在工控自動化領域,PCBA電路板作為核心部件,其生產質量直接影響到工控設備的穩(wěn)定性和可靠性。而靜電放電(ESD)是PCBA生產過程中不容忽視的潛在威脅,它可能導致電子元件損壞、性能下降,甚至造成整個電路板失效。尤其在SMT貼片和工控PCBA加工環(huán)節(jié),靜電防護顯得尤為重要。深圳PCBA加工廠-1943科技將結合工控PCBA加工和SMT貼片等相關工藝,探討靜電放電防護的關鍵措施。
一、靜電放電對工控PCBA生產的危害
在工控PCBA生產過程中,尤其是SMT貼片環(huán)節(jié),大量使用靜電敏感元件(如集成電路、晶體管、貼片電容電阻等)。靜電放電時產生的瞬時高壓(可達數千伏甚至上萬伏)和強電流,會通過兩種主要方式對元件造成損害:一是直接擊穿元件的絕緣層,導致元件永久性失效;二是雖未立即擊穿,但造成元件的軟損傷,使元件的可靠性下降,在后續(xù)使用過程中容易出現故障。這些損害不僅會增加生產成本,還會影響生產進度,甚至導致工控設備在運行中出現異常,造成更大的損失。
二、工控PCBA生產中靜電放電防護的關鍵措施
(一)生產環(huán)境的靜電控制
- 靜電防護區(qū)域劃分:將工控PCBA加工和SMT貼片等關鍵工序所在區(qū)域劃分為靜電防護區(qū)(EPA),在該區(qū)域入口處設置明顯的警示標識,限制非必要人員進入。同時,在防護區(qū)內鋪設防靜電地板或地墊,其表面電阻應符合國家標準(1×10?Ω?cm~1×10¹?Ω?cm),確保靜電能夠及時導走。
- 環(huán)境濕度控制:靜電的產生與環(huán)境濕度密切相關,相對濕度較低時,空氣中的靜電更容易積累。在SMT貼片和PCBA加工過程中,應將環(huán)境相對濕度控制在40%~60%之間,可通過安裝加濕器或除濕器來實現濕度的精準調節(jié)。合適的濕度不僅能減少靜電的產生,還能防止元件因干燥而產生的靜電吸附現象。
- 墻面和天花板處理:選用防靜電涂料對防護區(qū)的墻面和天花板進行處理,使其表面電阻達到防靜電要求,避免靜電在墻體表面積累。同時,保持墻面和天花板的清潔,定期進行除塵處理,防止灰塵顆粒攜帶靜電對元件造成影響。
(二)人員的靜電防護
- 防靜電著裝:進入靜電防護區(qū)的人員必須穿著防靜電工作服、工作鞋和戴防靜電手套。防靜電工作服采用特殊面料制成,能夠有效導走人體產生的靜電;工作鞋的鞋底應具有導電性能,確保人體與地面之間形成良好的靜電通路。此外,在進行SMT貼片等精細操作時,操作人員還應佩戴防靜電腕帶,腕帶通過導線與接地系統(tǒng)連接,使人體靜電能夠及時釋放。
- 人員培訓:定期對生產人員進行靜電防護知識培訓,使其了解靜電的產生原理、危害以及防護措施。培訓內容包括防靜電著裝的正確穿戴方法、操作過程中的靜電防護規(guī)范(如避免在操作過程中觸摸元件的引腳、避免快速移動產生摩擦靜電等)。通過培訓,提高人員的靜電防護意識,從人為因素上減少靜電放電的風險。
(三)設備和工具的防靜電措施
- 設備接地:工控PCBA加工和SMT貼片過程中使用的各種設備(如貼片機、回流焊爐、波峰焊爐、印刷機等)必須進行可靠接地。設備的金屬外殼、機架等應通過專用接地線與接地系統(tǒng)連接,接地電阻應小于4Ω。接地系統(tǒng)能夠及時將設備運行過程中產生的靜電導入大地,避免靜電在設備表面積累。
- 防靜電工具使用:在操作過程中,應使用防靜電的工具和器具,如防靜電鑷子、防靜電吸筆、防靜電周轉箱等。這些工具采用防靜電材料制成,能夠有效防止在拿取、放置元件和電路板時產生靜電。同時,對工具進行定期檢測,確保其防靜電性能良好。
- 設備維護:定期對設備進行維護和保養(yǎng),檢查設備的接地情況、部件的絕緣性能等。例如,對于貼片機的吸嘴,要定期清潔和檢查,避免因吸嘴表面污染或磨損而產生靜電吸附現象,影響元件的貼裝精度和質量。
(四)物料的靜電防護
- 元件包裝:靜電敏感元件在采購和運輸過程中,應采用防靜電包裝材料,如防靜電塑料袋、防靜電泡沫盒、防靜電屏蔽袋等。這些包裝材料能夠有效屏蔽外界靜電場,保護元件免受靜電影響。在打開元件包裝前,應先對包裝進行靜電釋放處理,如將包裝放置在防靜電工作臺上一段時間,使包裝表面的靜電通過工作臺導走。
- 物料存儲:元件和PCBA半成品應存放在防靜電的存儲柜或貨架中,存儲環(huán)境應滿足防靜電要求(如濕度、溫度控制)。對于長期存放的物料,要定期進行檢查,確保包裝完好,防止靜電積累對物料造成損害。
- 物料周轉:在物料周轉過程中,使用防靜電周轉箱和周轉車,確保物料在運輸和搬運過程中不受靜電影響。同時,在周轉過程中避免劇烈碰撞和摩擦,減少靜電產生的機會。
(五)工藝過程中的靜電控制
- SMT貼片環(huán)節(jié):在SMT貼片過程中,從元件的拾取、貼裝到回流焊,每個步驟都需要注意靜電防護。例如,在拾取元件時,確保吸嘴和元件接觸良好,避免因靜電吸附導致元件偏移或掉落;貼裝過程中,保持貼裝頭的清潔和防靜電性能,防止靜電對元件造成損害。此外,在回流焊過程中,控制好溫度和時間,避免因溫度變化過快導致元件產生靜電應力。
- PCBA加工環(huán)節(jié):在PCBA的焊接、測試、組裝等加工環(huán)節(jié),同樣要做好靜電防護。焊接時,使用防靜電的焊臺和烙鐵,確保焊臺接地良好,避免焊接過程中產生的靜電對元件造成損傷;測試過程中,測試設備和夾具應具有防靜電功能,防止測試過程中靜電對電路板上的元件產生影響。
- 接地連續(xù)性檢查:在整個工藝過程中,定期對接地系統(tǒng)進行檢查,確保接地連續(xù)性良好??梢酝ㄟ^接地電阻測試儀對各個接地節(jié)點進行測試,及時發(fā)現接地故障并進行修復,保證靜電能夠有效導走。
三、結論
在工控自動化PCBA生產過程中,靜電放電防護是一項系統(tǒng)性工程,涉及生產環(huán)境、人員、設備、物料和工藝等多個環(huán)節(jié)。通過采取上述關鍵措施,能夠有效減少靜電的產生和積累,降低靜電放電對電子元件和PCBA的損害,提高工控PCBA的生產質量和可靠性。在實際生產中,應根據自身的生產工藝和設備特點,制定詳細的靜電防護規(guī)范,并嚴格執(zhí)行,確保靜電防護工作落到實處,為工控設備的穩(wěn)定運行提供有力保障。
因設備、物料、生產工藝等不同因素,內容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識,歡迎訪問深圳PCBA加工廠-1943科技。