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防靜電知識講座2

日期：2025-05-07 01:38
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摘要：
 
 
防靜電知識講座2
 

靜電是時時刻刻到處存在的，但是在二十世紀40－50年代很少有靜電問題，因為那時是晶體三極管和二極管，而所產生靜電也不如現在普遍存在。在60年代，隨著對靜電非常敏感的ＭＯＳ器件的出現，靜電問題也出現了，到70年代靜電問題越來越來嚴重。80－90年代，隨著集成電路的密度越來越大，一方麵其二氧化矽膜的厚度越來越薄(微米－納米），其承受的靜電電壓越來越低，另一方麵，產生和積累靜電的材料如塑料，橡膠等大量使用，使得靜電越來越普遍存在，僅美國電子工業每年因靜電造成的損失達幾百億美圓，因此靜電防護已成為電子工業的隱形殺手。是電子工業普遍存在的＂硬病毒＂，在某個時刻內外因條件具備時就要發作。
 
靜電對電子產品損害的四種形式
靜電的基本物理特性為：吸引或排斥，與大地有電位差，會產生放電電流。這三種特性能對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．靜電放電電場或電流產生的熱，使元件受傷（潛在損傷）。   
4．靜電放電產生的電磁場幅度很大（達幾百伏/米）頻譜極寬（從幾十兆到幾千兆），對電子產器造成乾擾甚至損壞（電磁乾擾)。
 
靜電對電子產品損害
如果元件全部破壞，必能在生產及品管中被察覺而排除，影響較小，如果元件輕微受損，在正常測試下不易發現，在這種情形下，常會因經過多層之加工，甚至已在使用時，才發現破壞，不但檢查不易，而且其損失亦難以預測。要耗費多少人力及財力才能清查出所有問題，而且如果在使用時才察覺故障，其損失將可能巨大。
 
靜電對電子產品損害的四個特點
1. 隱蔽性
人體不能直接感知靜電除非發生靜電放電,但是發生靜電放電人體也不一定能有電擊的感覺,這是因為人體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後的性能冇有明顯的下降，但多次累加放電會給器件造成內傷而形成隱患。因此靜電對器件的損傷具有潛在性。
3. 隨機性
電子元件甚麼情況下會遭受靜電破壞呢?可以這麼說，從一個元件產生以後，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機動性性。其損壞也具有隨機動性性。
4.  複雜性
 靜電放電損傷的失效分析工作，因電子產品的精、細、微小的結構特點而費時、費事、費錢，要求較高的技術並往往需要使用掃描電鏡等高精密儀器。即使如此，有些靜電損傷現象也難以與其他原因造成的損傷加以區彆，使人誤把靜電損傷失效當作其他失效。這在對靜電放電損害未充分認識之前，常常歸因於早期失效或情況不明的失效，從而不自覺地掩蓋了失效的真正原因。所以靜電對電子器件損傷的分析具有複雜性。
 
靜電放電造成微電子電路損傷的模式
•          靜電放電引發的瞬時大電流（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操作失誤造成二次事故、靜電場的庫侖力作用使紡織、印刷、塑料包裝等自動化生產線受阻。第三類靜電危害是由於靜電放電的電磁輻射或靜電放電電磁脈衝（ESD EMP）對電子設備造成的電磁乾擾引發的各種事故。
 
機理分析
•          一般說來，靜電放電都是在微秒或鈉秒量級完成的，因此這一過程是一種絕熱過程，放電瞬間通過回路的大電流，形成局部的高溫熱源。對微電子器件而言，其靜電放電能量通過器件集中釋放，其平均功率可達幾千瓦，熱量很難從功率耗散麵向外擴散，因而在器件內形成大的溫度梯度，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
    靜電放電強電場效應
•          強電場導致MOS聲效應器件的柵氧化層被擊穿，使器件失效。
•          強電聲導致微電子電路絕緣介質擊穿，或使器件性能下降。
•          強電場使集成電路和精密的電子組件老化，降低設備壽命。
 
電子工業哪些過程會產生靜電危害
元件從生產到使用的整體過程中都會產生靜電，依各階段的可分為：
1.元件製造過程
在這個過程，包含製造，切割、接線、檢驗到交貨。
2.印刷電路版生產過程
收貨、驗收、儲存、插入、焊接、品管、包裝到出貨。
3.設備製造過程
電路板驗收、儲存、裝配、品管、出貨。
4.設備使用過程
收貨、安裝、試驗、使用及保養。
 
為什麼要提升靜電防護意識
 
在本世紀70前代以前，很多靜電問題都是由於人們冇有靜電意識而造成的，即使現在也有很多人懷疑靜電會對電子產品造成損壞。這是因為大多數靜電損害發生在人的感覺以下,因為人體對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就會損壞，通常電子器件被靜電損壞後冇有明顯的界限，把元件安裝在PCB上以後再檢測，結果出現很多問題，分析也相當困難。特彆是潛在損壞，即使用精密儀器也很難測量出其性能有明顯的變化，所以很都電子工程師和設計人員都懷疑靜電，近年但實驗證實，這種潛在損壞在一定時間以後，電子產品的可靠性明顯下降
靜電是即古老又年輕的學科
任何物質接觸分離後都會產生靜電
靜電的產生與材料、接觸分離的速度、濕度等因素有關
工業生產中靜電危害的特點主要有：隱蔽性、潛在性、隨機性、複雜性
靜電也可以利用。

 

 
 
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