静电防护的重要性
静电防护的重要性，静电防护的重要性，静电防护的重要性，静电防护的重要性，静电防护的重要性，静电防护的重要性一、静电的危害 近半年世纪以来ESD在工业部门所造成了着火、爆炸等事故。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，ESD防护对于减少损失、提高产品质量与生产效率具有非常重要意义。1. 静电对电子产品生产的影响 静电对电子产品生产的影响主要是两个方面。一是由于静电造成的污染，另一个是静电放电造成器件毁坏。（1）静电造成的污染 静电会把污染物的微小颗粒吸引到半导体品片的表面，使电子器件例如微处理器的运作以及它所控制的设备出现问题。在净化室中处理材料时，也会由于静电产生问题。 洁净室是指有HEPA过滤系统的工作环境。HEPA过滤系统能够滤去进入洁净室的空气中的微小颗粒。但是，洁净室并不是**洁净。因为在洁净室外中有人员、机器、仪器和各种设备，都会使洁净室受到污染。洁净室中常常使用的塑料、石英、陶瓷、玻璃、硅都是很好的绝缘体，容易累积静电荷。人员、机器、仪器和设备都可能把微小的颗粒带入洁净室。如果一个产品的硅片表面带有电荷又没有净它消除；它的表面会吸引空气中的微小颗粒，如果使这个产品变成废品。研究表明，静电是使直径为0.1微米至1微米的颗粒沉积在晶片上的主要原因。这类污染是造成电子产品成品率下降的主要因素。（2）静电放电对器件的毁坏 在电子器件、线路板、子系统和系统的制造、安装、运输和测试过程中，静电放电会损坏器件。例如，在湿度为10%时，把双列直插器件从聚四苯乙烯海棉橡胶上取下来时产生的静电电压高达14500伏；在湿度为55%、温度为24℃的环境中；人在地毯上行走十尺，人体上荷聚积的静电可以达到5000伏，这样高的电压会在很短的时间内将器件毁坏。因为MOS器件的击穿电压是100伏。 现在电路尺寸不断地缩小，亚微米技术的应用已是司空见惯。器件的尺寸缩小了，集成程度大幅度提高，一块芯片上可以制造数以百万旧的晶体营。但是它们承受静电放电的能力也大大地下降。静电放电会使氧化物受到破坏而造成短路，降低成品率。2. ESD对便携器件的威胁 便携器件总是受到静电放电（ESD）的损坏。一个值得信赖的操作员即使在正常的设备操作中也可能携带有危害的电荷。过去，ESD保护常常是根据需要，事后补充到电路设计中。然而，由于半导体起来越复杂，亚微米工艺和非常细小的线宽对瞬态过压的影响也越来越敏感。 现在，一些*敏感的元件可能被低至20V的ESD电压损坏，过去所采用的传统保护方法，如火花放电器、齐纳二极管、RC网络和箝位二极管已经不再适用，因为它们会产生**假象，甚至干扰电路的正常操作。而且，欧共体的EN61000-4-2等工业标准为所有电子产品均设定了严格的抗ESD要求。显然，一个良好的系统设计应该在电路设计的*初阶段就考虑瞬态保护要求。 两种不导电材料的接触与分离都会引起电子的转移，因而在各物体上产生额外的电荷。当积累的静态电荷向一个电位较低（相对地）的物体放电时，就产生了ESD。放电量的大小和放电持续时间取决于充电材料的类型和周围的环境等多种因素。所有的便携电子器件，从*基本的到*复杂的，都容易受到ESD的损坏。 规定电子器件抗ESD要求的工业标准现在已经出台，人体是很好的静电电荷储存体。事实上，使用*广泛的抗ESD标准——IEC1000-4-2，采用了人体模型来定义ESD测试电压，其大小为2kV到15Kv（空气放电）。峰值电流定义为高达30A，在60ns的持续时间里，放电波型在1ns内达到峰值。该脉冲包含几百微焦的总能量，可能损坏敏感的半导体器件。结短路、氧化层击穿或元件金属层的熔化会导致故障。有一点非常重要，即遭ESD损坏的器件可能并不会立即失效。一些器件参数老化会导致设备过早失效。
二、静电放电的损坏特性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2-3KV，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。其中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。
三、静电对电子工业的危害过程 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.设备使用过程 收货、安装、试验、使用及保养。 4.设备维修过程 在这整个过程中，每一个阶段中的每一个小步骤，元件都可能遭受静电的影响，而实际上，*主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。在这整个过程中，不但包装因移动容易产生静电外，而且整个包装容易暴露在外界电场（如经过高压设备附近，工人移动频繁，车辆迅速移动等）而受到破坏，所以传送与运输过程需要特别注意以减少损失，避免无谓之纠纷。 所以，从元件的制造，使用到维修的任一环节都有可能发生静电损害。静电对电子产品的损害特点与癌症对人类的损害类似，有人说静电已成为电子工业的隐形杀手一点也不过分。 除电子工业中的静电危害外，其它工业如石油、化工、航空航天、火**、造纸、印刷、塑料橡胶等都存在静电问题。
四、静电放电给电子工业带来的影响 静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，对电子产器器造成干扰甚至损坏（电磁干扰）。 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。静电的特性对电子元件的影响：1. 元件损坏后的两种形式a.完全失去功能 ·静电吸附灰尘，降低元件绝缘电阻——缩短寿命 ·静电放电破坏，使元件受损不能工作——完全破坏 ·静电放电电场或电流产生的热，使元件受伤，约占受静电破坏原件的百份之十——潜在损伤b.间歇性失去功能 ·器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加 ·约占受静电破坏原件的百份之九十 静电对电子器件、线路板、子系统和系统产生的影响有时立即表现出，造成子器损坏，使电路和系统出现故障。静电子表的影响也可能潜伏下来，经过一段时间后才发作，于是设备的寿命缩短、可靠性降低。在一些工业部门如航空、航天、医疗、石油炼制、化工中，会造成严重后果。 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，美国电子业每年因静电危害所造成的损失高达一百多亿美元，在英国由于静电所造成的损失达二十亿英磅。2．元件损坏带来的损失 ·增加成本 ·减低质量 ·引致客户不满而影响公司信誉