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如何在SMT组装过程中最大限度地减少ESD对焊点的负面影响

  • 发表时间:2021-08-02 10:37:13
  • 来源:SMT组装
  • 人气:44

    当今时代已经见证了高速集成和铅组件的大规模生产和制造以及小型化。说到SMT(表面贴装技术)组装,元器件要经过一系列的加工,包括预处理、贴装、焊接、测试和封装。在整个过程中,ESD(静电放电)的发生可能会造成不同程度的损坏,降低SMT组装的性能。然而,在焊接过程中,元件内部的湿气可能会带来蒸汽和压力,导致元件内部出现裂纹并可能扩散。结果,最终可能造成短路,降低产品的可靠性。因此,ESD对焊点造成的损坏非常严重,必须引起足够的重视,

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    ESD的产生源

    静电主要来源于三个来源:摩擦、感应和人体。

    摩擦静电放电

    静电作为电能的一种,通常停留在物体表面,其产生来源于局部范围内正负电荷的不平衡。一般来说,静电是通过电子和离子的转移而产生的。当两个绝缘物体之间发生摩擦时,一个物体表面的电能将转移到另一个物体的表面,然后带有负电荷。摩擦产生的静电放电主要与物体表面的清洁度、尺寸和环境有关。

    湾感应静电放电

    能够引起感应的物体是静电领域中的导体和电介质。当带电物体周围有导体可用时,由于静电场的影响,导体上会产生极化。其结果是,感应电荷会以相反的极化和等效值出现,这将增加ESD的可能性。

    人体ESD

    在整个SMT组装过程中,人体被视为ESD的主要来源。人在移动时,鞋子或衣服的摩擦会导致物体带电。此外,温度、高速运动和断裂也会导致ESD。

    事实上,人们在日常生活中经常会遇到静电,但它的危害很小。但是,如果经常使用IC和高分子材料,则ESD的损害会得到改善。因此,在SMT组装过程中提出ESD保护方案意义重大。

    ESD对焊点的损坏

    焊点在整个电子产品系统中起着至关重要的作用,它们在电路运行过程中承担着连接的责任。目前,随着焊点数量的大幅增加,电路变得越来越高密度。如果单个焊点出现问题,整个电路系统就会失效。焊点缺陷主要来自SMT组装过程中发生的缺陷。一旦环境温度波动或整个电路的电流不稳定,元件就会变得很热,热疲劳会进一步降低电子产品的性能。此外,当焊点周围的温度发生变化时,会在焊点内部产生热应力。

    焊点的另一个缺陷是空洞。空洞是指焊点内的一些微小气泡,它来源于化合物膨胀或焊膏中的空气残留。虽然目视检查可以发现焊点的一些外部空洞,但在焊接过程中形成的空洞将成为一个巨大的威胁,以至于很难将它们暴露出来。然而,空洞是由于一系列自然过程而形成的,这意味着它们是不可避免的。一方面,空腔可以阻止裂缝的形成或改变裂缝的扩展路线。另一方面,空腔会缩短最终产品的保质期。

    尽量减少焊点负面影响的措施

    ESD保护在SMT组装过程中可能出现的问题中名列前茅。操作人员必须具备足够的ESD防护知识,充分了解ESD防护的目的和具体措施。此外,所有操作员都必须接受专业知识培训,并保持对ESD保护的高度意识。

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    ESD保护措施#1:导体和绝缘体

    如果导体上产生静电,应及时通过一些设备、装置等渠道泄漏出去。静电泄漏的通道可以是导体接地,从而释放导体的静电荷。防静电线可用于ESD保护,应独立设置,将电源地线和防静电地线分开。由于电荷无法在绝缘体中移动,因此导体的ESD保护措施不适用于绝缘体。因此,电荷中和通常用于绝缘体的ESD保护。离子风机用于产生正负离子,从而中和静电荷。在同样的环境中,较低的环境温度导致湿度的改善,这也会影响导体的电导率。当电导率不断上升,湿度也上升时,最好在这种环境中防止静电放电。因此,它是危险区域内提高湿度和降低温度作为ESD保护措施的最佳解决方案。

    ESD保护措施#2:ESD保护器件

    为了在很大程度上阻止静电的产生并释放现有的静电,ESD保护器件应具有足够的导电性并能够控制ESD泄漏的速度,以避免静电泄漏过多。

    ESD保护措施#3:保护电路

    在ESD保护措施中加入保护电路是很正常的。但是,在小型化和高密度电路中不接受保护电路。

    就ESD保护措施而言,在做出决定时必须考虑许多因素,以便应用最佳的ESD保护措施。

    PS在SMT组装过程中优化焊点生成的一些技巧

    随着电子产品的不断小型化和多功能化,在SMT组装过程中分析缺陷原因变得越来越困难。焊点问题一直是SMT组装过程中的一个关键问题,因此可以通过适当设置回流焊接温度曲线来解决焊点问题。

    空腔会加速断裂的膨胀速度,会降低焊点的强度。PCB(印刷电路板)上盲孔的应用会导致空洞,这也会是技术应用不当造成的。盲孔内有空气,加热后体积会变大。此外,焊膏熔化时会排出一些空气,未排出的空气会在焊点中形成空洞。

    此外,空洞的产生与焊接温度直接相关。预热温度应延长至90~120秒,使锡膏中的空气和水分完全蒸发,减少空腔出现的机会。或者,降低锡膏的表面张力可以在高温环境下排出气泡。