在電子工業中,隨著集成度越來越高,集成電路的內絕緣層越來越薄,互連導線寬度與間距越來越小,例如CMOS器件絕緣層的典型厚度約為0.1μm,其相應耐擊穿電壓在80-100V;VMOS器件的絕緣層更薄,擊穿電壓在30V。而在電子產品制造中以及運輸、存儲等過程中所產生的靜電電壓遠遠超過MOS器件的擊穿電壓,往往會使器件產生硬擊穿或軟擊穿(器件局部損傷)現象,使其失效或嚴重影響產品的可靠性。在電子產品SMT打樣試產、使用和維修等環境中,又會大量使用容易產生靜電的各種高分子材料,這無疑給電子產品的靜電防護帶來了更多的難題和挑戰。貼片加工中靜電放電對電子產品造成的破壞和損傷有突發性損傷和潛在性損傷這兩種:

1、所謂突發性損傷,指的是器件被嚴重損壞,功能喪失。這種損傷通常能夠在生產過程中的質量檢測中能夠發現,因此給工廠帶來的主要是返工維修的成本。   

2、潛在的損害是該裝置的損壞部分,功能尚未丟失,并在檢測的生產過程中不能被發現,但在使用中會使產品變得不穩定,有好有壞,因此產品的質量構成了更大的傷害。

其中這兩種損傷的,潛在故障是占90%以上,和突發性故障是只有10%。即90%的靜電損壞是無法檢測,只在用戶的手中會被發現的問題,如頻繁死機,自動關機,通話質量差,噪聲大,耗時間差,關鍵錯誤和其他問題大多涉及到靜電損壞。也正因為如此,靜電放電被認為是SMT打樣試產的很大的潛在的殺手,靜電保護也已成為電子產品的質量控制的一個重要組成部分。

對靜電反應敏感的器件稱為靜電敏感元器件(SSD)。靜電敏感器件主要是指超大規模集成電路,特別是金屬化膜半導體(MOS電路)。表1為靜電敏感器件的分級表?？筛鶕SD分級表,針對不同的SSD器件,采取不同的靜電防護措施。

3.電子產品制造中的靜電源

(1)人體的活動,人與衣服、鞋、襪等物體之間的摩擦、接觸和分離等產生的靜電是電子產品制造中主要靜電源之一。人體靜電是導致器件產生硬(軟)擊穿的主要原因。人體活動產生的靜電電壓約0.5-2KV。另外空氣濕度對靜電電壓影響很大,若在干燥環境中還要上升1個數量級。表2為相對濕度對與人體活動帶電的關系。

人體帶電后觸摸到地線,會產生放電現象,人體就會產生不同程度的電擊感反應,其反應的程度稱為電擊感度。表3為不同靜電壓放電過程中人體的電擊感度。

(2)化纖或棉制工作服與工作臺面、坐椅摩擦時,可在服裝表面產生6000V以上的靜電電壓,并使人體帶電,此時與器件接觸時,會導致放電,容易損壞器件。

(3)橡膠或塑料鞋底的絕緣電阻高達1013Ω,當與地面摩擦時產生靜電,并使人體帶電。

(4)樹脂、漆膜、塑料膜封裝的器件放人包裝中運輸時,器件表面與包裝材料摩擦能產生幾百伏的靜電電壓,對敏感器件放電。

(5)用PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PS(聚內乙烯)、PVR(聚胺脂)、PVC和聚脂、樹脂等高分子材料制作的各種包裝、料盒、周轉箱、PCB架等都可能因摩擦、沖擊產生1-3.5KV靜電電壓,對敏感藉件放電。

(6)普通工作臺面,受到摩擦產生靜電。

(7)混凝土、打臘拋光地板、橡膠板等絕緣地面的絕緣電阻高,人體上的靜電荷不易泄漏。

(8)電子生產設備和工具方面:例如電烙鐵、波峰焊機、再流焊爐、貼裝機、調試和檢測等設備內的高壓變壓器、交/盲流電路都會在設備卜感應出靜電。如果設備靜電泄放措施不好,都會引起敏感器件在制造過程中失效。烘箱內熱空氣循環流動與箱體摩擦、CO2低溫箱冷卻箱內的CO2蒸汽均會可產生大量的靜電荷。

4.SMT打樣試產靜電防護原理

電子產品制造中,不產生靜電是不可能的。產生靜電不是危害所在,其危害所在于靜電積聚以及由此產生的靜電放電。靜電防護的核心是“靜心消除”。

SMT打樣試產靜電防護原理:

(1)對可能產生靜電的地方要防止靜電積聚。采取措施在安全范圍內。

(2)對已經存在的靜電積聚迅速消除掉,即時釋放。

5.SMT打樣試產靜電防護方法

(1)使用防靜電材料:金屬是導體,因導體的漏放電流大,會損壞器件。另外由于絕緣材料容易產生摩擦起電,因此不能采用金屬和絕緣材料作防靜電材料。而是采用表面電阻l×105Ω·cm以下的所謂靜電導體,以及表面電阻1×105-1×108Ω·cm的靜電亞導體作為防靜電材料。例如常用的靜電防護材料是在橡膠中混入導電碳黑來實現的,將表面電阻控制在1×106Ω·cm以下。