Tecnologia de proteção contra descarga eletrostática de produção SMT
Na fabricação de produtos eletrônicos, a descarga eletrostática (ESD) frequentemente danifica os componentes, causando até seu mau funcionamento e resultando em perdas graves. Portanto, a proteção ESD na produção de SMT é crucial. Esta revista convidou dois especialistas de Pequim e Xangai para escreverem artigos apresentando e analisando as fontes de eletricidade estática e os princípios de proteção ESD na fabricação de produtos eletrônicos. Ele fornece uma introdução detalhada a algumas tecnologias básicas de proteção contra ESD e medidas correspondentes na produção de SMT para sua referência.
I. Eletricidade Estática e seus Perigos
A eletricidade estática é uma forma de energia elétrica que reside na superfície de um objeto. Resulta de um desequilíbrio de cargas positivas e negativas dentro de uma área localizada e é formado através da conversão de elétrons ou íons. Eletricidade estática é o termo geral para fenômenos elétricos gerados durante a geração e desaparecimento de cargas, como carga triboelétrica e eletricidade estática do corpo humano.
Com os avanços tecnológicos, a eletricidade estática tem sido aplicada ampla e eficazmente em campos como pulverização eletrostática, têxteis eletrostáticos, classificação eletrostática e imagem eletrostática. Contudo, por outro lado, a geração de eletricidade estática pode causar riscos e perdas significativas em muitos campos. Por exemplo, na primeira nave espacial tripulada Apollo, uma explosão causada por descarga eletrostática (ESD) matou três astronautas; acidentes que resultam em ferimentos ou morte devido a ESD também são comuns na fabricação de pólvora.
Na indústria eletrônica, à medida que a densidade de integração aumenta, as camadas isolantes internas dos circuitos integrados tornam-se mais finas e a largura e o espaçamento dos fios de interconexão tornam-se menores. Por exemplo, a espessura típica da camada isolante de um dispositivo CMOS é de cerca de 0,1 μm, com uma tensão de ruptura correspondente de 80-100V; a camada isolante de um dispositivo VMOS é ainda mais fina, com tensão de ruptura de 30V. A tensão eletrostática gerada durante a fabricação, transporte e armazenamento de produtos eletrônicos excede em muito a tensão de ruptura dos dispositivos MOS, muitas vezes causando fenômenos de ruptura grave ou de ruptura suave (dano localizado), levando à falha do dispositivo ou afetando gravemente a confiabilidade do produto.
Para controlar e eliminar a ESD, países desenvolvidos como os Estados Unidos, a Europa Ocidental e o Japão estabeleceram normas ou regulamentos nacionais, militares e empresariais. Existem regulamentos correspondentes que regem o projeto, fabricação, compra, armazenamento, inspeção, armazenamento, montagem, depuração, embalagem e transporte de componentes sensíveis à eletrostática (ESS). Regulamentações rigorosas também regem a fabricação, uso e gerenciamento de equipamentos de proteção contra descargas eletrostáticas. o meu país também formulou normas militares e empresariais baseadas em normas internacionais. Por exemplo, existem normas do Ministério Aeroespacial, do Ministério de Máquinas e Eletrônica e do Ministério do Petróleo.
II. Dispositivos Sensíveis Eletrostáticos (SSDs)
Dispositivos sensíveis a reações eletrostáticas são chamados de componentes sensíveis à eletrostática (SSDs). Dispositivos-sensíveis a ESD referem-se principalmente a circuitos integrados-de grande escala, especialmente semicondutores de filme metalizado (circuitos MOS). Diferentes medidas de proteção ESD podem ser tomadas para diferentes dispositivos SSD de acordo com a tabela de classificação de SSD.
III. Fontes de eletricidade estática na fabricação de produtos eletrônicos
(1) A eletricidade estática gerada pela atividade humana, como fricção, contato e separação entre pessoas e objetos como roupas, sapatos e meias, é uma das principais fontes de eletricidade estática na fabricação de produtos eletrônicos. A eletricidade estática humana é uma das principais causas de falhas graves (leves) em dispositivos. A tensão estática gerada pela atividade humana é de aproximadamente 0,5-2KV. Além disso, a humidade do ar tem um impacto significativo na tensão estática; em um ambiente seco, pode aumentar em uma ordem de grandeza. (2) O atrito entre roupas de trabalho de fibra sintética ou algodão e superfícies de trabalho ou cadeiras pode gerar uma tensão estática de mais de 6.000 V na superfície da roupa, carregando o corpo humano. O contato com essas roupas carregadas pode causar descarga, danificando facilmente os componentes.
(3) As solas dos sapatos de borracha ou plástico têm uma resistência de isolamento de até 10¹³ Ω. O atrito com o solo gera eletricidade estática, carregando o corpo humano.
(4) Quando componentes encapsulados em resina, tinta ou filmes plásticos são transportados em embalagens, o atrito entre a superfície do componente e o material da embalagem pode gerar uma tensão estática de várias centenas de volts, descarregando componentes sensíveis.
(5) Vários materiais de embalagem, caixas, caixas rotativas, racks de PCB, etc., feitos de PP (polipropileno), PE (polietileno), PS (cloreto de polivinila), PVR (poliuretano), PVC e outros materiais poliméricos, como poliéster e resina podem gerar uma tensão estática de 1-3,5KV devido ao atrito e impacto, descarregando componentes sensíveis.
(6) Superfícies de trabalho comuns geram eletricidade estática através do atrito.
(7) Pisos de concreto, encerados e polidos, folhas de borracha e outras superfícies isolantes têm alta resistência de isolamento, dificultando o vazamento de cargas estáticas no corpo humano.
(8) Em relação a equipamentos e ferramentas de produção eletrônica: por exemplo, transformadores de alta-tensão e circuitos CA/CC em equipamentos como ferros de soldar, máquinas de solda por ondas, fornos de refluxo, máquinas de montagem e equipamentos de depuração e teste podem induzir eletricidade estática. Se as medidas de descarga estática do equipamento forem inadequadas, poderá causar falhas em componentes sensíveis durante o processo de fabricação. A circulação de ar quente nos fornos e a fricção com o corpo do forno, bem como o vapor de CO2 nas câmaras de resfriamento de baixa-temperatura de CO2, podem gerar grandes quantidades de carga estática. Princípios de proteção de eletricidade estática
É impossível eliminar completamente a eletricidade estática na fabricação de produtos eletrônicos. A geração de eletricidade estática não é o problema; o problema está no acúmulo de eletricidade estática e na descarga eletrostática resultante. O núcleo da proteção contra eletricidade estática é eliminá-la silenciosamente.
(1) Evite o acúmulo de eletricidade estática em áreas onde ela possa ser gerada. Tome medidas dentro de limites seguros.
(2) Elimine rapidamente o acúmulo de eletricidade estática existente e libere-o imediatamente.
Na produção de SMT, o uso desses produtos anti{0}estáticos é essencial, como ionizadores, barras de íons e eliminadores de estática.