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防靜電知識(shí)講座2

日期：2025-08-05 22:16

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摘要：

防靜電知識(shí)講座2

靜電是時(shí)時(shí)刻刻到處存在的，但是在二十世紀(jì)40－50年代很少有靜電問(wèn)題，因?yàn)槟菚r(shí)是晶體三極管和二極管，而所產(chǎn)生靜電也不如現(xiàn)在普遍存在。在60年代，隨著對(duì)靜電非常敏感的ＭＯＳ器件的出現(xiàn)，靜電問(wèn)題也出現(xiàn)了，到70年代靜電問(wèn)題越來(lái)越來(lái)嚴(yán)重。80－90年代，隨著集成電路的密度越來(lái)越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越來(lái)越薄(微米－納米），其承受的靜電電壓越來(lái)越低，另一方面，產(chǎn)生和積累靜電的材料如塑料，橡膠等大量使用，使得靜電越來(lái)越普遍存在，僅美國(guó)電子工業(yè)每年因靜電造成的損失達(dá)幾百億美圓，因此靜電防護(hù)已成為電子工業(yè)的隱形殺手。是電子工業(yè)普遍存在的＂硬病毒＂，在某個(gè)時(shí)刻內(nèi)外因條件具備時(shí)就要發(fā)作。

靜電對(duì)電子產(chǎn)品損害的四種形式

靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會(huì)產(chǎn)生放電電流。這三種特性能對(duì)電子元件的三種影響：

1．靜電吸附灰塵，降低元件絕緣電阻（縮短壽命）。

2．靜電放電破壞，使元件受損不能工作(完全破壞)。

3．靜電放電電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱，使元件受傷（潛在損傷）。

4．靜電放電產(chǎn)生的電磁場(chǎng)幅度很大（達(dá)幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對(duì)電子產(chǎn)器造成干擾甚至損壞（電磁干擾)。

靜電對(duì)電子產(chǎn)品損害

如果元件全部破壞，必能在生產(chǎn)及品管中被察覺(jué)而排除，影響較小，如果元件輕微受損，在正常測(cè)試下不易發(fā)現(xiàn)，在這種情形下，常會(huì)因經(jīng)過(guò)多層之加工，甚至已在使用時(shí)，才發(fā)現(xiàn)破壞，不但檢查不易，而且其損失亦難以預(yù)測(cè)。要耗費(fèi)多少人力及財(cái)力才能清查出所有問(wèn)題，而且如果在使用時(shí)才察覺(jué)故障，其損失將可能巨大。

靜電對(duì)電子產(chǎn)品損害的四個(gè)特點(diǎn)

1. 隱蔽性

人體不能直接感知靜電除非發(fā)生靜電放電,但是發(fā)生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺(jué),這是因?yàn)槿梭w感知的靜電放電電壓為2－3 KV,所以靜電具有隱蔽性。

2. 潛在性

有些電子元器件受到靜電損傷后的性能沒(méi)有明顯的下降，但多次累加放電會(huì)給器件造成內(nèi)傷而形成隱患。因此靜電對(duì)器件的損傷具有潛在性。

3. 隨機(jī)性

電子元件甚么情況下會(huì)遭受靜電破壞呢?可以這么說(shuō)，從一個(gè)元件產(chǎn)生以后，一直到它損壞以前，所有的過(guò)程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產(chǎn)生也具有隨機(jī)動(dòng)性性。其損壞也具有隨機(jī)動(dòng)性性。

4. 復(fù)雜性

靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產(chǎn)品的精、細(xì)、微小的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而費(fèi)時(shí)、費(fèi)事、費(fèi)錢(qián)，要求較高的技術(shù)并往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。即使如此，有些靜電損傷現(xiàn)象也難以與其他原因造成的損傷加以區(qū)別，使人誤把靜電損傷失效當(dāng)作其他失效。這在對(duì)靜電放電損害未充分認(rèn)識(shí)之前，常常歸因于早期失效或情況不明的失效，從而不自覺(jué)地掩蓋了失效的真正原因。所以靜電對(duì)電子器件損傷的分析具有復(fù)雜性。

靜電放電造成微電子電路損傷的模式

• 靜電放電引發(fā)的瞬時(shí)大電流（靜電火花）引燃引爆易燃、易爆氣體混合物或電火工品，造成意外燃燒、爆炸事故。

• 靜電放電使人體遭受電擊引發(fā)操作失誤造成二次事故、靜電場(chǎng)的庫(kù)侖力作用使紡織、印刷、塑料包裝等自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)受阻。第三類(lèi)靜電危害是由于靜電放電的電磁輻射或靜電放電電磁脈沖（ESD EMP）對(duì)電子設(shè)備造成的電磁干擾引發(fā)的各種事故。

機(jī)理分析

• 一般說(shuō)來(lái)，靜電放電都是在微秒或鈉秒量級(jí)完成的，因此這一過(guò)程是一種絕熱過(guò)程，放電瞬間通過(guò)回路的大電流，形成局部的高溫?zé)嵩础?duì)微電子器件而言，其靜電放電能量通過(guò)器件集中釋放，其平均功率可達(dá)幾千瓦，熱量很難從功率耗散面向外擴(kuò)散，因而在器件內(nèi)形成大的溫度梯度，造成局部熱損傷，電路性能變壞或失效。

靜電放電造成微電子電路損傷的模式

靜電放電強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)

• 強(qiáng)電場(chǎng)導(dǎo)致MOS聲效應(yīng)器件的柵氧化層被擊穿，使器件失效。

• 強(qiáng)電聲導(dǎo)致微電子電路絕緣介質(zhì)擊穿，或使器件性能下降。

• 強(qiáng)電場(chǎng)使集成電路和精密的電子組件老化，降低設(shè)備壽命。

電子工業(yè)哪些過(guò)程會(huì)產(chǎn)生靜電危害

元件從生產(chǎn)到使用的整體過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生靜電，依各階段的可分為：

1.元件制造過(guò)程

在這個(gè)過(guò)程，包含制造，切割、接線(xiàn)、檢驗(yàn)到交貨。

2.印刷電路版生產(chǎn)過(guò)程

收貨、驗(yàn)收、儲(chǔ)存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。

3.設(shè)備制造過(guò)程

電路板驗(yàn)收、儲(chǔ)存、裝配、品管、出貨。

4.設(shè)備使用過(guò)程

收貨、安裝、試驗(yàn)、使用及保養(yǎng)。

為什么要提升靜電防護(hù)意識(shí)

在本世紀(jì)70前代以前，很多靜電問(wèn)題都是由于人們沒(méi)有靜電意識(shí)而造成的，即使現(xiàn)在也有很多人懷疑靜電會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品造成損壞。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)靜電損害發(fā)生在人的感覺(jué)以下,因?yàn)槿梭w對(duì)靜電放電的感知電壓約為3ＫＶ，而許多電子元件在幾百伏甚至幾十伏時(shí)就會(huì)損壞，通常電子器件被靜電損壞后沒(méi)有明顯的界限，把元件安裝在PCB上以后再檢測(cè)，結(jié)果出現(xiàn)很多問(wèn)題，分析也相當(dāng)困難。特別是潛在損壞，即使用精密儀器也很難測(cè)量出其性能有明顯的變化，所以很都電子工程師和設(shè)計(jì)人員都懷疑靜電，近年但實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這種潛在損壞在一定時(shí)間以后，電子產(chǎn)品的可靠性明顯下降

靜電是即古老又年輕的學(xué)科

任何物質(zhì)接觸分離后都會(huì)產(chǎn)生靜電

靜電的產(chǎn)生與材料、接觸分離的速度、濕度等因素有關(guān)

工業(yè)生產(chǎn)中靜電危害的特點(diǎn)主要有：隱蔽性、潛在性、隨機(jī)性、復(fù)雜性

靜電也可以利用。

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