体的静电 针对这个状况 只能使用离子中和的方法 目前离子产生方法有 1 辐射离子化空气法 使用辐射能撞击空气 将空气分裂为等量的正 负离子 2 电量离子化空气法 使用交流高压 在空气周围形成极高电场 分裂空气 在电子工作场所 因电晕法 本身即存在一个强烈的交流电场 而且空气中易产生臭氧 对电子零件影响很大 所以很少采用 在其他场所采用的比较多 如 造纸纺织 也常因高压交流电极易产生危险 所以辐射法是目前比较被接受的一种 使用微量的放射性元素钋 Po210 以极精密的方法将Po210包藏在瓷材料中 再将瓷粒使用強力接著膠加以接著 然后安裝于附有金属
7、网的固定架中 成為一個離子化空气产生器 Po210因只有 射线 射线穿透力很小 在空气中只有几公分 而且只要紙张 或人体皮肤即可加以阻止 所以使用上非常安全 而且沒有高压电场 不产生臭氧 对人体及电子零件不会影响 是目前最理想的靜电消除方法 辐射离子产生法 静电遮蔽袋 目前导电性材料均为碳化性材料 为不透明之黑色 体绩电阻为500ohm cm以下 在某些特殊状况 如需要看得见容器內之元件 透明 或高度敏感元件 静电遮蔽要求更严格的情形时 您可能需要靜电遮蔽袋 靜电遮蔽袋的构造其功能如下 內层 抗靜电聚乙烯 即俗称之PINKPO LY 不产生静电 ESD 靜电遮蔽袋的构造其功能如下 內层 抗靜电
8、聚乙烯 即俗称之PINKPO LY 不产生静电 中层 加強之聚脂纤维 POLYESTER 增加机械強度 外层 镀镍 成一良好导体 可瞬间釋放电荷 形成法拉第容器 FARADYCAGE 电子工厂中 需要注意到静电防护的地方 现场维护检修是造成静电破坏的主要原因 静电防护要领静电防护守则原则一 在静电安全区域使用或安装静电敏感元件原则二 用静电屏蔽容器运送及存放静电敏感元件或电路板原则三 定期检测所安装的静电防护系统是否操作正常原则四 确保供应商明白及遵从以上三大原则 静电防护步骤 1 避免静电敏感元件及电路板跟塑胶制成品或工具 如计算机 电脑及电脑终端机 放在一起 2 把所有工具及机器接上地线
9、3 用静电防护桌垫 4 时常遵从公司的电气安全规定及静电防护规定 5 禁止没有系上手环的员工及客人接近静电防护工作站 6 立刻报告有关引致静电破坏的可能 常见概念及应用 表面电阻率简单地说表面电阻率就是同一表面上两电极之间所测得的电阻值 将电极形状和电阻值结合在一起通过计算可得到单位面积的电阻值 现在市面上可以买得到读数为单位面积电阻值的测量仪 体电阻率体电阻率是通过材料厚度的电阻值 单位是 cm 导电材料导电材料指表面电阻率和体电阻率分别小于106 和106 cm的材料 耗散材料耗散材料指表面电阻率和体电阻率分别小于1012 或1012 cm的材料 防静电材料 防静电 指的是能够抑制电荷累积
10、 可以在材料制造过程中添加或者局部加入某种物质得到这种特性 防静电材料无需用表面或体电阻率表示 导电添加剂和薄膜如果由于成本或者其他设计上的原因只能使用塑料材料或复合材料时 可以使用添加剂改善静电特性 将添加剂混入塑料材料中 根据添加剂和树脂百分比不同可获得所需的导电性或耗散性 导向装置和导轨导向装置和导轨用来提供通道或者使器件放于一个固定的位置或保持一定的方向性 采用的材料应能使电荷耗散掉并且防止器件摩擦生电 表面电阻率为106 的材料具有良好耗散性而且不会损伤器件 如果送入的器件处于无静电状态 也可以使用导电性材料 表面电阻率低于106 传送带传送带用来输送元件 PCB和其他器件 材料一般
11、为塑料 纤维制品或橡胶 如果传送带要接收从机器其他部分传来的器件 那么它应该采用耗散性材料 当传动带表面电阻率为1 106 时 它会使带电器件放电速度太快 对器件造成损害 当表面电阻在106 109 时 只要传送带通过转轮滑轮和机架良好接地 传送带上就不会带电 另一个要考虑的问题是传送带速度 如果传送带运动速度太快 器件放到传送带上时就可能会滑动 或者器件保持不动而传送带继续在动 这时就会形成摩擦生电 传送带如果接地能使电荷耗散掉 但是器件或PC板仍带有电荷而会造成危害 MOUNT 第一 外观的要求 光滑平整 不可有翘曲或高低不平 否者基板会出现裂纹 伤痕 锈斑等不良 第二 热膨胀系数的关系
12、元件小于3 2 1 6mm时只遭受部分应力 元件大于3 2 1 6mm时 必须注意 第三 导热系数的关系 第四 耐热性的关系 耐焊接热要达到260度10秒的实验要求 其耐热性应符合 150度60分钟后 基板表面无气泡和损坏不良 第五 铜铂的粘合强度一般要达1 5kg cm cm 第六 弯曲强度要达到25kg mm以上 第七 电性能要求 第八 对清洁剂的反应 在液体中浸渍5分钟 表面不产生任何不良 并有良好的冲载性 表面贴装对PCB的要求 表面贴装元件具备的条件 元件的形状适合于自动化表面贴装 尺寸 形状在标准化后具有互换性 有良好的尺寸精度 适应于流水或非流水作业 有一定的机械强度 可承受有机
13、溶液的洗涤 可执行零散包装又适应编带包装 具有电性能以及机械性能的互换性 耐焊接热应符合相应的规定 MOUNT 表面贴装元件的种类 有源元件 陶瓷封装 无源元件 单片陶瓷电容 钽电容 厚膜电阻器 薄膜电阻器 轴式电阻器 CLCC ceramicleadedchipcarrier 陶瓷密封带引线芯片载体 DIP dual in linepackage 双列直插封装 SOP smalloutlinepackage 小尺寸封装 QFP quadflatpackage 四面引线扁平封装 BGA ballgridarray 球栅阵列 SMC泛指无源表面安装元件总称 SMD泛指有源表面安装元件 阻容元件识
14、别方法1 元件尺寸公英制换算 0 12英寸 120mil 0 08英寸 80mil 英制名称 公制mm 英制名称 公制mm 1206 0805 0603 0402 0201 3 2 1 6 50 30 25 25 12 1 27 0 8 0 65 0 5 0 3 2 0 1 25 1 6 0 8 1 0 0 5 0 6 0 3 电阻 电容 标印值 电阻值 标印值 电阻值 2R2 5R6 102 682 333 104 564 2 2 5 6 1K 6800 33K 100K 560K 0R5 010 110 471 332 223 513 0 5PF 1PF 11PF 470PF 3300PF
15、 22000PF 51000PF 2 片式电阻 电容识别标记 MOUNT IC第一脚的的辨认方法 IC有缺口标志 以圆点作标识 以横杠作标识 以文字作标识 正看IC下排引脚的左边第一个脚为 1 来料检测的主要内容 拱架型 Gantry 元件送料器 基板 PCB 是固定的 贴片头 安装多个真空吸料嘴 在送料器与基板之间来回移动 将元件从送料器取出 经过对元件位置与方向的调整 然后贴放于基板上 由于贴片头是安装于拱架型的X Y坐标移动横梁上 所以得名 这类机型的优势在于 系统结构简单 可实现高精度 适于各种大小 形状的元件 甚至异型元件 送料器有带状 管状 托盘形式 适于中小批量生产 也可多台机组
16、合用于大批量生产 贴片机的介绍 这类机型的缺点在于 贴片头来回移动的距离长 所以速度受到限制 对元件位置与方向的调整方法 1 机械对中调整位置 吸嘴旋转调整方向 这种方法能达到的精度有限 较晚的机型已再不采用 2 激光识别 X Y坐标系统调整位置 吸嘴旋转调整方向 这种方法可实现飞行过程中的识别 但不能用于球栅列陈元件BGA 3 相机识别 X Y坐标系统调整位置 吸嘴旋转调整方向 一般相机固定 贴片头飞行划过相机上空 进行成像识别 比激光识别耽误一点时间 但可识别任何元件 也有实现飞行过程中的识别的相机识别系统 机械结构方面有其它牺牲 转塔型 Turret 元件送料器放于一个单坐标移动的料车上 基板 PCB 放于一个X Y坐标系统移动的工作台上 贴片头安装在一个转塔上 工作时 料车将元件送料器移动到取料位置 贴片头上的真空吸料嘴在取料位置取元件 经转塔转动到贴片位置 与取料位置成180度 在转动过程中经过对元件位置与方向的调整 将元件贴放于基板上 一般 转塔上安装有十几到二十几个贴片头 每个贴片头上安装2 4个真空吸嘴 较早机型 至5 6个真空吸嘴 现在机型 由于转塔的特点 将动作细微
