靜電防護(hù)技術(shù)在電子產(chǎn)品裝聯(lián)中的應(yīng)用研究

姜金華

（江蘇省啟東中等專業(yè)學(xué)校， 江蘇 啟東 226200）

0 引言

隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。最大的問題發(fā)生在組裝電子產(chǎn)品時(shí)， 集成速度很快。 集成電路的大規(guī)模生產(chǎn)和植入導(dǎo)致芯片內(nèi)部的氧化膜和器件尺寸較小， 因此對(duì)組件的運(yùn)行有一定的壞處。 組裝電子產(chǎn)品的技術(shù)是電氣元件組成中要采取的最重要步驟之一，根據(jù)電子設(shè)備總設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用一定的技術(shù)連接電子設(shè)備的某些光學(xué)和電氣元件， 對(duì)元件和其他元件進(jìn)行組合的連接和組裝。 作為電氣設(shè)備的生產(chǎn)，靜電電纜將受到電子產(chǎn)品的困擾，從內(nèi)容質(zhì)量控制，預(yù)保養(yǎng)和安裝，銷售和衛(wèi)生測(cè)試開始。 電氣系統(tǒng)的整體階段，涵蓋已確定的功能和預(yù)期的技術(shù)特性[1]。

1 電子產(chǎn)品裝聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 電子產(chǎn)品裝聯(lián)組成和質(zhì)量控制

電子產(chǎn)品在進(jìn)行裝聯(lián)操作前需進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量檢查和控制，在進(jìn)行檢查之前需了解電子裝聯(lián)工藝的組成，在裝聯(lián)前需要對(duì)元器件、PCB 進(jìn)行基于靜電防護(hù)的可焊性測(cè)試，元器件引線的預(yù)處理和導(dǎo)線的端頭處理。在PCB 組裝時(shí)，先進(jìn)行通孔插裝和表面安裝，最后對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行再流焊接，完成整個(gè)電子元件的裝聯(lián)操作。

在對(duì)電子產(chǎn)品裝聯(lián)組成進(jìn)行了解后， 開始進(jìn)行質(zhì)量檢查和控制，首先是對(duì)元器件、裝配件的檢驗(yàn)。 元器件性能、試與篩選；裝配件外觀檢驗(yàn)；材料規(guī)格、牌號(hào)、合格證；配套檢驗(yàn)；元器件、印刷許可；在裝聯(lián)過程中需進(jìn)行的檢驗(yàn)包括：搪錫質(zhì)量檢驗(yàn)；引線成型質(zhì)量檢驗(yàn)；導(dǎo)線束是否完好；焊接、壓接質(zhì)量檢驗(yàn)；印刷版組裝件檢驗(yàn)；部件整件組裝質(zhì)量檢驗(yàn)；整體檢驗(yàn)包括：外觀檢驗(yàn)；整機(jī)聯(lián)裝正確性檢查；整機(jī)電性能檢查；整體例行試驗(yàn)。

1.2 基于靜電防護(hù)的電子產(chǎn)品可焊接檢查和預(yù)處理

電子產(chǎn)品的可焊性操作作為衡量元器件和PCB 焊接部位能否進(jìn)行準(zhǔn)確焊接的重要標(biāo)準(zhǔn)。 確保電子產(chǎn)品裝聯(lián)過程中焊接質(zhì)量，防治焊點(diǎn)發(fā)生缺陷。在進(jìn)行可焊性檢查時(shí)，為防止因摩擦產(chǎn)生靜電反應(yīng)而導(dǎo)致危險(xiǎn)后果，在操作之前對(duì)電子產(chǎn)品元器件進(jìn)行靜電保護(hù)措施的使用。 對(duì)焊接點(diǎn)已發(fā)生靜電反應(yīng)的部分進(jìn)行接線之后， 因此提供靜電釋放空間[2]。 接線電阻<10Ω，將靜電防護(hù)材料，包括防靜電腕帶和工作臺(tái)地墊等材料通過1MΩ 電阻接通到導(dǎo)線上，串聯(lián)1MΩ 電阻是為了確保泄放<5mA 的電流，其中可焊接實(shí)驗(yàn)條件：溫度235℃，耐焊接熱溫度260℃。 在圖1 中的工作臺(tái)對(duì)電子產(chǎn)品元器件進(jìn)行可焊接檢查。

圖1 電子產(chǎn)品元器件可焊接防靜電操作臺(tái)

在焊接中，錫和錫合金為最佳可焊性鍍層。選取厚度為5～7μm 的，在這個(gè)厚度的錫和錫合金具有較強(qiáng)的不易溶解特性。 因?yàn)樵趯?duì)其他鍍層進(jìn)行直接焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的溶解反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)不了焊接。金與焊料的Sn 金屬結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會(huì)生成AuSn4，而AuSn4 極易溶解，難以成型，SnPb 合金對(duì)金鍍層也是如此。 這種化學(xué)反應(yīng)的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致該焊接材料的堅(jiān)挺度下降，甚至?xí)l(fā)生破解的情況。我們?cè)趯?duì)導(dǎo)線端頭進(jìn)行可焊性檢查時(shí)，應(yīng)該做到鉗口與導(dǎo)線規(guī)格配合唯一性和獨(dú)特性，工具選取上應(yīng)采用精密剝線鉗且不可調(diào)鉗口。

1.3 電子產(chǎn)品通孔插裝和表面安裝

1.3.1 通孔插裝

在對(duì)元器件內(nèi)部進(jìn)行可焊接檢查和預(yù)處理后， 對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行元器件的通孔插裝操作。

（1）在進(jìn)行元器件上PCB 安裝時(shí)，根據(jù)安裝形式的多變，采取符合標(biāo)準(zhǔn)的安裝模式。

（2）應(yīng)滿足當(dāng)下產(chǎn)品使用環(huán)境要求產(chǎn)。

（3）元器件金屬殼體應(yīng)與相鄰印刷導(dǎo)線和導(dǎo)體元器件進(jìn)行絕緣處理元器件。

（4）導(dǎo)線疏密均勻、整齊排列、不允許出現(xiàn)纏繞和交叉，必須平行于版面安裝處理[3]。

安裝次序：先低后高，先輕厚重，先非熱敏后熱敏元件，線分立元器件后集成電路。

安裝要求：在安裝時(shí)，高度符合產(chǎn)品防震、散熱、絕緣等標(biāo)準(zhǔn)的通孔作為第一元件。進(jìn)行通孔表面安裝時(shí)，選取基于靜電防護(hù)的環(huán)境，具備防靜電環(huán)氧自流稱、防靜電地板漆、防靜電PVC 貼面地板等，大體環(huán)境示意圖如圖2 所示。

圖2 防靜電安裝元器件環(huán)境示意圖

首先在接線時(shí)， 鉚釘與接線端點(diǎn)之間不能夠作為層間或界面的連接使用。由于導(dǎo)通孔需要獨(dú)立使用，且在使用后會(huì)造成其他的聯(lián)接端口都無(wú)法進(jìn)行安裝或其他電子產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)。空心鉚釘不能作為電氣接頭，并確定了孔徑和導(dǎo)線直徑之間的合理間距（0.2～0.4mm），以一孔一線作為標(biāo)尺。 兩種元器件間距都有至少是1.6mm，并達(dá)到了安全間距。 而導(dǎo)線彎曲直徑則為3.5～5.5mm 且為最低標(biāo)準(zhǔn)， 當(dāng)元器件安裝后， 引線伸出板面的長(zhǎng)度應(yīng)為1.5+0.8mm（最低為1.0mm）。

當(dāng)安裝了導(dǎo)線的端頭， 元器件導(dǎo)線端頭為彎曲接頭后，可以觀察下面有無(wú)由暴露出來(lái)的電路導(dǎo)線端頭。檢查后的元器件在進(jìn)行貼片組裝式需檢查可玻璃二極管，若底面是完全裸露電路。 元件與底部必須有0.25mm 間距，即1mm 的最大間距。 在進(jìn)行電子元器件組裝之前，必須以最嚴(yán)格的界限做到焊劑可以輕易進(jìn)入金屬化孔對(duì)端，而是方式在沒有被阻擋的的情形下。

1.3.2 表面安裝

在對(duì)電子產(chǎn)品裝聯(lián)中實(shí)施通孔插裝后對(duì)電子產(chǎn)品表面進(jìn)行安裝，分為印刷電路板（基板材料+電路圖設(shè)計(jì)）、印刷工藝（焊膏印刷+網(wǎng)板設(shè)計(jì)制作）、貼妝工藝（表面貼裝+表面貼裝和通孔插裝相結(jié)合）、焊接工藝（波峰焊接+手工焊接+再流焊接）[4]、檢測(cè)技術(shù)。

在進(jìn)行焊膏印刷時(shí)，對(duì)網(wǎng)板的選擇有一定要求，如表1 所示。

表1 網(wǎng)板厚度選擇

在對(duì)網(wǎng)版厚度進(jìn)行選擇后，對(duì)焊膏進(jìn)行了焊接。

1.4 電子產(chǎn)品再流焊接和清潔度檢測(cè)

在對(duì)電子產(chǎn)品裝聯(lián)中進(jìn)行的產(chǎn)品質(zhì)量控制、基于靜電防護(hù)的可焊接檢查和預(yù)處理、電子產(chǎn)品通孔插裝和表面安裝后，實(shí)施最后一步操作，那就是進(jìn)行焊接和清洗檢查。

焊點(diǎn)形成條件：焊料的濕潤(rùn)和濕潤(rùn)力；

金屬件化合物生成條件：濕潤(rùn)力＞表面張力；濕潤(rùn)角a<90°；金屬件的相互擴(kuò)散時(shí)間溫度適宜；被焊金屬與焊料之間的親和力[5]。

在對(duì)電子產(chǎn)品元器件進(jìn)行表面安裝后， 進(jìn)行電子產(chǎn)品元器件的再流焊接，完成一系列裝聯(lián)操作。

在進(jìn)行最后一步清潔度檢測(cè)時(shí)，首先通過目測(cè)檢查。電子產(chǎn)品級(jí)別為一級(jí)時(shí)， 產(chǎn)品表面存在少量不影響外觀的殘留物，且殘留物不覆蓋線路與線路存在一定距離。電子產(chǎn)品級(jí)別為二時(shí)， 產(chǎn)品表面未出現(xiàn)無(wú)明顯殘留物且不遮擋線路。 電子產(chǎn)品級(jí)別為三級(jí)時(shí)，無(wú)殘留物出現(xiàn)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)說明

為驗(yàn)證經(jīng)過靜電防護(hù)處理技術(shù)在電子產(chǎn)品裝聯(lián)中起到一定作用， 將文章提到的基于靜電防護(hù)的電子產(chǎn)品裝聯(lián)方法與未使用靜電防護(hù)技術(shù)和簡(jiǎn)易版靜電防護(hù)方法進(jìn)行對(duì)比，將作為對(duì)比數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)易版靜電防護(hù)方法只對(duì)電子產(chǎn)品外殼進(jìn)行絕緣處理。

2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，選取某一電子產(chǎn)品制作廠作為試驗(yàn)環(huán)境，該工廠在進(jìn)行電子產(chǎn)品力裝聯(lián)時(shí)采用的就是靜電防護(hù)技術(shù)，因此在該工廠具備符合進(jìn)行靜電防護(hù)技術(shù)安裝元器件環(huán)境要求的房間。在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)過程中需用到的電子產(chǎn)品并檢查完好，避免實(shí)驗(yàn)途中因離開房間回來(lái)會(huì)破壞環(huán)境。 實(shí)驗(yàn)時(shí)選取五個(gè)不同電子產(chǎn)品，為避免工人不同操作方式不同影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取一名工人分別使用通過本文提到的靜電防護(hù)技術(shù)與未進(jìn)行靜電防護(hù)技術(shù)和進(jìn)行過簡(jiǎn)易版防護(hù)技術(shù)的同一電子產(chǎn)品進(jìn)行裝聯(lián)操作。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在經(jīng)過的對(duì)比實(shí)驗(yàn)， 分別對(duì)裝聯(lián)時(shí)間和電子產(chǎn)品元器件易損率進(jìn)行對(duì)比，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 三種方法實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，在同一工人安裝的基礎(chǔ)下，使用三種方法進(jìn)行電子產(chǎn)品裝聯(lián)操作中，在本文提到的靜電防護(hù)技術(shù)使用下所需時(shí)間最短，為1h，而其他兩種方法均高于本文方法，這是由于在處于靜電防護(hù)環(huán)境下，在裝聯(lián)過程中很難在發(fā)生出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，而為使用靜電防護(hù)措施的操作中，可能會(huì)出現(xiàn)元器件燒壞、破損等狀態(tài)，這是不僅降低了效率，而且還會(huì)發(fā)生安全問題，還需要對(duì)破損部位進(jìn)行補(bǔ)修，需消耗大量時(shí)間，而且如果無(wú)法修補(bǔ)會(huì)導(dǎo)致完成率很低，在上文中我們?cè)趯?duì)電子產(chǎn)品可焊接檢查和預(yù)處理還有通孔插裝時(shí)用到電子防護(hù)技術(shù)，為工人在裝聯(lián)過程提供了優(yōu)勢(shì)。 從破損部位可以看出，為使用靜電防護(hù)技術(shù)出現(xiàn)問題最多。 由此可以看出，本文提出的靜電防護(hù)技術(shù)在電子裝聯(lián)中起到很大最用，從人員方面來(lái)看：安全性高；從廠家角度來(lái)看：工人效率高，帶來(lái)的收益就高。

3 結(jié)束語(yǔ)

上文提到的電子產(chǎn)品裝聯(lián)技術(shù)中使用到靜電防護(hù)措施進(jìn)行設(shè)計(jì)后， 為驗(yàn)證基于靜電保護(hù)的裝聯(lián)技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)， 設(shè)計(jì)與未使用靜電防護(hù)技術(shù)和簡(jiǎn)易版靜電防護(hù)方法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將時(shí)間、完成率和破損部位作為變量，通過分析得出基于靜電保護(hù)的電子產(chǎn)品裝聯(lián)技術(shù)更優(yōu)于未使用靜電防護(hù)方法和簡(jiǎn)易版靜電防護(hù)方法。 作為電氣設(shè)備的生產(chǎn)，從內(nèi)容質(zhì)量控制，預(yù)保養(yǎng)和安裝，銷售和衛(wèi)生測(cè)試開始。電氣系統(tǒng)的整體階段，涵蓋已確定的功能和預(yù)期的技術(shù)特性電子產(chǎn)品隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展不斷創(chuàng)新更新，這就導(dǎo)致會(huì)發(fā)生越來(lái)越多的意想不到的問題， 針對(duì)此問題我們應(yīng)該研究對(duì)策，積極彌補(bǔ)產(chǎn)品中的不足。