静电产生与危害

1.静电的产生

物体表面所带过剩或不足的相对静止电荷,称为静电。静电是一种广泛存在的自然现象。日常生活可以感觉到的静电现象如:冬天在地毯上行走及接触把手时的触电感、在冬天穿毛衣时所产生的噼啪声。易产生静电的材料称为静电材料。有些静电敏感器件的绝缘层遭到静电轻微击伤后,在装配的检验工序中并不能被发现,而是等到产品正式投入运行一段时间后,才能发现器件的某些特性变差甚至完全失效,这种留下隐患的损伤其后果将更加严重。静电材料包括塑料活页、设备外罩、磁盘、塑料文件夹、活页保护袋、N 次贴、塑料笔、泡沫包装、塑料设备遮盖物、文件图纸、塑料工作转移单、塑料喷雾瓶以及个人用品,如钱包、外套、快餐盒、梳子、洗液瓶,等等,常见的静电材料如图6-2 所示。不要把以上这些不需要的物品带到工作区域。

图6-2　常见的静电材料

2.静电敏感材料

集成电路中功能元件因体积小、电路密集,更易受到静电损害。电子零件在搬运过程中由于摩擦、振动或冲击也会受到静电损害,造成的损害主要有:PN 结软击穿,产品可靠性下降;芯片内多晶硅或金属互连击穿,废品率上升;芯片内引线击穿,废品率上升。

静电敏感元器件如图6-3 所示,主要有以下几类:

图6-3　静电敏感元器件(www.xing528.com)

(1)集成电路(DIPS、QFP、BGA、SOT 等);

(2)晶振;

(3)印制电路板。

当对某一元件不确定时,也应当作静电敏感元件来处理。

3.静电的释放和破坏

静电释放是指静电电荷在不同电位物体之间的传递,缩写为ESD(Electrostatic Discharge)。具有不同静电电位的物体,由于直接接触或静电感应引起物体间的静电电荷转移,在静电场的能量达到一定程度后,击穿其间介质而进行放电。

静电释放(ESD)现象普遍产生于两种材料的接触和分离的过程中。ESD 产生的一般原因包括:打开普通的塑料袋、撕开普通胶带、走路和抓门把手、传递电脑键盘,等等。在一定条件下静电释放会增强,比如:低湿度、一定的活动、快速运动,等等。

ESD 引起的电子元器件损害分为即时失效和延时失效,即时失效约占10%,延时失效约占90%。即时失效也称完全性功能丧失,是指一次性造成电子元器件介质击穿或烧毁的永久性失效。即时失效在测试时或出货前可能被发现。延时失效也称间歇性功能丧失,是指产品部分地被损坏,造成器件的性能劣化或参数指标下降,仍可能通过所有检验和测试,仍能继续工作,但产品在使用中会过早出现故障和失效。

由于一般静电敏感器件能承受的静电放电电压仅几百伏,最好的也只在3 kV 以下,而人体对2 kV 以下的放电毫无知觉,因此静电放电对元器件的损伤是在不知不觉的状况下发生的,这更增加了其危害性。静电释放(ESD)能损坏敏感电子元器件(元件损坏电压在15～30 V 就可能产生),另外,有些静电敏感器件的绝缘层遭到静电轻微击伤后,在装配的检验工序中并不能被发现,而是等到产品正式投入运行一段时间后,才能发现器件的某些特性变差甚至完全失效,导致返工、返修或报废,降低产品可靠性,严重缩短产品使用寿命,不仅提高了生产成本,还会招致客户不满意,直接影响企业的效益。