在工控自动化领域，PCBA电路板作为核心部件，其生产质量直接影响到工控设备的稳定性和可靠性。而静电放电（ESD）是PCBA生产过程中不容忽视的潜在威胁，它可能导致电子元件损坏、性能下降，甚至造成整个电路板失效。尤其在SMT贴片和工控PCBA加工环节，静电防护显得尤为重要。深圳PCBA加工厂-1943科技将结合工控PCBA加工和SMT贴片等相关工艺，探讨静电放电防护的关键措施。
一、静电放电对工控PCBA生产的危害
在工控PCBA生产过程中，尤其是SMT贴片环节，大量使用静电敏感元件（如集成电路、晶体管、贴片电容电阻等）。静电放电时产生的瞬时高压（可达数千伏甚至上万伏）和强电流，会通过两种主要方式对元件造成损害：一是直接击穿元件的绝缘层，导致元件永久性失效；二是虽未立即击穿，但造成元件的软损伤，使元件的可靠性下降，在后续使用过程中容易出现故障。这些损害不仅会增加生产成本，还会影响生产进度，甚至导致工控设备在运行中出现异常，造成更大的损失。
二、工控PCBA生产中静电放电防护的关键措施
（一）生产环境的静电控制
- 静电防护区域划分：将工控PCBA加工和SMT贴片等关键工序所在区域划分为静电防护区（EPA），在该区域入口处设置明显的警示标识，限制非必要人员进入。同时，在防护区内铺设防静电地板或地垫，其表面电阻应符合国家标准（1×10⁶Ω・cm~1×10¹⁰Ω・cm），确保静电能够及时导走。
- 环境湿度控制：静电的产生与环境湿度密切相关，相对湿度较低时，空气中的静电更容易积累。在SMT贴片和PCBA加工过程中，应将环境相对湿度控制在40%~60%之间，可通过安装加湿器或除湿器来实现湿度的精准调节。合适的湿度不仅能减少静电的产生，还能防止元件因干燥而产生的静电吸附现象。
- 墙面和天花板处理：选用防静电涂料对防护区的墙面和天花板进行处理，使其表面电阻达到防静电要求，避免静电在墙体表面积累。同时，保持墙面和天花板的清洁，定期进行除尘处理，防止灰尘颗粒携带静电对元件造成影响。
（二）人员的静电防护
- 防静电着装：进入静电防护区的人员必须穿着防静电工作服、工作鞋和戴防静电手套。防静电工作服采用特殊面料制成，能够有效导走人体产生的静电；工作鞋的鞋底应具有导电性能，确保人体与地面之间形成良好的静电通路。此外，在进行SMT贴片等精细操作时，操作人员还应佩戴防静电腕带，腕带通过导线与接地系统连接，使人体静电能够及时释放。
- 人员培训：定期对生产人员进行静电防护知识培训，使其了解静电的产生原理、危害以及防护措施。培训内容包括防静电着装的正确穿戴方法、操作过程中的静电防护规范（如避免在操作过程中触摸元件的引脚、避免快速移动产生摩擦静电等）。通过培训，提高人员的静电防护意识，从人为因素上减少静电放电的风险。
（三）设备和工具的防静电措施
- 设备接地：工控PCBA加工和SMT贴片过程中使用的各种设备（如贴片机、回流焊炉、波峰焊炉、印刷机等）必须进行可靠接地。设备的金属外壳、机架等应通过专用接地线与接地系统连接，接地电阻应小于4Ω。接地系统能够及时将设备运行过程中产生的静电导入大地，避免静电在设备表面积累。
- 防静电工具使用：在操作过程中，应使用防静电的工具和器具，如防静电镊子、防静电吸笔、防静电周转箱等。这些工具采用防静电材料制成，能够有效防止在拿取、放置元件和电路板时产生静电。同时，对工具进行定期检测，确保其防静电性能良好。
- 设备维护：定期对设备进行维护和保养，检查设备的接地情况、部件的绝缘性能等。例如，对于贴片机的吸嘴，要定期清洁和检查，避免因吸嘴表面污染或磨损而产生静电吸附现象，影响元件的贴装精度和质量。
（四）物料的静电防护
- 元件包装：静电敏感元件在采购和运输过程中，应采用防静电包装材料，如防静电塑料袋、防静电泡沫盒、防静电屏蔽袋等。这些包装材料能够有效屏蔽外界静电场，保护元件免受静电影响。在打开元件包装前，应先对包装进行静电释放处理，如将包装放置在防静电工作台上一段时间，使包装表面的静电通过工作台导走。
- 物料存储：元件和PCBA半成品应存放在防静电的存储柜或货架中，存储环境应满足防静电要求（如湿度、温度控制）。对于长期存放的物料，要定期进行检查，确保包装完好，防止静电积累对物料造成损害。
- 物料周转：在物料周转过程中，使用防静电周转箱和周转车，确保物料在运输和搬运过程中不受静电影响。同时，在周转过程中避免剧烈碰撞和摩擦，减少静电产生的机会。
（五）工艺过程中的静电控制
- SMT贴片环节：在SMT贴片过程中，从元件的拾取、贴装到回流焊，每个步骤都需要注意静电防护。例如，在拾取元件时，确保吸嘴和元件接触良好，避免因静电吸附导致元件偏移或掉落；贴装过程中，保持贴装头的清洁和防静电性能，防止静电对元件造成损害。此外，在回流焊过程中，控制好温度和时间，避免因温度变化过快导致元件产生静电应力。
- PCBA加工环节：在PCBA的焊接、测试、组装等加工环节，同样要做好静电防护。焊接时，使用防静电的焊台和烙铁，确保焊台接地良好，避免焊接过程中产生的静电对元件造成损伤；测试过程中，测试设备和夹具应具有防静电功能，防止测试过程中静电对电路板上的元件产生影响。
- 接地连续性检查：在整个工艺过程中，定期对接地系统进行检查，确保接地连续性良好。可以通过接地电阻测试仪对各个接地节点进行测试，及时发现接地故障并进行修复，保证静电能够有效导走。
三、结论
在工控自动化PCBA生产过程中，静电放电防护是一项系统性工程，涉及生产环境、人员、设备、物料和工艺等多个环节。通过采取上述关键措施，能够有效减少静电的产生和积累，降低静电放电对电子元件和PCBA的损害，提高工控PCBA的生产质量和可靠性。在实际生产中，应根据自身的生产工艺和设备特点，制定详细的静电防护规范，并严格执行，确保静电防护工作落到实处，为工控设备的稳定运行提供有力保障。
因设备、物料、生产工艺等不同因素，内容仅供参考。了解更多smt贴片加工知识，欢迎访问深圳PCBA加工厂-1943科技。
2024-04-26
