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静电对电子工业的危害!

集成电路使线路中元器件减小,耐压降低,线路面积减小,使得器件耐静电冲击能力的减弱,静电电场(Static Electric Field)和静电电流(ESDcurrent)成为这些高密度元器件的致命杀手。同时大量的塑料制品等高绝缘材料的普遍应用,导致产生静电的机会大增。日常生活中如走动,空气流动,搬运等都能产生静电。人们一般认为只有CMOS类的晶片才对静电敏感,实际上,集成度高的元器件电路都很敏感。

1、静电对电子元件的影响:

a.静电吸附灰尘(微尘污染),改变线路间的阻抗,影响产品的功能与寿命。静电吸附力与静电量成正比。

b.因电场或电流破坏元件的绝缘或导体,使元件不能工作(完全破坏)。

c.因瞬间的电场或电流产生的热,元件受伤,仍能工作,寿命受损。

2、静电放电(ESD):

静电放电的电流与静电量成正比,静电放电的电流所导致的破坏性能量,除会损害产品外,亦可能会产生射频干扰、影响电脑操控程序的生产运作。而静电放电(ESD)有三种型式:

a.人体型式:即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩擦电荷。当人们手持ESD敏感的装置而不先拽放电荷到地,摩擦电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏。

b.微电子器件带电型式:既指这些ESD敏感的装置,尤其对塑料件,当在自动化生产过程中,会产生摩擦电荷,而这些摩擦电荷通过低电阻的线路非常迅速地泻放到高度导电的牢固接地表面,因此造成损坏;或者通过感应使ESD敏感装置的金属部分带电而造成损坏。

c.场感类型式:即有强电场围绕,这可能来之于塑性材料或人的衣服,会发生电子转化跨过氧化层。若电位差超过氧化层的介电常数,则会产生电弧以破坏氧化层,其结果为短路。

3、静电损伤的特点:

a.隐蔽性:人体不能直接感知静电,除非发生静电放电,但发生静电放电,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。

b.潜伏性:有些电子元器件受到静电损伤后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院思,而且增加了器件对静电的敏感性。

c.随机性:电子元件什么情况下会遭受到静电破坏呢2.可以这么说,从一个元件生产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性。由于静电的产生和放电都是瞬间发生的,及难预测和防护。

d.复杂性:静电放电损伤分板工作,因电子产品的精细,微小的结构特点而费时、费事、费钱,要求较复杂的技术往往需要使用扫描电镜等精态仪器,即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它失效,这是对都电放电损害未充分认识之前,常常归咎于早期失效或情况不明的失效。

e.严重性:ESD问题表面上看来只影响了制成品的用家,但实际上亦影响了各层次的制造商,如:保用费、维修及公司的声誉等等。

4、静电在电子工业中的危害举例:

a.晶片制造:静电吸附微生粒子污染晶片,由静电放电产生的射须干扰生产,令机件无故停顿。

b.集成电路:静电放电击穿氧化层造成短路;静电放电的放电电流把金属层的线路部份熔化造成开路;静电放电所产生的商温,改变半导体的属性,造成不正常的运作。静电放电造成一些微损害,当成品在正常工作时,微损害会扩大,造成最终产品的故障。

C.集成电路在电路板上的装配:在插件时、焊接后、或维修时,都可能产生静电放电效应,破坏板上元件。

d.液晶片的制造:静电吸附微尘于玻璃上造成污染,静电残留在两片玻璃之间,若放电时,影响液晶片的显示。

总之,静电危害主要有两种现象:

1、完全失去功能:器件不能操作,这和情况占受静电破坏原件的10%:

2、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,这种情况占受静电破坏原件的90%。

为什么要提升静电防护意识

在本世纪70年代以前,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,所以很多电子工程师和设计人员都怀疑静电,但近年实验证实,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,故需要做防静电操作规范要求。


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