Tecnología de protección contra descargas electrostáticas de producción SMT
En la fabricación de productos electrónicos, las descargas electrostáticas (ESD) a menudo dañan los componentes, provocando incluso su mal funcionamiento y provocando graves pérdidas. Por lo tanto, la protección ESD en la producción SMT es crucial. Esta revista invitó a dos expertos de Beijing y Shanghai a escribir artículos que presenten y analicen las fuentes de electricidad estática y los principios de protección ESD en la fabricación de productos electrónicos. Proporciona una introducción detallada a algunas tecnologías básicas de protección ESD y las medidas correspondientes en la producción SMT para su referencia.
I. Electricidad estática y sus peligros
La electricidad estática es una forma de energía eléctrica que reside en la superficie de un objeto. Resulta de un desequilibrio de cargas positivas y negativas dentro de un área localizada y se forma mediante la conversión de electrones o iones. La electricidad estática es el término general para los fenómenos eléctricos generados durante la generación y desaparición de cargas, como la carga triboeléctrica y la electricidad estática del cuerpo humano.
Con los avances tecnológicos, la electricidad estática se ha aplicado amplia y eficazmente en campos como la pulverización electrostática, los textiles electrostáticos, la clasificación electrostática y la obtención de imágenes electrostáticas. Sin embargo, por otro lado, la generación de electricidad estática puede provocar riesgos y pérdidas importantes en muchos campos. Por ejemplo, en la primera nave espacial tripulada Apolo, una explosión provocada por una descarga electrostática (ESD) mató a tres astronautas; Los accidentes que resultan en lesiones o muerte debido a ESD también son comunes en la fabricación de pólvora.
En la industria electrónica, a medida que aumenta la densidad de integración, las capas aislantes internas de los circuitos integrados se vuelven más delgadas y el ancho y el espaciado de los cables de interconexión se vuelven más pequeños. Por ejemplo, el espesor típico de la capa aislante de un dispositivo CMOS es de aproximadamente 0,1 μm, con un voltaje de ruptura correspondiente de 80-100 V; La capa aislante de un dispositivo VMOS es aún más delgada, con un voltaje de ruptura de 30 V. El voltaje electrostático generado durante la fabricación, transporte y almacenamiento de productos electrónicos excede con creces el voltaje de ruptura de los dispositivos MOS, lo que a menudo causa fenómenos de avería dura o avería suave (daño localizado), lo que provoca fallas en el dispositivo o afecta gravemente la confiabilidad del producto.
Para controlar y eliminar la ESD, los países desarrollados como Estados Unidos, Europa occidental y Japón han establecido normas o regulaciones nacionales, militares y empresariales. Existen regulaciones correspondientes que rigen el diseño, fabricación, compra, almacenamiento, inspección, almacenamiento, montaje, depuración, embalaje y transporte de componentes sensibles a la electrostática (ESS). Normas estrictas también rigen la fabricación, el uso y la gestión de equipos de protección ESD. Mi país también ha formulado estándares militares y empresariales basados en estándares internacionales. Por ejemplo, existen normas del Ministerio de Aeroespacial, el Ministerio de Maquinaria y Electrónica y el Ministerio de Petróleo.
II. Dispositivos sensibles a la electrostática (SSD)
Los dispositivos sensibles a reacciones electrostáticas se denominan componentes sensibles electrostáticos (SSD). Los dispositivos sensibles a ESD-se refieren principalmente a circuitos integrados-de muy gran escala, especialmente semiconductores de película metalizada (circuitos MOS). Se pueden tomar diferentes medidas de protección ESD para diferentes dispositivos SSD según la tabla de clasificación de SSD.
III. Fuentes de electricidad estática en la fabricación de productos electrónicos
(1) La electricidad estática generada por la actividad humana, como la fricción, el contacto y la separación entre personas y objetos como ropa, zapatos y calcetines, es una de las principales fuentes de electricidad estática en la fabricación de productos electrónicos. La electricidad estática humana es una de las principales causas de averías duras (blandas) de los dispositivos. El voltaje estático generado por la actividad humana es de aproximadamente 0,5-2 KV. Además, la humedad del aire tiene un impacto significativo en el voltaje estático; en un ambiente seco, puede aumentar en un orden de magnitud. (2) La fricción entre la ropa de trabajo de fibra sintética o algodón y las superficies de trabajo o sillas puede generar un voltaje estático de más de 6000 V en la superficie de la ropa, cargando el cuerpo humano. El contacto con prendas tan cargadas puede provocar una descarga y dañar fácilmente los componentes.
(3) Las suelas de zapatos de caucho o plástico tienen una resistencia de aislamiento de hasta 10¹³ Ω. La fricción con el suelo genera electricidad estática que carga el cuerpo humano.
(4) Cuando los componentes encapsulados en resina, pintura o películas plásticas se transportan en un embalaje, la fricción entre la superficie del componente y el material del embalaje puede generar un voltaje estático de varios cientos de voltios, descargando componentes sensibles.
(5) Diversos materiales de embalaje, cajas, cajas de facturación, bastidores de PCB, etc., hechos de PP (polipropileno), PE (polietileno), PS (cloruro de polivinilo), PVR (poliuretano), PVC y otros materiales poliméricos como como poliéster y resina pueden generar un voltaje estático de 1-3,5 kV debido a la fricción y el impacto, descargando componentes sensibles.
(6) Las superficies de trabajo ordinarias generan electricidad estática mediante la fricción.
(7) El hormigón, los suelos encerados y pulidos, las láminas de caucho y otras superficies aislantes tienen una alta resistencia aislante, lo que dificulta la fuga de cargas estáticas en el cuerpo humano.
(8) Con respecto a los equipos y herramientas de producción electrónica: por ejemplo, los transformadores de alto-voltaje y los circuitos de CA/CC en equipos como soldadores, máquinas de soldadura por ola, hornos de reflujo, máquinas de montaje y equipos de prueba y depuración pueden inducir electricidad estática. Si las medidas de descarga estática del equipo son inadecuadas, puede provocar que fallen componentes sensibles durante el proceso de fabricación. La circulación de aire caliente en los hornos y la fricción con el cuerpo del horno, así como el vapor de CO2 en las cámaras de enfriamiento de baja-temperatura de CO2, pueden generar grandes cantidades de carga estática. Principios de protección de la electricidad estática
Es imposible eliminar por completo la electricidad estática en la fabricación de productos electrónicos. La generación de electricidad estática no es el problema; el problema radica en la acumulación de electricidad estática y la descarga electrostática resultante. El núcleo de la protección contra la electricidad estática es eliminarla silenciosamente.
(1) Prevenir la acumulación de electricidad estática en áreas donde pueda generarse. Tome medidas dentro de límites seguros.
(2) Elimine rápidamente la acumulación de electricidad estática existente y libérela inmediatamente.
En la producción SMT, el uso de estos productos anti-estáticos es fundamental, como ionizadores, barras de iones y eliminadores de estática.