電子行業(yè)中靜電危害是怎樣形成的
電子行業(yè)中靜電危害可分為兩類(lèi)：一是由靜電引力引起的浮游塵埃的吸附；二是由靜電放電引起的介質(zhì)擊穿。
1、靜電吸附
在半導(dǎo)體元器件的生產(chǎn)制造過(guò)程中,由于大量使用了石英及高分子物質(zhì)制成的器具和材料，其絕緣度很高，在使用過(guò)程中一些不可避免的摩擦可造成其表面電荷不斷積聚且電位愈來(lái)愈高。表1列出了半導(dǎo)體元器件及其使用環(huán)境中部分物品表面的靜電電位。
表2
從表2可見(jiàn)，它們的靜電電位都很高。由于靜電的力學(xué)效應(yīng)，在這種情況下很容易使工作場(chǎng)所的浮游塵埃吸附于芯片表面，而很小的塵埃吸附都有可能影響半導(dǎo)體器件的良好性能。所以電子產(chǎn)品的生產(chǎn)必須在清潔環(huán)境中操作，并且操作人員、器具及環(huán)境必須采取一系列的防靜電措施，以防止和降低靜電危害的形成。
2、介質(zhì)擊穿的分類(lèi)
由靜電引起元器件的擊穿是電子工業(yè)中靜電危害的主要方式。在強(qiáng)電場(chǎng)中，隨著電場(chǎng)強(qiáng)的增強(qiáng)，電荷不斷積累，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，電介質(zhì)會(huì)失去極化特征而成為導(dǎo)體，zui后產(chǎn)生介質(zhì)的熱損壞現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電介質(zhì)的擊穿。介質(zhì)擊穿分熱擊穿、化學(xué)擊穿和電擊穿三種形式。
?。?）熱擊穿
介質(zhì)工作時(shí)，當(dāng)損耗產(chǎn)生的熱量大于介質(zhì)向周?chē)l(fā)的熱量時(shí)，介質(zhì)的溫度迅速升高，導(dǎo)電隨之增加，直至介質(zhì)的熱損壞?？梢?jiàn)熱擊穿的核心問(wèn)題是散熱問(wèn)題。所以熱設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。
?。?）化學(xué)擊穿
在高壓下，強(qiáng)電場(chǎng)會(huì)在介質(zhì)表面或內(nèi)部的缺陷小孔附近產(chǎn)生局部空氣碰撞電離，引起介質(zhì)電輝，生成化學(xué)物質(zhì)--臭氧和二氧化碳，使絕緣性能降低，致使介質(zhì)損壞。
?。?）電擊穿
電擊穿是介質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,被擊發(fā)出自由電子而引起的。自由電子隨電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而急劇增加，從而破壞介質(zhì)的絕緣性能?？梢?jiàn)電擊穿的本質(zhì)是電荷積聚所致,因而防止電荷積聚就可防止電擊穿。
3、靜電的擊穿與放電
?。?）靜電放電
靜電放電與外加穩(wěn)定電源產(chǎn)生的放電雖然同為電荷積聚所致，但又有著明顯的區(qū)別。首先，在靜電放電的情況下，起放電電源是空間電荷，因而它所儲(chǔ)存的能量是有限的，不像外加電源那樣具有持續(xù)放電的能力，故它僅能提供短暫發(fā)生的局部擊穿能量。雖然靜電放電的能量較小,但其放電波形很復(fù)雜，控制起來(lái)也比較麻煩。半導(dǎo)體器件的軟擊穿就與它有關(guān)。
（2）靜電擊穿
由靜電擊穿引起的元器件擊穿損壞是電子工業(yè)中，特別是電子產(chǎn)品制造、電裝中zui普遍、zui嚴(yán)重的危害。靜電放電可能造成器件硬擊穿或軟擊穿。硬擊穿是一次性造成器件的*性失效，如器件的輸出與輸入開(kāi)路或短路。軟擊穿則可使器件的性能劣化，并使其指標(biāo)參數(shù)降低而造成故障隱患。由于軟擊穿可使電路時(shí)好時(shí)壞（指標(biāo)參數(shù)降低所致），且不易被發(fā)現(xiàn)，給整機(jī)運(yùn)行和查找故障造成很多麻煩。軟擊穿時(shí)設(shè)備仍能帶"病"工作，性能未發(fā)生根本變化，很可能通過(guò)出廠檢驗(yàn)，但隨時(shí)可能造成再次失效。多次軟擊穿就能造成硬擊穿，使設(shè)備運(yùn)行不正常，既給用戶(hù)造成損失，也影響廠家聲譽(yù)和產(chǎn)品的銷(xiāo)售，甚至?xí)o國(guó)家造成無(wú)法挽回的損失。
4、人體靜電
在工業(yè)生產(chǎn)中，引起元器件損壞和對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生干擾的一個(gè)主要原因是人體靜電放電。人體靜電放電既可能造成人體遭電擊而受傷害，又可能引發(fā)二次事故（即器件損壞），因此人體靜電應(yīng)引起足夠重視。人體形成靜電的原因是人體在日常工作中，把人體所消耗的機(jī)械能在活動(dòng)中轉(zhuǎn)換為電能。人體是一個(gè)靜電導(dǎo)體，當(dāng)與大地絕緣時(shí)（如穿的鞋底為絕緣物質(zhì)），人體與大地就形成一個(gè)電容，使電荷儲(chǔ)存起來(lái)，其充電電壓一般≤50kV。表3反映的是不同條件下人的各種動(dòng)作所產(chǎn)生的靜電電壓（單位：KV）。
表3
由表3可見(jiàn)，一個(gè)很常見(jiàn)、很細(xì)微的動(dòng)作就會(huì)引起相當(dāng)高的靜電電壓。當(dāng)人體帶電放電時(shí)，人體會(huì)有不同程度的反映，這種反映稱(chēng)為電擊感度。當(dāng)人體受到靜電電擊時(shí)，雖不會(huì)發(fā)生重大生理障礙，但可能會(huì)影響人體健康或傷害人體。表4為人體靜電電位和電擊感度的關(guān)系。
表4
由表4可見(jiàn)，電擊傷害發(fā)生的極限是3.0KV.同時(shí)帶靜電的人體去觸摸靜電敏感器件，從而造成這些敏感器件的損傷。
三．防靜電控制技術(shù)（措施）
根據(jù)靜電放電發(fā)生的原理、危害及規(guī)律，為了防止靜電放電造成危害可以遵循以下原則，建立起有效的防靜電控制措施。
a）、把靜電控制體現(xiàn)到設(shè)計(jì)中
b）、防止靜電電荷的積聚,抑制、減少靜電的產(chǎn)生
c）、建立快速、安全的泄放通道
d）、對(duì)防靜電措施的有效性進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控
1、把靜電控制體現(xiàn)到設(shè)計(jì)中
（1）生產(chǎn)環(huán)境的防靜電設(shè)計(jì)
電子產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)境的防靜電設(shè)計(jì)是ESD控制的關(guān)鍵所在,設(shè)計(jì)的依據(jù)是電子器件絕緣膜、整機(jī)中靜電敏感器件（ESDS）的耐靜電擊穿電壓以及生產(chǎn)設(shè)備的耐靜電性能。制造商必須確定一個(gè)特殊的ESD控制級(jí)別，該級(jí)別由生產(chǎn)過(guò)程中zui為敏感的元件所決定，生產(chǎn)環(huán)境必須保障該級(jí)別的安全性。根據(jù)DGJ08-83-2000《防靜電工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，控制靜電的工程設(shè)計(jì)具體分為三級(jí)：一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為控制室內(nèi)靜電電位值不大于100V;二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為控制室內(nèi)靜電電位值不大于200V;三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為控制室內(nèi)靜電電位值不大于1000V。防靜電工程分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)適用場(chǎng)所如下表5：
由于靜電破壞于無(wú)形，故消除ESD危害，要以預(yù)防為主，防患于未然。作業(yè)區(qū)中必須設(shè)置靜電保護(hù)區(qū)域（EPA,electrostaticprotectedarea）。根據(jù)IEC1340-5-1（1995）《電子器件防護(hù)規(guī)范一般要求》中，對(duì)EPA的核心要求是等電位搭接，即將人員、材料、工作面連接在一起并電氣連接到公共地，防止不同物體之間產(chǎn)生電位差，因?yàn)镋SD不會(huì)發(fā)生在保持相同電勢(shì)或零電勢(shì)的材料之間，所以EPA環(huán)境中的ESDS器件或電路板，都可以免受ESD損害。
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