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1、SMT过程中的防静电南京电子学会SMT专业委员会主任南京中网通信有限公司SMT工厂厂长魏子陵关键词：防静电（ESD）ElectroStaticDischarge一、基本概念（一）静电的产生物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子核而侵入其他的原子B。A原子因缺少电子数而带有正电现象，称为阳离子，B原子因增加电子数而呈带负电现象，称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道，这个外力包含各种能量（如
2、动能、位能、热能、化学能等）在日常生活中，任何两个不同材质的物体接触后再分离，即可产生静电。当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通在在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电，在日在生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。为什么气体也会产生静电呢？因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。所以在我们的
3、周围环境甚至我们的身上都会带有不同程度的静电，当静电积累到一定程度时就会发生放电。我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程，因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日在生活，各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。工作桌面、地板、椅子、衣服、纸张、卷宗、包装材料、流动空气。另一种在见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。其它起电方式有：热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。（二）ESD的三种型式1.人体型式即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩擦电荷。当人们
4、手持ESD敏感的装置而不先释放电荷到地，摩擦电荷将会移向ESD 敏感的装置而造成损坏。2 .微电子器件带电型式即指这些ESD敏感的装置，尤其对塑料件，当在自动化生产过程中，会产生摩擦电荷，而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地表面，因此造成损坏；或者通过感应使ESD敏感的装置的金属部分带电而造成损坏。3 .场感类型式即有强电场围绕，这可能来之于塑性材料或人的衣服，会发生电子转化跨过氧化层。若电位差超过氧化层的介电常数，则会产生电弧以破坏氧化层，其结果为短路。4其它还有：机器模式、场增强模型、人体金属模型、电容耦合模型、悬浮器件模型（三）静电的危害在空气干燥的季节，当你
5、开门时偶尔会有电击的感觉，这就是静电放电（ESD）。当你感觉电击时，你身上的静电电压已超过2000伏！当你看到放电火花时你身上的静电已高达5000伏！当你听到放电声音时，你身上的静电已高达8000伏！但是现代许多高速超大规模集成电路碰到仅几十伏或更低的静电就会遭到损坏。也就是说当你接触这些电路时，你既没有感觉到又没有看到更没有听到静电放电时，这块电路就已部分损伤或完全损坏，而你可能还在找其硬件或软件的原因。实际上大多是静电引起的。下面具体进行分析。1、静电的产生在工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要可归结为以下两种机理：其一：静电放电（ESD造成的危害：（1）引起电子设备的故障或误动作，造
6、成电磁干扰。（2）击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率。（3）高压静电放电造成电击，危及人身安全。（4）在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。2静电在工业生产中造成的危害其二，静电引力（ESA造成的危害：（1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。（2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质。（3）造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产。（4）纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。静电的危害有目共睹，现在越来越多的厂家已经开始实施各种程度的防静电
7、措施和工程。但是，要认识到完善有效的防静电工程要依照不同企业和不同作业对象的实际情况，制定相应的对策。防静电措施应是系统的、全面的，否则可能会事倍功半，甚至造成破坏性的反作用。（四）典型的静电电压：静电电荷源测得的电压（V）10%-20%RH65%-90%RH走过地毯350001500在聚烯烃类塑料地12000250工作台旁操作的工人6000100翻动聚乙烯膜封皮的说明书7000600从工作台拾起普通聚乙烯袋200001200垫有聚氨酯泡沫的工作椅180001500总之，静电这个神秘的东西，虽然我们不能用肉眼看见又不能用手摸到，但是静电在我们的身边不断产生和消失，它既给人类造成危害,又能为人类
8、所利用。SMT过程中的防静电根据静电产生的机理和消除静电的方法，我们应当在实际工作中需要注意以下的几点1、静态时不易产生静电，而处于动态时极易产生静电。2、静电产生也和环境因素有关，特别是相对湿度，干燥的环境下容易产生静电。3、人体静电有一个积累的过程，但放电是在瞬间完成的。4、静电也可以非接触传递，这是在静电电压差较大的情况下，通过尖端向空中放电，进而传递到另一物体。5、及时放电，每当离开工作位置，返回开始工作前都应当及时进行人体放电。6、使用的工具必须接地可靠，并定期进行检测。静电的危害是一定可以避只要时时关注防静电、人人关注防静电、处处关注防静电，SMT 过程的主要环节：免或减轻的，对S
9、MT过程中的防静电也是如此。以下明确指出1、物料清点进出，原包装尽量不要拆封；不要直接接触元器件，拿PCB板应拿PCB的边缘。采用防静电包装出货。2、生产上料、接料，在贴片机上操作也应戴防静电手环，设备及工具良好接地外。3、检验、返修，除了必须使工作台面清洁，戴防静电手环，还必须注意取料应用防静电镣子或真空吸笔进行。同时在进行操作前，应当用手握一下防静电的接地线，以事先进行静电释放，再则，尽量避免直接接触器件。三、相关防静电设施的建设（一）防静电接地线的铺设防静电工作区场地1、地面材料a、禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯及普通地板革。b、应该选用由静电导体材料构成的地面，如防静电活动
10、地板或在普通地面上铺设防静电地垫，并有效接地。c、允许使用经特殊处理过的水磨石地面，如事先敷设地线网、渗碳或在地面喷涂抗静电剂等。2、接地a、防静电系统必须有独立可靠的接地装置，接地电阻一般应小于10Q,埋设与检测方法应符合GBJ97的要求。b、防静电地线不得接在电源零线上，不得与防雷地线共用。c、使用三相五线制供电，其大地线可以作为防静电地线（但零线、地线不得混接）。d、接地主干线截面积应不小于100mm2;支干线截面积应不小于6mm2;设备和工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股敷塑导线，接地线颜色以黄绿色线为宜。e、接地主干线的连接方式应采用钎焊。f、防静电设备连接端子应确
11、保接触可靠，易装拆，允许使用各种夹式连接器，如铐鱼夹、插头座等。3、天花板材料天花板材料应选用抗静电型材料制品，一般情况下允许使用石膏板制品，禁止使用普通塑料制品。4、墙壁面料应使用抗静电型墙纸，一般情况下允许使用石膏涂料或石灰涂料墙面，禁止使用普通墙纸及塑料墙纸。5、湿度控制a、防静电工作区的环境相对湿度以不低于50%为宜。b、在不对产品造成有害影响前提下，允许使用增湿设备喷洒制剂或水，以增加环境湿度。c、计算机房的湿度应符合GB2887中的有关规定，类似的机房也应符合此规定。6、区域界限防静电工作区应标明区域界限，并在明显处悬挂警示标志，警示标志应符合GJB1649规定，工作区入口处应配置
12、离子化空气风浴设备。7、电荷源、防静电工作服的使用及管理防静电工作区内禁止使用及接触易产生静电荷的电荷源（如下表）。类别电荷源工作台表面油漆或浸漆表面，普通塑料贴面，普通乙烯及树脂表面地板塑料及普通地板革，抛光打蜡木地板。普通乙烯树脂工作服，帽，鞋普通涤纶，合成纤维及尼龙面料，塑料及普通胶底鞋操作工具及设备普通塑料盒，架，瓶，盘用品及纸制品，普通泡沫及一般移动工具，压缩机，喷射设备，蒸发设备等（二）电子产品防静电设施1、静电安全工作台a、静电安全工作台是防静电工作区的基本组成部分，它由工作台、防静电桌垫、腕带接头和接大地线等组成。b、防静电桌垫上应不少于两个腕带接头，一个供操作人员使用，另一个
13、供技术人员，检验人员或其它人员使用。c、必要时，静电安全工作台上应配备离子风静电消除器。d、静电安全工作台上不允许堆放塑料盒（片）、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物，图纸资料等应装入防静电文件袋内。2、防静电腕带直接接触静电敏感器件的人员均应戴防静电腕带，腕带应与人体皮肤有良好接触，腕带必须对人体无刺激、无过敏影响，腕带系统对地电阻值应在106108范围内。每班应对防静电手腕带测试1-2次。3、防静电容器在电子设备研制生产过程中，一切贮存、周转SSD的容器（元器件袋、转运箱、印制板架、元器件存放盒等）应具备静电防护性能。不允许使用金属和普通塑料容器。必要时，存放部件用的周转箱应接地。4、离子
14、风静电消除器消除绝缘材料表面的静电荷应使用离子风静电消除器。5、防静电工作服a、进入防静电工作区或接触SSD的人员应穿防静电工作服，防静电工作服面料应符合GB12014规定。b、在相对湿度大于50%的环境中，防静电工作服允许选用纯棉制品。6、防静电工作鞋进入防静电工作区或接触SSD的人员应穿防静电工作鞋，防静电工作鞋应符合GB4385的有关规定。一般情况下允许穿普通鞋，但应同时使用导电鞋束或脚跟带。7、防静电运输车转运SSD或含有SSD的整、部件时，应采用有防静电性能的运输车。2、防静电地板的铺设3、对防静电工作面、地面、椅及腕带的电阻测量A1测量准备工作要求被测物与测量所用电极是清洁的，在测
15、量前应利用易挥发的清洗剂清洗2次，清洗后利用一块洁净的低棉含量布擦净其表面，并风干不少于15min,使其表面干燥清洁。A2测试仪器要求该仪器所测电阻值要比被测电阻值至少高于10倍和低于10倍。当被测电阻值小于1X105?时，该仪器应能提供10V1V的开路直流电压，当被测电阻值在1X105?1X1011?范围时，应能提供100V10V的开路直流电压。另外两根测量导线应是相对绝缘的。A3电极要求每个圆柱形电极重量为2.5Kg0.5kg,直径为63.5mnt2.5mm。每个电极具有邵式A级（国际橡胶硬度标度）硬度在5070的电气导体材料的触头。A4测量方法A41对地电阻测量即测量表面上一个点对某个对地连接点或静电接地装置之间的电阻。A42表面电阻测量即测量表面上两点之间的电阻。A43首先在被测物上标识出供电极用的一个或多个测量位置，利用一个或多个测
