SMT-productietechnologie voor bescherming tegen elektrostatische ontladingen
Bij de productie van elektronische producten beschadigt elektrostatische ontlading (ESD) vaak componenten, waardoor ze zelfs defect raken en ernstige verliezen ontstaan. Daarom is ESD-bescherming bij SMT-productie cruciaal. Dit tijdschrift nodigde twee experts uit Beijing en Shanghai uit om artikelen te schrijven waarin de bronnen van statische elektriciteit en de principes van ESD-bescherming bij de productie van elektronische producten werden geïntroduceerd en geanalyseerd. Het biedt ter referentie een gedetailleerde introductie tot enkele basistechnologieën voor ESD-bescherming en overeenkomstige maatregelen bij de SMT-productie.
I. Statische elektriciteit en de gevaren ervan
Statische elektriciteit is een vorm van elektrische energie die zich op het oppervlak van een object bevindt. Het is het gevolg van een onbalans van positieve en negatieve ladingen binnen een gelokaliseerd gebied en wordt gevormd door de omzetting van elektronen of ionen. Statische elektriciteit is de algemene term voor elektrische verschijnselen die worden gegenereerd tijdens het genereren en verdwijnen van ladingen, zoals triboelektrisch opladen en statische elektriciteit van het menselijk lichaam.
Dankzij de technologische vooruitgang wordt statische elektriciteit op grote schaal en effectief toegepast op gebieden als elektrostatisch spuiten, elektrostatisch textiel, elektrostatisch sorteren en elektrostatische beeldvorming. Aan de andere kant kan de opwekking van statische elektriciteit echter op veel gebieden aanzienlijke gevaren en verliezen veroorzaken. In het eerste bemande ruimtevaartuig van Apollo kwamen bijvoorbeeld drie astronauten om het leven bij een explosie veroorzaakt door elektrostatische ontlading (ESD); Ongevallen met letsel of de dood tot gevolg als gevolg van ESD komen ook veel voor bij de productie van buskruit.
In de elektronica-industrie worden, naarmate de integratiedichtheid toeneemt, de interne isolatielagen van geïntegreerde schakelingen dunner en worden de breedte en afstand van de verbindingsdraden kleiner. De typische dikte van de isolatielaag van een CMOS-apparaat is bijvoorbeeld ongeveer 0,1 μm, met een overeenkomstige doorslagspanning van 80-100 V; de isolatielaag van een VMOS-apparaat is nog dunner, met een doorslagspanning van 30V. De elektrostatische spanning die wordt gegenereerd tijdens de productie, het transport en de opslag van elektronische producten is veel groter dan de doorslagspanning van MOS-apparaten, waardoor vaak harde of zachte defecten (gelokaliseerde schade) ontstaan, waardoor apparaten defect raken of de betrouwbaarheid van het product ernstig wordt aangetast.
Om ESD te beheersen en te elimineren, hebben ontwikkelde landen zoals de Verenigde Staten, West-Europa en Japan nationale, militaire en zakelijke normen of voorschriften opgesteld. Er zijn overeenkomstige voorschriften die het ontwerp, de productie, de aankoop, de opslag, de inspectie, de opslag, de assemblage, het debuggen, de verpakking en het transport van elektrostatisch gevoelige componenten (ESS) regelen. Strikte regelgeving is ook van toepassing op de productie, het gebruik en het beheer van ESD-beschermingsapparatuur. Mijn land heeft ook militaire en zakelijke normen geformuleerd, gebaseerd op internationale normen. Er zijn bijvoorbeeld normen van het Ministerie van Lucht- en Ruimtevaart, het Ministerie van Machines en Elektronica en het Ministerie van Petroleum.
II. Elektrostatisch gevoelige apparaten (SSD's)
Apparaten die gevoelig zijn voor elektrostatische reacties worden elektrostatisch gevoelige componenten (SSD's) genoemd. ESD-gevoelige apparaten verwijzen voornamelijk naar geïntegreerde schakelingen op zeer grote- schaal, met name gemetalliseerde filmhalfgeleiders (MOS-circuits). Volgens de SSD-classificatietabel kunnen voor verschillende SSD-apparaten verschillende ESD-beschermingsmaatregelen worden genomen.
III. Statische elektriciteitsbronnen bij de productie van elektronische producten
(1) Statische elektriciteit die wordt opgewekt door menselijke activiteit, zoals wrijving, contact en scheiding tussen mensen en objecten zoals kleding, schoenen en sokken, is een van de belangrijkste bronnen van statische elektriciteit bij de productie van elektronische producten. Menselijke statische elektriciteit is een belangrijke oorzaak van harde (zachte) storingen in apparaten. De statische spanning die door menselijke activiteit wordt gegenereerd, bedraagt ongeveer 0,5-2KV. Bovendien heeft de luchtvochtigheid een aanzienlijke invloed op de statische spanning; in een droge omgeving kan het met een orde van grootte toenemen. (2) Wrijving tussen werkkleding van synthetische vezels of katoen en werkoppervlakken of stoelen kan een statische spanning van meer dan 6000 V op het kledingoppervlak genereren, waardoor het menselijk lichaam wordt opgeladen. Contact met dergelijke geladen kleding kan leiden tot ontladingen, waardoor onderdelen gemakkelijk beschadigd raken.
(3) Rubberen of kunststof schoenzolen hebben een isolatieweerstand tot wel 10¹³ Ω. Wrijving met de grond genereert statische elektriciteit, waardoor het menselijk lichaam wordt opgeladen.
(4) Wanneer componenten ingekapseld in hars, verf of plastic films in verpakkingen worden vervoerd, kan wrijving tussen het componentoppervlak en het verpakkingsmateriaal een statische spanning van enkele honderden volts genereren, waardoor gevoelige componenten worden ontladen.
(5) Diverse verpakkingsmaterialen, dozen, omzetdozen, PCB-rekken, enz., gemaakt van PP (polypropyleen), PE (polyethyleen), PS (polyvinylchloride), PVR (polyurethaan), PVC en andere polymere materialen zoals polyester en hars kunnen een statische spanning van 1-3,5KV genereren als gevolg van wrijving en stoten, waardoor gevoelige componenten worden ontladen.
(6) Gewone werkoppervlakken genereren statische elektriciteit door wrijving.
(7) Beton, met was behandelde en gepolijste vloeren, rubberen platen en andere isolerende oppervlakken hebben een hoge isolatieweerstand, waardoor het moeilijk is voor statische ladingen op het menselijk lichaam om te lekken.
(8) Met betrekking tot elektronische productieapparatuur en -gereedschappen: hoog-spanningstransformatoren en AC/DC-circuits in apparatuur zoals soldeerbouten, golfsoldeermachines, reflow-ovens, montagemachines, debug- en testapparatuur kunnen statische elektriciteit veroorzaken. Als de maatregelen tegen statische ontlading van de apparatuur ontoereikend zijn, kan dit ervoor zorgen dat gevoelige onderdelen defect raken tijdens het productieproces. De circulatie van hete lucht in ovens en wrijving met het ovenlichaam, evenals CO2-damp in CO2-koelkamers met lage- temperatuur, kunnen allemaal grote hoeveelheden statische lading genereren. Principes voor de bescherming van statische elektriciteit
Het is onmogelijk om statische elektriciteit volledig te elimineren bij de productie van elektronische producten. Het opwekken van statische elektriciteit is niet het probleem; het probleem ligt in de accumulatie van statische elektriciteit en de daaruit voortvloeiende elektrostatische ontlading. De kern van de bescherming tegen statische elektriciteit is het stilletjes elimineren ervan.
(1) Voorkom de ophoping van statische elektriciteit in gebieden waar deze kan worden opgewekt. Neem maatregelen binnen veilige grenzen.
(2) Elimineer snel bestaande accumulatie van statische elektriciteit en laat deze onmiddellijk los.
Bij de productie van SMT is het gebruik van deze anti{0}}statische producten essentieel, zoals ionisatoren, ionenstaven en statische eliminators.