在 SMT 貼片生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,靜電知識是保障元件質(zhì)量與生產(chǎn)良率的關(guān)鍵內(nèi)容,理解靜電的本質(zhì)、產(chǎn)生原因、危害及防護(hù)方法,能有效減少因靜電導(dǎo)致的 SMT 生產(chǎn)問題。所謂靜電,就是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷,當(dāng)電荷聚集在物體表面或內(nèi)部時便形成靜電,電荷分為正電荷與負(fù)電荷,因此靜電也分為正靜電和負(fù)靜電。無論哪種靜電,當(dāng)帶靜電物體接觸接地的零電位物體,或是接觸與自身有電位差的物體時,都會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移,出現(xiàn)我們常見的火花放電現(xiàn)象。比如在 SMT 車間,冬季空氣干燥時,操作人員穿化纖工作服走動,人體就容易帶上正靜電,接觸貼片機(jī)金屬部件時會產(chǎn)生放電,可能影響設(shè)備的貼片精度,這和日常中人體接觸金屬導(dǎo)電體的放電原理一致,就像橡膠棒與毛皮摩擦后橡膠棒帶負(fù)電、毛皮帶正電的物理現(xiàn)象一樣。
靜電并非靜止的電,而是宏觀上暫時停留在某處的電荷,其電壓往往比想象中更高 —— 在 SMT 車間,操作人員從防靜電椅子上立起時,人體電壓可能達(dá)到 1 萬多伏,而 SMT 生產(chǎn)中常用的塑料元件托盤,在與 PCB 板分離時產(chǎn)生的靜電甚至能達(dá)到 10 多萬伏。任何兩種不同材質(zhì)的物體接觸后再分離,都可能產(chǎn)生靜電,摩擦生電是常見的產(chǎn)生方式,材料的絕緣性越好,越容易積累靜電。SMT 生產(chǎn)中用到的塑料、橡膠、化纖等材料,絕緣性都較強(qiáng),所以在元件搬運(yùn)、PCB 板傳輸、設(shè)備操作等環(huán)節(jié),都可能產(chǎn)生靜電??諝庥稍訕?gòu)成,意味著在 SMT 生產(chǎn)的任何時間、任何地點(diǎn)都可能產(chǎn)生靜電,消除靜電幾乎不可能,但通過科學(xué)方法控制靜電,能避免其對 SMT 生產(chǎn)造成危害。當(dāng)兩種不同物體在 SMT 車間相互接觸摩擦,比如 PCB 板與防靜電袋摩擦、元件與吸嘴接觸分離時,一種物體的電子會轉(zhuǎn)移到另一種物體上,失去電子的物體帶正電,得到電子的物體帶負(fù)電,這樣就使物體帶上了靜電。
靜電在 SMT 生產(chǎn)中的危害不容忽視,主要可分為靜電放電(ESD)和靜電引力(ESA)兩類危害。靜電放電(ESD)的危害首先體現(xiàn)在電子設(shè)備上,會導(dǎo)致 SMT 貼片機(jī)、回流焊等設(shè)備故障或誤動作,產(chǎn)生電磁干擾,影響設(shè)備的正常運(yùn)行;更嚴(yán)重的是,ESD 會擊穿 SMT 貼片用到的集成電路和精密電子元件,比如 0201 微型電容、IC 芯片的引腳,還可能促使元件老化,大幅降低 SMT 生產(chǎn)的成品率。同時,高壓靜電放電會造成操作人員電擊,危及人身安全;若 SMT 車間存放有清洗劑等易燃易爆品,靜電火花還可能點(diǎn)燃這些物品,引發(fā)爆炸或火災(zāi)。靜電引力(ESA)的危害在 SMT 生產(chǎn)中也很明顯,比如 ESA 會吸附車間空氣中的灰塵,這些灰塵落在 PCB 板的焊盤或元件引腳上,會造成集成電路和半導(dǎo)體元件污染,大大降低 SMT 貼片的良率;在 SMT 元件存儲環(huán)節(jié),ESA 會讓元件吸附在塑料托盤內(nèi)壁,取用時容易掉落損壞;在 PCB 板傳輸過程中,ESA 還可能導(dǎo)致元件位置偏移,影響后續(xù)貼片精度。上海鑒龍?jiān)?SMT 貼片培訓(xùn)中常提醒,ESA 對 SMT 生產(chǎn)的隱性影響容易被忽視,比如吸附的微小粉塵可能在回流焊后導(dǎo)致虛焊,后續(xù)檢測時難以排查。
控制靜電的方法需結(jié)合 SMT 生產(chǎn)場景合理應(yīng)用,首先要正確使用防靜電器具,SMT 車間操作人員需佩戴靜電手環(huán)、穿靜電衣、戴靜電手套、戴靜電帽,工作臺需鋪設(shè)靜電桌墊,車間地面需采用靜電地板,這些器具能有效減少人體和設(shè)備上的靜電積累,上海鑒龍?jiān)谂嘤?xùn)中會強(qiáng)調(diào),靜電手環(huán)需每天開工前檢測阻抗,確保在 1MΩ-10MΩ 的合格范圍內(nèi)。其次要控制車間濕度,保持適當(dāng)?shù)臐穸饶芙档挽o電產(chǎn)生,SMT 車間濕度建議控制在 45%-65%,操作人員勤洗手、勤洗澡、勤換衣服,也能減少人體表面積聚的靜電。接地是重要的靜電防護(hù)手段,SMT 生產(chǎn)中的貼片機(jī)、回流焊設(shè)備、元件存儲架等都需可靠接地,操作人員通過靜電手環(huán)與接地系統(tǒng)連接,能將人體產(chǎn)生的靜電導(dǎo)入大地。使用抗靜電材料也很關(guān)鍵,SMT 生產(chǎn)中存放元件的膠盆、物料盒,運(yùn)輸元件的推車,都應(yīng)選用抗靜電材質(zhì),避免這些工具在使用中產(chǎn)生靜電。此外,操作人員在 SMT 車間內(nèi),可通過手扶金屬門框、設(shè)備接地端子等方式釋放靜電,尤其在接觸精密元件前,需先完成靜電釋放,防止手部靜電對元件造成損傷。


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