防静电知识讲座2

日期：2024-07-17 19:39

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摘要：

防静电知识讲座2

静电是时时刻刻到处存在的，但是在二十世纪40－50年代很少有静电问题，因为那时是晶体三极管和二极管，而所产生静电也不如现在普遍存在。在60年代，随着对静电非常敏感的ＭＯＳ器件的出现，静电问题也出现了，到70年代静电问题越来越来严重。80－90年代，随着集成电路的密度越来越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越来越薄(微米－纳米），其承受的静电电压越来越低，另一方面，产生和积累静电的材料如塑料，橡胶等大量使用，使得静电越来越普遍存在，仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美圆，因此静电防护已成为电子工业的隐形杀手。是电子工业普遍存在的＂硬病毒＂，在某个时刻内外因条件具备时就要发作。

静电对电子产品损害的四种形式

静电的基本物理特性为：吸引或排斥，与大地有电位差，会产生放电电流。这三种特性能对电子元件的三种影响：

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)。

静电对电子产品损害

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，在正常测试下不易发现，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。要耗费多少人力及财力才能清查出所有问题，而且如果在使用时才察觉故障，其损失将可能巨大。

静电对电子产品损害的四个特点

1. 隐蔽性

人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2－3 KV,所以静电具有隐蔽性。

2. 潜在性

有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降，但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。

3. 随机性

电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说，从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁，而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。

4. 复杂性

静电放电损伤的失效分析工作，因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱，要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此，有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别，使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前，常常归因于早期失效或情况不明的失效，从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。

静电放电造成微电子电路损伤的模式

• 静电放电引发的瞬时大电流（静电火花）引燃引爆易燃、易爆气体混合物或电火工品，造成意外燃烧、爆炸事故。

• 静电放电使人体遭受电击引发操作失误造成二次事故、静电场的库仑力作用使纺织、印刷、塑料包装等自动化生产线受阻。第三类静电危害是由于静电放电的电磁辐射或静电放电电磁脉冲（ESD EMP）对电子设备造成的电磁干扰引发的各种事故。

机理分析

• 一般说来，静电放电都是在微秒或钠秒量级完成的，因此这一过程是一种绝热过程，放电瞬间通过回路的大电流，形成局部的高温热源。对微电子器件而言，其静电放电能量通过器件集中释放，其平均功率可达几千瓦，热量很难从功率耗散面向外扩散，因而在器件内形成大的温度梯度，造成局部热损伤，电路性能变坏或失效。

静电放电造成微电子电路损伤的模式

静电放电强电场效应

• 强电场导致MOS声效应器件的栅氧化层被击穿，使器件失效。

• 强电声导致微电子电路绝缘介质击穿，或使器件性能下降。

• 强电场使集成电路和精密的电子组件老化，降低设备寿命。

电子工业哪些过程会产生静电危害

元件从生产到使用的整体过程中都会产生静电，依各阶段的可分为：

1.元件制造过程

在这个过程，包含制造，切割、接线、检验到交货。

2.印刷电路版生产过程

收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。

3.设备制造过程

电路板验收、储存、装配、品管、出货。

4.设备使用过程

收货、安装、试验、使用及保养。

为什么要提升静电防护意识

在本世纪70前代以前，很多静电问题都是由于人们没有静电意识而造成的，即使现在也有很多人怀疑静电会对电子产品造成损坏。这是因为大多数静电损害发生在人的感觉以下,因为人体对静电放电的感知电压约为3ＫＶ，而许多电子元件在几百伏甚至几十伏时就会损坏，通常电子器件被静电损坏后没有明显的界限，把元件安装在PCB上以后再检测，结果出现很多问题，分析也相当困难。特别是潜在损坏，即使用精密仪器也很难测量出其性能有明显的变化，所以很都电子工程师和设计人员都怀疑静电，近年但实验证实，这种潜在损坏在一定时间以后，电子产品的可靠性明显下降

静电是即古老又年轻的学科

任何物质接触分离后都会产生静电

静电的产生与材料、接触分离的速度、湿度等因素有关

工业生产中静电危害的特点主要有：隐蔽性、潜在性、随机性、复杂性

静电也可以利用。

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