SMT貼片加工過(guò)程中靜電防護的目的和原則
靜電防護的根本目的是在電子元器件、組件、設備的制造和使用過(guò)程中,通過(guò)各種防護手段,防止因靜電的力學(xué)和放電效應而產(chǎn)生或可能產(chǎn)生的危害,或將這些危害限制在最小程度,以確保元器件、組件和設備的設計性能及使用性能不因靜電作用受到損害。電子工業(yè)中靜電危害的主要形式是靜電放電引起的元器件的突變失效和潛在失效,并進(jìn)而造成整機性能的下降或失效。所以靜電防護和控制的主要目的應是控制靜電放電,亦即防止靜電放電的發(fā)生或將靜電放電的能量降至所有敏感器件的損傷閾值之下。從原則上說(shuō)。靜電防護應從控制靜電的產(chǎn)生和控制靜電的消散兩方面進(jìn)行,控制靜電產(chǎn)生主要是控制工藝過(guò)程和工藝過(guò)程中材料的選擇;控制靜電的消散則主要是快速而安全地將靜電泄放和中和。兩者共同作用的結果就有可能使靜電電平不超過(guò)安全限度,達到靜電防護的目的。
靜電放電會(huì )對器件造成損害。但通過(guò)采取正確和適當的靜電防護和控制措施,建立靜電防護系統,那么就可以消除或控制靜電放電的發(fā)生,使其對元器件的損害降至最小。對靜電敏感器件進(jìn)行靜電防護和控制的基本思路有以下兩條:1.對可能產(chǎn)生接地的地方要防止靜電的聚集,采取一定的措施,避免或減少靜電放電的產(chǎn)生,或采取“邊產(chǎn)生邊泄露”的方法達到消除電荷積聚的目的,將靜電荷控制在不致引起產(chǎn)生危害的程度;2.對已存在的電荷積聚,迅速可靠地消除掉。
在生產(chǎn)過(guò)程中,靜電防護的核心是“靜電消除”。為此可建立一個(gè)靜電完全工作區,即通過(guò)使用各種防靜電制品和器材,采取各種防靜電措施,使區域內的可能產(chǎn)生的靜電電壓保持在對最敏感器件安全的閾值下。其基本途徑有:
1.工藝控制法。工藝控制法旨在試生產(chǎn)過(guò)程中盡量少產(chǎn)生靜電荷。為此應從工藝流程、材料選擇、設備安裝和操作管理等方面采取措施,控制靜電的產(chǎn)生和聚集,抑制靜電電位和靜電放電的能力,使之不超過(guò)危害的程度。如在半導體制造過(guò)程中,當高速器件的淺結形成工序完成后,對沖洗用的去離子水的電阻率就必須控制。雖然電阻率越高,潔凈效果越好,但電阻率越高,絕緣性越好,在芯片上產(chǎn)生的靜電就越高。因此一般要控制在略高于八MΩ的水平,而不能是初始工序用的16-17MΩ。還有在材料選擇上,包裝材料要采用防靜電材料,盡量避免未經(jīng)處理的高分子材料。
2.泄漏法。泄漏法旨在使靜電通過(guò)泄露達到消除的目的。通常采用靜電接地是電荷向大地泄漏,也有采用增大物體電導的方法使接地沿物體表面或通過(guò)內部泄露,如添加靜電劑或增濕。最常見(jiàn)的是工作人員帶的防靜電腕帶和靜電接地柱。
3.靜電屏蔽法。根據靜電屏蔽的原理,可分為內場(chǎng)屏蔽和外場(chǎng)屏蔽兩種。具體措施是用接地的屏蔽罩把帶電體與其他物體隔離開(kāi),這樣帶電體的電場(chǎng)將不會(huì )影響周?chē)渌矬w(內場(chǎng)屏蔽);有時(shí)也用屏蔽罩把被隔離的物體包圍起來(lái),使其免受外界電場(chǎng)的影響(外場(chǎng)屏蔽)如GaAs器件包裝多采用金屬盒或金屬膜。
4.復合中和法。復合中和法旨在使靜電荷通過(guò)復合中和的辦法,達到消除的目的。通常利用接地消除器產(chǎn)生帶有異號電荷的離子與帶電體上的電荷復合,達到中和的目的。一般來(lái)說(shuō),當帶電體是絕緣體時(shí),由于電荷在絕緣體上不能流動(dòng),所以不能采用接地的辦法泄露電荷,這時(shí)就必須采用靜電消除器產(chǎn)生異號離子去中和。如對生產(chǎn)線(xiàn)傳送帶上產(chǎn)生的靜電荷就采用這種方法進(jìn)行消除。
5.整凈措施。整凈措施旨在避免尖端放電的現象。為此,應該盡可能使帶電體及周?chē)矬w的表面保持光滑和潔靜,以便減少尖端放電的可能性。