靜電對電子元器件的危害及防護

1、靜電對電子元器件的危害及防護電子元器件按其種類不同，受靜電破壞的程度也不一樣，最低的 100V的靜 電壓也會對其造成破壞。近年來隨著電子元器件發(fā)展趨于集成化，因此要求相應(yīng) 的靜電電壓也在不斷減弱。人體平常所感應(yīng)的靜電電壓在 2-4KV以上，通常是由于人體的輕微動作或 與絕緣物的磨擦而引起的。也就是說，倘若我們?nèi)粘Ｉ钪兴鶐У撵o電電位與IC 接觸，那么幾乎所有的IC都將被破壞，這種危險存在于任何沒有采取靜電防護 措施的工作環(huán)境中。靜電對IC的破壞不僅體現(xiàn)在電子元器件的制造工序當(dāng)中， 而且在IC的組裝、遠輸?shù)冗^程中都會對IC產(chǎn)生破壞。要解決以上問題，可以采取以下各種靜電防護措施：1、操作現(xiàn)場靜電防

2、護。對靜電敏感器件應(yīng)在防靜電的工作區(qū)域內(nèi)操作；2、人體靜電防護。操作人員穿戴防靜電工作服、手套、工鞋、工帽、手腕 帶；3、儲存運輸過程中靜電防護。靜電敏感器件的儲存和運輸不能在有電荷的 狀態(tài)下進行。要實現(xiàn)上述功能，基本做法是設(shè)法減少帶電物的電壓， 達到設(shè)計要求的安全 值以內(nèi)。即要求下式中的電荷（Q）與電阻（R）要小，表電容量（C）要大。V=I.R Q=C.V式中V:電壓，Q:電荷量I :電流C :靜電容量R:電阻當(dāng)然電阻值也不是越低越好，特別是在大面積場所的防靜電區(qū)域內(nèi)必須考慮 漏電等安全措施之后再進行材料的選取。靜電的防護一. 接地接地就是直接將靜電過一條線的連接泄放到大地， 這是防靜電措施

3、中最直接 最有效的，對于導(dǎo)體通常用接地的方法，如人工帶防靜電手腕帶及工作臺面接地 等。接地通過以下方法實施： 人體通過手腕帶接地。 人體通過防靜電鞋（或鞋帶）和防靜電地板接地。 工作臺面接地。 測試儀器，工具夾，烙鐵接地。 防靜電地板，地墊接地。 防靜電周轉(zhuǎn)車，箱，架盡可能接地 防靜電椅接地。二. 靜電屏蔽靜電敏感元件在儲存或運輸過程中會暴露于有靜電的區(qū)域中，用靜電屏蔽的方法可削弱外界靜電對電子元件的影響， 最通常的方法是用靜電屏蔽袋和防靜電 周轉(zhuǎn)箱作為保護。另外防靜電衣對人體的衣服具有一定的屏蔽作用。三. 離子中和A. 防靜電儀表 手腕帶/腳帶/防靜電鞋綜合檢測儀-用途：用于檢測手腕帶，腳帶

4、，防靜電鞋 是否符合要求。 測試腳帶及防靜電鞋時，需增加一塊金屬板及儀表連接的導(dǎo)線。 除靜電離子風(fēng)機檢測儀-用途：定期對離子風(fēng)機平衡度和衰減時間進行檢測 及校驗以確保離子風(fēng)機工作在安全的指標(biāo)范圍。 靜電場探測儀一用途：測量靜電場以反映靜電的存在，以電壓形式讀數(shù)，用 來測試環(huán)境的靜電強度。一般受環(huán)境影響和靜電瞬間特性，很難真實反映實際情 況。 靜電屏蔽袋測試儀-用途：用于檢測靜電屏蔽袋的屏蔽效果。 表面電阻測量儀-用途：用于測量材料表面電阻，體積電阻。B. 接地類防靜電產(chǎn)品 防靜電手腕帶：廣泛用于各種操作工位，手腕帶種類很多，建議一般采用配有1兆歐姆電阻的手腕帶，線長應(yīng)留有一定余量。 防靜電手表

5、：需要其它防靜電措施的補救（如：增設(shè)離子風(fēng)機，戴防靜電腳 跟帶等）才能取得較好的防靜電效果。建議不要大量采用佩帶防靜電手表的方式。 防靜電腳帶/防靜電鞋：廠房使用防靜電地面后，應(yīng)配戴防靜電鞋帶或穿防靜 電鞋，建議車間以穿防靜電鞋為主，可降低灰塵的引入。操作人員工再結(jié)合配帶 防靜電手腕帶效果將會更佳。 防靜電臺墊：用于各工作臺表面的鋪設(shè)，各臺墊串上1兆歐電阻后與防靜電地可靠連接。 防靜電地板：防靜電地板分為：PVC地板、聚胺脂地板、活動地板。防靜電蠟和防靜電油漆：防靜電蠟可用于各種地板表面增加防靜電功能及使 地板更加明亮干凈防靜電油漆可用于各種地板表面，也可涂于各種貨架，周轉(zhuǎn)箱等容器上。 ESD

6、的含義及三種型式ESD的含義：ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即卩"靜電放電"的意思。ESD是本世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應(yīng)如電流熱（火花）效應(yīng)（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應(yīng)（如電磁干擾）等的 學(xué)科。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、微電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用及電磁環(huán)境越來 越復(fù)雜，對靜電放電的電磁場效應(yīng)如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC ）問 題越來越重視。三種型式：1. 人體型式即指當(dāng)人體活動時身體和衣服之間的摩擦產(chǎn)生摩擦電荷。 當(dāng)人們 手持ESD敏感的裝置而不先拽放電荷到地， 摩擦電荷將會移向E

7、SD敏感的裝置 而造成損壞。2. 微電子器件帶電型式既指這些 ESD敏感的裝置，尤其對朔料件，當(dāng)在自動化生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生摩擦電荷，而這些摩擦電荷通過低電阻的線路非常迅速 地瀉放到高度導(dǎo)電的牢固接地表面，因此造成損壞；或者通過感應(yīng)使ESD敏感的裝置的金屬部分帶電而造成損壞。3. 場感類型式即有強電場圍繞，這可能來之于塑性材料或人的衣服，會發(fā)生電子轉(zhuǎn)化跨過氧化層。若電位差超過氧化層的介電常數(shù)，側(cè)會產(chǎn)生電弧以破壞氧 化層，其結(jié)果為短路。4 其它還有：機器模式、場增強模型、人體金屬模型、電容耦合模型、懸 浮器件模型。2.靜電術(shù)語及定義 靜電：物體表面過?；虿蛔愕撵o止的電荷 靜電場：靜電在其周圍形成的

8、電場 靜電放電：兩個具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場感應(yīng)引起 兩物體間的靜電電荷的轉(zhuǎn)移。靜電電場的能量達到一定程度后，擊穿其間介質(zhì)而進行放電的現(xiàn) 象就是靜電放電。 靜電敏感度：元器件所能承受的靜電放電電壓 靜電敏感器件：對靜電放電敏感的器件 接地：電氣連接到能供給或接受大量電荷的物體，如大地，船等 中和：利用異性電荷使靜電消失 防靜電工作區(qū)：配備各種防靜電設(shè)備和器材，能限制靜電電位，具有明確的 區(qū)域界限和專門標(biāo)記的適于從事靜電防護操作的工作場地。3. 靜電的產(chǎn)生 摩擦：在日常生活中，任何兩個不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可產(chǎn)生靜電，而產(chǎn)生靜電的最通方法，就是摩擦生電。材料的絕緣性越

9、好，越容易是使用 摩擦生電。另外，任何兩種不同物質(zhì)的物體接觸后再分離，也能產(chǎn)生靜電。 感應(yīng)：針對導(dǎo)電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如將其置于一電 場中，由于同性相斥，異性相吸，正負離子就會轉(zhuǎn)移。 傳導(dǎo)：針對導(dǎo)電材料而言，因電子能在它的表面自由流動，如與帶電物體接 觸，將發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。4. 靜電對電子工業(yè)的影響集成電路元器件的線路縮小，耐壓降低，線路面積減小，使得器件耐靜電沖 擊能力的減弱，靜電電場(Static Electric Field)和靜電電流(ESDcurrent)成為 這些高密度元器件的致命殺手。同時大量的塑料制品等高絕緣材料的普遍應(yīng)用， 導(dǎo)致產(chǎn)生靜電的機會大增。日常生活中

10、如走動，空氣流動，搬運等都能產(chǎn)生靜電。 人們一般認為只有CMOS類的晶片才對靜電敏感，實際上，集成度高的元器件 電路都很敏感。A 靜電對電子元件的影響 靜電吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命。 因電場或電流破壞元件的絕緣或?qū)w，使元件不能工作(完全破壞) 。 因瞬間的電場或電流產(chǎn)生的熱，元件受傷，仍能工作，壽命受損。B、靜電損傷的特點： 隱蔽性人體不能直接感知靜電，除非發(fā)生靜電放電，但發(fā)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2-3KV。 潛伏性有些電子元器件受到靜電損傷后性能沒有明顯的下降，但多次累加放 電會給器件造成內(nèi)傷而形成隱患， 而且增加了

11、器件對靜電的敏感性。已產(chǎn)生的問 題并無任何方法可治愈。 隨機性電子元件什么情況下會遭受到靜電破壞呢？可以這么說，從一個元件生產(chǎn)后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(chǎn)生也具有隨機性。由于靜電的產(chǎn)生和放電都是瞬間發(fā)生的，及難預(yù)測和防護。 復(fù)雜性靜電放電損傷分板工作，因電子產(chǎn)品的精細，微小的結(jié)構(gòu)特點而費時、費事、費錢，要求較復(fù)雜的技術(shù)往往需要使用掃描電鏡等精密儀器，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)作其它失效，這是對靜電放電損害未充分認識之前， 常常歸咎于早期失效或 情況不明的失效，從而不自覺的掩蓋了失效的真正原因。 嚴(yán)重性E

12、SD問題表面上看來只影響了制成品的用家， 但實際上亦影響了各層 次的制造商，如：保用費、維修及公司的聲譽等等7.靜電防護的基本原則自然界的所有物質(zhì)都是由原子組合而成， 原子中的質(zhì)子（正電荷）與電子（負 電荷）存在于我們生活中每個角落，可以這樣說：靜電是無處不有，無時不在， 時時刻刻存在在我們生活中的一切周圍。 在靜電防護過程中打算將靜電完全消除 是困難的，但是我們可以采取防護措施，將靜電的產(chǎn)生與積聚控制在最小的限度 之內(nèi)，經(jīng)過科學(xué)家和工程技術(shù)人員多年的研究和實踐， 結(jié)果表明得出兩個防護靜 電危害的基本原則： 在靜電安全區(qū)域內(nèi)使用或安裝靜電敏感元件。 用靜電屏蔽容器運送靜電敏感元件。8防靜電性能

13、的檢測周期及注意事項防靜電臺墊、地板、工鞋、工衣、周轉(zhuǎn)容器等應(yīng)少每月檢測一次。防靜電手 腕帶、風(fēng)槍、風(fēng)機、儀器等應(yīng)每天檢測一次。檢測時，須考慮受檢場所的溫度、濕度等因素。9防靜電的一般工藝規(guī)程要求A、防靜電的常規(guī)工藝規(guī)程要求 操作者必須戴有線防靜電手腕帶 涉及到操作靜電敏感器件的桌臺面須采用防靜電臺墊 ESD敏感型器件必須用靜電屏蔽與防靜電器具轉(zhuǎn)運。 準(zhǔn)備開封、測試靜電敏感器件時必須在防靜電工作臺上進行，有條件的可配 用離子空氣發(fā)生器清除空氣中的電荷 組裝所用的焊接設(shè)備及成形工裝設(shè)備都必須接地， 焊接工具使用內(nèi)熱式烙鐵， 接地要良好，接地電阻要小 電源供電系統(tǒng)要改裝用變壓器進行隔離，地線要可靠，防止懸浮地線，接地 電阻小于10歐姆 產(chǎn)品測試時，在電源接通的情況下，不能隨意插拔器件，必須在關(guān)掉電源的 情況下插拔。 凡ESD敏感型器件不應(yīng)過早地拿出原封裝， 要正確按操作，盡量不能摸ESD 敏感型器件管腿。 用波峰焊接時，焊料和傳遞系統(tǒng)必須接地。B、在防靜電要求嚴(yán)格的場合，下列防靜電工藝要求也是常常需要的。 凡ESD敏感型整機進行高低溫試驗或老化試驗時，