SMT生产线防静电破坏防护(上)

在SMT生产线车间,防静电一直是一项挑战。据美国静电放电协会的统计数字估计,在SMT生产车间发生的不明损坏中,约25%来自静电放电破坏,每年损失金额高达50亿美元。

什么是静电放电(ESD)?

静电放电是指任何物体在未经接通电源的情况下,产生电荷转移,其中最常见的情况,就是当两种物质互相接触产生电荷,一旦持续积聚至出现电压差时,可以冲破物质间的绝缘体(可以是空气或其它物质),继而产生静电放电。闪电就是一个明显例子。

事实上,静电放电问题由来已久。随着半导体的诞生,元件的体积越来越小,这个问题变得越来越严重。

静电放电可以不同形式出现,由小至50V到在至上升百伏或千伏不等。人体只能感觉到两千伏以上的静电,毕竟所产生的电力非常微小,不会造成伤害。不过,在电子生产线车间,这就是完全两码事。

静电如何破坏?

空气中存留的静电,会令空气离子化,继而损坏静电敏感的物料,即使是有几伏的静电放电,也足以损坏半导体元件。

因此,当元件被放置在一个充满静电的环境中,它就有可能受损。如果元件本身较为坚固,像功率二极管,它能抵抗静电;但如果元件体积很小及外壳很薄,则绝对是经不起静电的考验的。

一旦发生静电放电,所产生的电流会很强,虽然时间仅在十亿分之一秒至一百万分之一秒间,就在这电光火石间,元件已经遭到永久性的破坏,其中可以分为两种:灾难性损坏及潜在性损坏。

灾难性损坏

当电子元件接触到静电放电后,电路遭到永久性破坏,功能完全丧失,通过基本检测已经可以发现,工厂需对其进行返工。

下图帖环球仪器先进工艺实验室提供,他们对一台正在进行LED组装的插件机,施加高达五千瓦的电力。然后在球键合晶片正上方,通过LED镜片往下拍摄其Z切面。四张图片都是展示同一个样本,只是采用不同的放大和照明技术。从下图中可见在晶片表层上的金色圆盘周边上,出现遭到静电破坏的痕迹。

潜在性损坏

当电子元件接触到静电放电后,部分电路遭到破坏(见下图),功能尚未完全丧失,在基本检测中也未能发现,但功能时好时坏,也不知道可以维持多久,使产品变得不稳定。如果使用在医疗或军工产品上,后果将是十分严重。

下图显示在电压调节器上出现的潜在性损坏,它在损坏后维持了一个小时功能,终告完全失效。

上图这种我们应该如何防止静电呢?请见讲解(下)。

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