苏州精密网版: SMT加工过程中静电放电的危害

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SMT贴片加工过程中是否会遇到原因不明的不良？pcbA已经测试后却也突然失效，这是SMT加工人员操作的失误还是PCB本身就存在的问题？今天我们就来聊一聊不注意就造成不良的的静电。

电子工业中，摩擦起电和人体带电时有发生，电子产品在生产、包装运输及装联成整机的加工、调试、检测的过程中，难免会受到外界或自身的接触摩擦而形成很高的表面电位。如果操作者不采取静电防护措施，人体静电电位可高达1.5~3kV。因此无论摩擦起电还是人体静电，均会对静电敏感器件造成损坏。根据静电的力学和放电效应，其静电损坏大体上分为两类；一类是由静电引起的静电吸附，另一类是由静电放电引起的静电敏感器件的击穿（静电击穿和软击穿）。

一、静电吸附

半导体和半导体器件制造过程中广泛采用SiO2及高分子物质的材料，由于它们的高绝缘性，在生产过程中易积聚很高的静电，并吸附空气中的带电微粒，导致半导体介面击穿、失效。为了防止危害，半导体和半导体器件的制造必须在洁净室内进行。同时，洁净室的墙壁、顶棚、地板和操作人员及一切工具。器具均采取放静电措施。

二、静电击穿和软击穿

超大规模集成电路的集成度高、输入阻抗高，这类器件受静电的损坏越来越明显。在生产中，人们又常把对静电反应敏感的电子器件称为静电敏感器件。这类电子器件主要是指超大规模集成电路，特别是金属氧化膜半导体（MOS）器件，受静电击穿的概率更高。

静电放电对静电敏感器件的损害主要表现为以下两个方面：

（1）硬击穿：一次性造成整个器件的失效和损坏。

（2）软击穿：造成器件的局部损伤，降低了器件的技术性能，而留下不容易被发现的隐患，以致设备不能正常工作。软击穿带来的危害有时比硬击穿更危险，软击穿初期器件性能稍有下降，在使用过程中，随着时间的推移，发展为器件的永久性失效，并导致设备受损。

静电导致器件失效的机理大致有以下两个原因：因静电电压而造成的损害，主要有介质击穿、表面击穿和气弧放电；因静电功率而造成的损害，主要有热二次击穿、体积击穿和金属喷镀熔融。

ESD是英文electronstaticdischarge的缩写，原意是静电放电，通常也指对静电放电的防护（也就是我们平时所说的静电防护或防静电）

电子技术的迅猛发展，已经让电子产品的功能越来越强大，体积却越来越小，但这都是以电子元器件的静电敏感度越来越高为代价的。这是因为，高的集成度意味着单元线路会越来越窄，耐受静电放电的能力越来越差，此外大量新发展起来的特种器件所使用的材料也都是静电敏感材料，从而让电子元器件，特别是半导体材料器件对于SMT加工贴片生产、组装和维修等过程环境的静电控制要求越来越高。

在电子产品SMT加工生产、使用和维修等环境中，又会大量使用容易产生静电的各种高分子材料，这无疑给电子产品的静电防护带来了更多的难题和挑战。

尽管人类发现静电已经有数千年的历史，但对于电子行业来讲，静电防护远非想象的那么简单

（1）SMT加工贴片生产工艺中材料和物品的复杂性：

电子产品的制造从元器件SMT加工贴装生产到组装，再到使用维修的过程中会使用半导体、金属、各种封装材料、线路板基材、机壳、机座等多种原料，而生产设备、操作工具、操作环境、包装容器等又会使得有可能与电子器件相接触的物品和材料更加繁多。材料之间的接触分离、摩擦、感应等都会产生静电，而且这些物品当中有又相当多使用的是静电容易产生不易消除的高分子绝缘材料，这些都无疑会增加电子产品静电损伤的风险和静电防护的难度

（2）电子产品SMT加工生产环节多，任何一个环节的闪失都会造成静电防护的失败

电子产品制造过程，从半导体材料到最终的组装要经过半导体制造、晶片、装片、固定、键合、封装、电路板制作、SMT加工贴装焊接、插接、装配、测试等多个环节经历各环节不同厂家数百个工序，任何一个环节上的静电都可能对器件造成损伤。一旦哪一个环节的静电保护不够就意味最终产品出现问题。而全过程系统化地控制静电也是电子行业静电防护的一个重要特点。

（3）SMT加工贴片生产中人员因素会增加静电防护的难度：

尽管现代电子产品生产自动化程度越来越高，但在整个制造过程离开人员操作是不可能的。相比机器设备人的活动要复杂的多，人对器件的操作要复杂的多，因而人体静电的防护要比设备和环境要复杂的多。同时，人作为生产的主宰，人员防静电的意识和静电防护的操作水平会最终决定静电防护是否有效。这些都会增加静电防护的难度。

（4）SMT加工器件越来越敏感，要求越来越严格：

电子技术的进步可以说是集成化的提高和新的半导体材料的使用，集成化的提高意味着器件耐受静电击穿的能力的降低。当今集成电路的最小线宽已经降到了45nm这意味着按照10MV/CM计算的理论耐击穿能力只有45V，可能只是我们弯腰捡起一片纸张时产生的静电压的1/20，而另一些领域，如硬盘行业中的生产对静电控制的要求已经降到5V以下，这些必定对于静电防护提出了新的挑战。

静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差（电压非常高），会产生放电电流。这三种特性能对电子器件的影响：

 　  1．静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻（缩短寿命）。

　　2．静电放电破坏，使元件受损不能工作（完全破坏）。

　　3．静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤（潜在损伤）。

　　4．静电放电产生的电磁场幅度很大（达几百伏/米）频谱极宽（从几十兆到几千兆），对电子产器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）

　　如果元件全部破坏，必能在生产及品管中被察觉而排除，影响较小；如果元件轻微受损（隐性的），在正常测试情况下不易发现，在这种情形下，常会因经过多层之加工，甚至已在使用时，才发现破坏，不但检查不易，而且其损失亦难以预测。比如微处理器遭受静电隐性受损，在运行中就会处理不正常和死机等现象出现。

贴片是一种封装，称为smt，贴片封装是指元件直接焊在pcb板的焊盘上，其封装只能放在一层，不像dip元件，焊接时对于pin脚很少（像一般的电阻电容），脚步密度不大的smt件可以手工焊，但对于脚密度大，间距小的（像一些芯片）这些就要用贴片机了！

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