静电损伤对微电子器件可靠性的影响及预防措施
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静电对芯片静电是指在不产生电荷流动的情况下,物体表面的电荷分布不均引起的电势差和电场的现象。
由于芯片中的各种电路元件都是极为微小且精密的,容易受到静电的干扰。
首先,静电可能会对芯片造成直接的损害。
由于静电产生的电场强度很高,如果在与芯片直接接触时产生放电,可以产生高能的电流,瞬间将芯片上的电路元件击毁,从而使其失效。
其次,静电还会对芯片中的电路产生间接的影响。
在芯片制造的过程中,往往需要使用到一些有车辆气流的方法,其中包括光刻和蒸镀等工艺。
这些过程中常常会产生摩擦,进而产生静电。
当芯片在制造过程中受到静电的干扰时,可能会导致芯片表面的金属电路元件之间发生短路或断路现象,从而造成芯片的损坏。
此外,静电还可能对芯片的数据传输和存储造成影响。
由于芯片中的电子元件极其微小,电流传输的通道也很窄,因此静电产生的电磁场可能会干扰芯片中的电子信号传输,使得数据传输发生错误或中断。
针对静电对芯片的影响,可以采取以下措施来防止和减少损害:1.在芯片制造、存储和运输过程中,使用具有防静电功能的材料和设备。
例如,可以使用防静电地板、手套和包装材料等,将静电导向地下或其他地方,避免对芯片产生影响。
2.在使用芯片时,要求操作人员佩戴防静电手套和衣物,以降低操作过程中产生的静电。
3.在芯片的存储和运输过程中,要避免受到摩擦和碰撞等可能产生静电的因素,以减少静电产生和传播的机会。
4.在芯片设计的过程中,可以采用一些技术手段来提高抗静电能力。
例如,在设计电路时,可以使用金属层和绝缘层相互交错的方式,以减少静电产生和传播的可能性。
总之,静电对芯片的影响是不可忽视的。
在芯片制造、存储和使用的过程中,应该采取一系列的防静电措施,以降低静电对芯片的损害,并确保芯片的正常运行。
这不仅涉及到芯片生产厂商和研发人员的技术能力,也需要用户在使用过程中的注意和保护。
只有做好了防静电工作,才能保证芯片的可靠性和稳定性。
如何预防静电对电子设备的损坏引言:静电是日常生活中一个常见的问题,但它也可能对电子设备造成严重的损坏。
静电的积累和释放会对电子设备的正常运行造成破坏性影响,因此我们需要采取适当的措施来预防静电对电子设备的损害。
本文将探讨一些实用的方法和策略,帮助我们保护我们的电子设备免受静电的侵害。
一、了解静电的原理及其危害1. 了解静电的基本原理:静电是由摩擦、摩擦电、电导性差等因素引起的,由于物体之间的接触或分离导致电子的转移和平衡不稳定,从而产生静电。
2. 静电对电子设备的危害:静电可以引发电子设备故障、数据丢失、运行不稳定等问题,严重时还可能导致设备短路或损坏。
二、预防静电的措施1. 维持室内适当湿度:干燥的环境有助于静电的积累,适当增加室内湿度可以减少静电的产生。
在干燥的季节中,可以使用加湿器来增加空气中的湿度。
2. 使用静电消除器:静电消除器可以释放静电,降低静电的积累。
在电子设备周围放置一些静电消除器,可以有效地减少静电对设备的损害。
3. 接地处理:合适的接地处理可以将静电迅速导入地面,防止静电对电子设备的积累。
在使用电子设备的地方设置良好的接地装置,并确保接地良好有效,减少静电的影响。
4. 使用防静电设备和材料:使用防静电设备和材料,如防静电腕带、防静电垫等,可以有效保护电子设备免受静电的损害。
5. 避免使用塑料或其他易产生静电材料:塑料、人造纤维等材料容易积累静电,并且具有较强的电绝缘性,因此在操作电子设备时应尽量避免使用这些材料。
三、正确使用和存放电子设备1. 遵循正确的使用方法:使用电子设备时,应按照说明书中的建议操作,避免操作不当引发静电。
如避免突然插拔连接线,避免长时间触摸电子元件等。
2. 定期清洁和维护设备:积聚在电子设备表面的灰尘和污垢会影响设备的正常散热,使设备运行时产生更多的静电。
定期清洁设备,保持设备的清洁,有助于减少静电的产生。
3. 妥善存放设备:在不使用电子设备时,应正确存放,避免摩擦、静电的积累和释放。
静电对电子设备的影响及防护措施概览
静电场对电子设备的影响主要体现在以下几个方面:
首先,静电场可能导致电子设备中的元件吸附灰尘和其他微小颗粒,这些微粒在设备表面堆积,可能阻塞通风孔、散热器和其他重要部件,导致设备过热和故障。
同时,灰尘和杂物的附着也会降低元器件的绝缘电阻,缩短其使用寿命。
其次,静电放电是一种潜在的破坏力量。
当人体或物体带有静电电荷时,与电子设备接触时可能发生静电放电。
这种放电可以瞬间产生高电压和高电流,对电子器件造成瞬态损坏,导致元件失效或性能下降。
此外,静电放电还可能产生电磁场,其幅度很大、频谱极宽,对电子产品造成干扰甚至损坏。
再者,静电场对某些敏感电子元件,如集成电路(IC)、晶体管、电容器等,具有特别的破坏力。
这些元件对静电非常敏感,受到静电放电时可能会烧毁或受到永久性损坏,导致电子设备完全失效。
此外,静电放电还可能对数据存储介质(如硬盘、闪存驱动器)中的数据造成破坏。
静电放电会干扰存储介质中的电荷,导致数据位翻转或损坏,从而造成数据丢失或损坏。
为了消除静电对电子设备的影响,需要在电子设备的生产、保存、运输和使用过程中采取一系列防静电措施。
例如,可以使用防静电包装材料来保护设备,设置静电消除设备来减少环境中的静电荷,以及在工作场所采取防静电操作规范等。
综上所述,静电场对电子设备的影响是多方面的,它可能导致设备性能下降、元件损坏、数据丢失等问题。
因此,在电子设备的设计、制造和使用过程中,必须充分考虑静电防护,以确保设备的正常运行和数据的安全。
静电放电对电子元件的危害及其防护静电是因电子分布不平衡造成的一种客观的自然现象。
当两种不同的物体相互接触、分离、摩擦或感应,会使得一个物体失去部分电荷,发生电荷分离转移的现象,如果在分离的过程中,电荷难以得到中和,就会使物体带上静电。
当静电积累到一定程度无法正常泄放,会击穿其间的介质对外放电,这就是静电放电(Electro Static Discharge,简称ESD)现象。
静电放电具有电位高、电量低、电流小和作用时间短的特点。
它就像个不速之客,不仅在生活中给我们增加烦恼,在工作中它也时常“出没”。
也许你想像不到——日常生活中,人们穿脱衣服时听到衣物间噼啪作响的声音,甚至可见蓝色电光,此时静电电压已达5~8KV;而人体因步行和移动带有的静电可高达2~10KV。
这看似微不足道的静电,轻者会引起电子设备的失灵或故障,重者会引起火灾或爆炸。
在航空业,会在火箭和卫星发射时产生意外和事故;在石化工业,会使汽油着火爆炸;在电子行业,会成为电子元器件的致命杀手……据统计,仅美国每年电子工业每年因静电放电造成的损失就可达几百亿美元以上。
作为航空器部附件修理人员,我们每天都要面对大量待修航线可更换件,而这些更换件大多都是由高集成度、高电磁灵敏度的电路板和元件组成的。
它们耐压低,面积小,集成度高,抗静电冲击能力弱,基本都属于静电放电敏感元件,我们通常称之为ESDS元件,它们一旦遇到仅几十伏的静电电压就会受到干扰或损害。
对于那些不是静电放电敏感的元件,如果遭遇几百伏甚至几千伏的静电电压也会受到不同程度的损害。
这些干扰或损害不仅给我们的修理工作增加了难度,还会增加维修成本,降低维修质量,甚至会危及飞机安全。
1对于航空器维修单位来讲,静电放电给我们带来的损害和影响主要体现在以下四个方面:(一)人体、环境或者运输过程中因摩擦产生的静电放电会对元器件造成“硬击穿”。
“硬击穿”对电子元件的损坏是致命的、不可逆转的,会给我们带来不必要的经济损失。
分析静电对电子元件的危害及其防护措施摘要:随着电子技术的不断发展,电子元件由起初的大型器件、分立器件逐渐转变为如今的小型器件、集成电路,并且向着多元化、智能化发展。
然而这样的器件却对静电非常敏感,此类器件被称之为静电敏感器件(StaticSensitiveDevice简称SSD)。
在电子器件集成度越来越高的趋势下,半导体行业通常会采用减薄器件氧化膜的厚度来减小其尺寸,与此同时器件的耐压也随之降低。
这样,半导体器件,特别是IC器件,其种类不同受静电破坏的程度也不同,甚至弱到100V的静电也会造成破坏。
那么,静电的防护与消除就变得尤为重要。
关键词:静电;电子元件;危害;防护措施一、静电对电子元器件的危害所谓静电,就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷。
当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电,而电荷分为正电荷和负电荷两种,也就说静电现象也分为正静电和负静电。
当正电荷聚集在某个物体上时就形成了正静电,当负电荷聚集在某个物体上时就形成了负静电,当带有正静电或负静电的物体与其有电位差的物体接触时就会发生电荷的转移,而产生静电放电现象。
结合以往的工作经验和当下的工作标准,认为静电对电子元器件的危害,主要是体现在以下几个方面:①静电场能使导电材料感应带电,能使绝缘材料极化带电,在小物体上产生电偶,静电场对小物体的吸引作用,正是电偶在电场中受力的结果。
静电会能吸附灰尘,同时会针对电子元器件的线路之间的阻抗,造成非常严重的改变现象。
当电子元器件长期遭受静电的影响以后,会在自身的功能方面、寿命方面,均产生特别大的破坏现象。
②静电放电的热效应会使电子元器件立即失效,受静电场力的作用,绝缘介质会发生电离,电子元器件会出现潜在失效或性能下降现象。
性能下降包括温、湿度范围减小,频率特性下降,绝缘性能下降以及寿命缩短等情况。
电子元器件受静电放电和场力作用发生潜在失效或性能下降的可能性约为90%。
③静电放电多数是高电位、强电场、瞬间大电流的过程,脉冲宽度一般是ns 或us级,脉冲可达几十安培甚至上百安培。
0引言电子技术的高速发展,集成电路的集成度越来越高,器件的尺寸相对变得越来越小,抵抗静电能力随之越来越弱。
但是器件在生产、组装、贮存及运输等过程中,可能带来的静电却越来越多。
静电放电无处不在,且其产生的高电压远远超出器件的耐压极限值,由此造成的器件可靠性问题越来越突出。
因此,研究静电损伤的作用机理及静电敏感器件的失效的原理具有十分重要的作用。
1静电1.1 静电的来源静电是一种处于静止状态的电荷。
在干燥和多风的秋天,在日常生活中,人们常常会碰到这种现象:晚上脱衣服睡觉时,黑暗中常听到噼啪的声响,而且伴有蓝光,见面握手时,手指刚一接触到对方,会突然感到指尖针刺般刺痛,令人大惊失色;早上起来梳头时,头发会经常“飘”起来,越理越乱,拉门把手、开水龙头时都会“触电”,时常发出“啪、啪、啪”的声响,这就是发生在人体的静电。
所谓静电,就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷(流动的电荷就形成了电流)。
当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电,而电荷分为正电荷和负电荷两种,也就是说静电现象也分为两种即正静电和负静电。
当正电荷聚集在某个物体上时就形成了正静电,当负电荷聚集在某个物体上时就形成了负静电,但无论是正静电还是负静电,当带静电物体接触零电位物体(接地物体)或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移,就是我们日常见到火花放电现象。
例如北方冬天天气干燥,人体容易带上静电,当接触他人或金属导电体时就会出现放电现象。
人会有触电的针刺感,夜间能看到火花,这是化纤衣物与人体摩擦人体带上正静电的原因。
通常物体上所带正负电荷相等而使物体呈电中性,因为某种原因使物体上电荷发生转移时,物体即变成带电体,所带电荷被绝缘体隔离起来不能与异性电荷相中和成为静电。
当带静电的物体与大地之间存在导电通路时,这些电荷会通过导电通路释放,会引起通路的高电阻处发生结构性损伤。
物质是由原子组成的,而原子是由原子核和核外电子组成。
电子所带的电荷是负电荷,而组成原子核的质子所带电荷是正电荷,组成原子核的中子不带电荷。
电子元件的防静电破坏措施1.静电放电静电放电(ESD)是大家熟知的电磁兼容问题,它可引起电子设备失灵或使其损坏。
当半导体器件单独放置或装入电路模块时,即使没有加电,也可能造成这些器件的永久性损坏。
对静电放电敏感的元件被称为静电放电敏感元件(ESDS)。
如果一个元件的两个针脚或更多针脚之间的电压超过元件介质的击穿强度,就会对元件造成损坏。
这是MOS器件出现故障最主要的原因。
氧化层越薄,则元件对静电放电的敏感性也越大。
故障通常表现为元件本身对电源有一定阻值的短路现象。
对于双极性元件,损坏一般发生在薄氧化层隔开的已进行金属喷镀的有源半导体区域,因此会产生泄漏严重的路径。
另一种故障是由于节点的温度超过半导体硅的熔点(1415℃)时所引起的。
静电放电脉冲的能量可以产生局部地方发热,因此出现这种机理的故障。
即使电压低于介质的击穿电压,也会发生这种故障。
一个典型的例子是,NPN型三极管发射极与基极间的击穿会使电流增益急剧降低。
器件受到静电放电的影响后,也可能不立即出现功能性的损坏。
这些受到潜在损坏的元件通常被称为“跛脚”,一旦加以使用,将会对以后发生的静电放电或传导性瞬态表现出更大的敏感性。
要密切注意元件在不易察觉的放电电压下发生的损坏,这一点非常重要。
人体有感觉的静电放电电压在3000 —5000V之间,然而,元件发生损坏时的电压仅几百伏。
静电放电的危害效应是在二十世纪七十年代开始认识到的,这是由于新技术的发展导致元件对静电放电的损坏越来越敏感。
静电放电造成的损失每年可达到几百万美元以上。
因此,许多大型的元件和设备制造厂引进专业技术以减小生产环境中的静电积累,从而使产品合格率和可靠性提高了许多。
用户根据自己的经验也懂得了防治静电放电损害的重要性。
2.如何对付静电放电?控制静电积累的第一步是要弄清楚静电荷的产生机理。
静电电压是由不同种类的物质相互接触与分离而产生。
尽管摩擦能够使电荷积累得更多,但是摩擦并不是必要的。
静电对电子元器件的危害及防护原理电子元器件按其种类不同,受静电破坏的程度也不一样,最低的100V的静电压也会对其造成破坏。
近年来随着电子元器件发展趋于集成化,因此要求相应的静电电压也在不断减弱。
人体平常所感应的静电电压在2-4KV以上,通常是由于人体的轻微动作或与绝缘物的磨擦而引起的。
也就是说,倘若我们日常生活中所带的静电电位与IC接触,那么几乎所有的IC都将被破坏,这种危险存在于任何没有采取静电防护措施的工作环境中。
静电对IC的破坏不仅体现在电子元器件的制造工序当中,而且在IC的组装、远输等过程中都会对IC产生破坏。
要解决以上问题,可以采取以下各种静电防护措施:1、操作现场静电防护。
对静电敏感器件应在防静电的工作区域内操作;2、人体静电防护。
操作人员穿戴防静电工作服、手套、工鞋、工帽、手腕带;3、储存运输过程中静电防护。
静电敏感器件的储存和运输不能在有电荷的状态下进行。
要实现上述功能,基本做法是设法减少带电物的电压,达到设计要求的安全值以内。
即要求下式中的电荷(Q)与电阻(R)要小,表电容量(C)要大。
V=I.R Q=C.V式中V:电压,Q:电荷量I:电流C:静电容量R:电阻当然电阻值也不是越低越好,特别是在大面积场所的防静电区域内必须考虑漏电等安全措施之后再进行材料的选取。
6.静电的防护一.接地接地就是直接将静电过一条线的连接泄放到大地,这是防静电措施中最直接最有效的,对于导体通常用接地的方法,如人工带防静电手腕带及工作台面接地等。
接地通过以下方法实施:①人体通过手腕带接地。
②人体通过防静电鞋(或鞋带)和防静电地板接地。
③工作台面接地。
④测试仪器,工具夹,烙铁接地。
⑤防静电地板,地垫接地。
⑥防静电周转车,箱,架尽可能接地。
⑦防静电椅接地。
二.静电屏蔽静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中,用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响,最通常的方法是用静电屏蔽袋和防静电周转箱作为保护。
产品静电防护措施讲解一、引言静电,一种在我们日常生活中无处不在的自然现象,虽然大多数情况下它并不被察觉,但对于电子产品等敏感设备来说,却可能带来严重的损害。
在微电子技术飞速发展的今天,产品静电防护显得尤为重要。
1. 静电对产品的危害静电对产品的危害主要表现在以下几个方面:首先,静电可以引起电子元器件的误动作或损坏。
当静电电压达到一定程度时,会直接击穿半导体器件,造成永久性损坏。
其次,静电会对产品的电路板造成潜在损害。
静电放电过程中产生的电磁场容易干扰电路板上敏感元件的工作,甚至引发电路短路。
此外,静电还可能导致产品外观受损。
例如,静电吸附的灰尘和杂物可能会影响产品的散热性能,甚至引发机械故障。
因此,针对产品的静电防护措施至关重要,它关系到产品的可靠性和使用寿命。
以上就是关于静电对产品的危害的简要介绍。
接下来,我们将探讨静电产生的原因及原理,以便更好地理解如何进行有效的静电防护。
二、静电产生的原因及原理1. 静电产生的原因静电是由于物体表面的电荷分布不均而产生的现象。
以下是一些常见的静电产生原因:•摩擦起电:当两种不同材料通过摩擦接触时,由于原子核对电子的束缚能力不同,导致电子从一个物体转移到另一个物体,从而产生静电。
•感应起电:当一个带电体接近一个中性导体时,导体上的电荷会重新分布,导致靠近带电体的一侧出现相反电荷,远离带电体的一侧出现同种电荷。
•电荷分离:液体或气体中的离子在电场作用下,正负离子会分离,产生静电。
•电解起电:电解质溶液中的离子在外加电压作用下,发生氧化还原反应,产生静电。
2. 静电产生的原理静电产生的本质是电荷的转移,以下是静电产生的基本原理:•原子结构:物体由原子组成,原子由带正电的原子核和围绕原子核的电子云组成。
当物体表面与其他物体接触时,电子可能从一个物体转移到另一个物体。
•电子束缚能力:不同材料对电子的束缚能力不同,束缚能力弱的材料更容易失去电子,而束缚能力强的材料更容易获得电子。
电子设备的静电危害和防护电子设备在使用和维护过程中经常遇到静电问题,静电不仅会影响到设备的正常使用,还可能对设备的性能和寿命造成损害。
因此,正确的静电防护措施非常重要。
静电危害:1. 电子元器件损坏:静电可以导致电子元器件损坏或失效,比如静电放电会使集成电路中的晶体管损坏,导致整个电路失效。
2. 数据丢失:静电放电可能导致存储介质(如硬盘、闪存)损坏,从而导致数据丢失。
3. 工作中断:在操作电子设备时,静电的放电会导致设备的故障,从而中断工作,影响工作效率。
静电防护方法:1. 环境控制:保持工作环境的湿度在30%~60%之间,减少静电的产生和积累。
可以使用加湿器或者防静电地毯来控制湿度。
2. 静电接地:将设备和工作台等导体与地面相连接,建立静电导电路径,使静电电荷能够顺利地流回地面,减轻电荷的积累。
3. 防静电工作服和鞋:防静电工作服和鞋具有导电功能,可以有效地将身体上的静电电荷导入地面,减少电荷的积累。
4. 静电脚垫:在工作台上使用静电脚垫可以防止静电产生,并提供一个可靠的接地路径,使静电电荷能够顺利地流回地面。
5. 静电消除装置:使用静电消除装置可以消除设备和工作台之间的静电电荷,从而减少静电的影响。
6. 静电吸附垫:在工作台上放置静电吸附垫可以吸附静电带电物品,减少带电物品的静电放电和对设备的损害。
静电防护措施的重要性不可忽视,尤其是在电子设备生产和维护过程中。
通过正确的静电防护和消除,可以减少静电产生和积累,降低设备故障率,延长设备的使用寿命,提高工作效率,减少损失。
同时,操作人员也应该接受相关的静电防护培训,掌握正确的操作方法,提高静电防护意识,确保安全生产。
总结起来,静电对电子设备的危害包括元器件损坏、数据丢失和工作中断等,为了有效地防止这些危害,我们可以通过环境控制、静电接地、防静电工作服和鞋、静电脚垫、静电消除装置和静电吸附垫等措施来预防和减轻静电问题的影响。
只有注意静电防护,才能保护好电子设备,确保其正常运行和使用。
电子设备的静电防护和处理方法分享引言:静电是我们在日常生活中随处可见的现象,它产生的静电放电对电子设备造成的损害是不可忽视的。
为了保护电子设备,我们需要学习静电的防护和处理方法。
本文将详细介绍电子设备的静电防护和处理方法,帮助读者更好地保护自己的电子设备。
一、静电的形成和对电子设备的危害1. 静电的形成:当两个物体由于摩擦或分离等原因带有不同的电荷时,就会形成静电。
例如,我们在冬天脱掉毛衣时,会看到静电现象,这是由于衣物与皮肤之间摩擦产生了静电。
2. 对电子设备的危害:静电放电对电子设备造成的损害是非常严重的。
静电放电会导致电子元件损坏、数据丢失甚至设备完全烧毁。
因此,我们必须采取措施来防止静电对电子设备造成的损害。
二、电子设备的静电防护方法1. 购买具有静电防护功能的设备:现今市场上有许多具有静电防护功能的电子设备可供选择。
购买这些设备可以大大降低静电产生的可能性。
2. 使用静电手腕带或防静电手套:在操作电子设备时,使用静电手腕带或防静电手套可以将人体的静电引到地面,避免静电对设备的损害。
3. 保持工作环境的湿度适宜:湿度可以减少静电的产生。
因此,保持工作环境的湿度在40%到60%之间是非常重要的。
可以通过使用加湿器来保持湿度适宜。
4. 避免穿着静电产生的衣物:一些合成纤维的衣物容易产生静电。
因此,在操作电子设备时,应尽量避免穿着这些衣物,以减少静电的产生。
三、电子设备的静电处理方法1. 使用静电地垫或静电喷雾:在操作电子设备之前,可以在操作台上放置静电地垫,或者使用静电喷雾喷洒在操作台上。
这些方法可以将静电引至地面,减少对设备的损害。
2. 使用防静电擦布擦拭设备表面:在擦拭电子设备表面时,应使用防静电擦布代替普通擦拭布。
防静电擦布可以有效地消除表面的静电,减少对设备的损害。
3. 定期清洁设备内部:积聚在设备内部的灰尘和杂质可能导致静电放电。
因此,定期清洁设备内部是非常重要的。
可以使用吹气罐或静电吸尘器清洁设备内部,以保持设备的良好工作状态。
0引言电子技术的高速发展,集成电路的集成度越来越高,器件的尺寸相对变得越来越小,抵抗静电能力随之越来越弱。
但是器件在生产、组装、贮存及运输等过程中,可能带来的静电却越来越多。
静电放电无处不在,且其产生的高电压远远超出器件的耐压极限值,由此造成的器件可靠性问题越来越突出。
因此,研究静电损伤的作用机理及静电敏感器件的失效的原理具有十分重要的作用。
1静电1.1 静电的来源静电是一种处于静止状态的电荷。
在干燥和多风的秋天,在日常生活中,人们常常会碰到这种现象:晚上脱衣服睡觉时,黑暗中常听到噼啪的声响,而且伴有蓝光,见面握手时,手指刚一接触到对方,会突然感到指尖针刺般刺痛,令人大惊失色;早上起来梳头时,头发会经常“飘”起来,越理越乱,拉门把手、开水龙头时都会“触电”,时常发出“啪、啪、啪”的声响,这就是发生在人体的静电。
所谓静电,就是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷(流动的电荷就形成了电流)。
当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电,而电荷分为正电荷和负电荷两种,也就是说静电现象也分为两种即正静电和负静电。
当正电荷聚集在某个物体上时就形成了正静电,当负电荷聚集在某个物体上时就形成了负静电,但无论是正静电还是负静电,当带静电物体接触零电位物体(接地物体)或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移,就是我们日常见到火花放电现象。
例如北方冬天天气干燥,人体容易带上静电,当接触他人或金属导电体时就会出现放电现象。
人会有触电的针刺感,夜间能看到火花,这是化纤衣物与人体摩擦人体带上正静电的原因。
通常物体上所带正负电荷相等而使物体呈电中性,因为某种原因使物体上电荷发生转移时,物体即变成带电体,所带电荷被绝缘体隔离起来不能与异性电荷相中和成为静电。
当带静电的物体与大地之间存在导电通路时,这些电荷会通过导电通路释放,会引起通路的高电阻处发生结构性损伤。
物质是由原子组成的,而原子是由原子核和核外电子组成。
电子所带的电荷是负电荷,而组成原子核的质子所带电荷是正电荷,组成原子核的中子不带电荷。
在正常状况下,一个原子的质子数与电子数相等,正负电荷平衡,所以对外表现出不带电荷的现象。
由于材料表面电荷的不平衡引起静电荷,这种电荷的不平衡产生了可以测量的电场,该电场能够影响到远处的物体,此时我们说物体具有静电。
静电放电是指在不同电势的两个物体之间静电电荷的转移。
静电的电荷量依赖于物体的大小、形状、成分、表面特征和空气湿度等。
静电产生的方法有很多。
最普通即两种物体相互摩擦而带电;导体或者电介质在静电场产生静电感应而带电,固体、流体及气体物质在相对运动、摩擦、挤压、研磨等过程中也可带电。
人在活动过程中,衣服、鞋子以及所带用具均可因摩擦或接触分离过程而产生静电。
如穿着塑料鞋在化纤地毯上行走时,人体静电电压可达近万伏。
摩擦生电是最常见的静电产生方式,当两种具有不同的电子化学势或费米能级的材料相互接触时,电子将从化学势高的材料向化学势低的材料转移。
当接触后又快速分离时,总有一部分转移出来的电子来不及返回到他们原来所在的材料,从而使化学势低的材料因电子过剩而带负电,化学势高的材料因电子不足而带正点。
实际上,只要两种不同的物体接触再分离就会有静电产生。
但由于摩擦产生的热能为电子转移提供了足够的能量,因此使静电产生作用大大增强。
当两种物体相互摩擦的时候,接触和分离几乎同时进行,是一个不断接触又分离的过程。
分离速度快、接触面积大,使得膜材所产生的静电荷比固定接触后再分离所产生的静电荷的数量要大得多。
摩擦生电主要发生在绝缘体之间,因为绝缘体不能把所产生的电荷迅速分布到物体整个表面或迅速传给它接触的物体,所以能产生相当高的静电势。
感应生电也是静电产生的一种方式。
当一个导体靠近带电体时,会受到该带电体形成的静电场的作用,在靠近带电体的导体表面感应出异种电荷,远离带电体的表面出现同种电荷。
尽管这时导体所带净电荷仍为零,但出现了局部带电区域。
显然,非导体不能通过感应产生静电。
感应生电主要发生在导体材料中。
在静电场中,充电物体的电容会随着它与另一物体的相对位置而改变。
静电电压U是根据带电体所带电荷量Q与其对地电容C而确定的,如果电荷量Q不变,当电容减小时,电压将增加,直到产生电弧放电。
当一个具有高对地电容的低电压物体远离地面时,将会产生破坏性的高电压。
这就所谓电容生电,也是静电产生的主要来源之一。
1.2 静电的危害随着科学技术的飞速发展及微电子技术的广泛应用,静电放电的电磁场效应如电磁干扰及电磁兼容性问题,已经成为一个迫切需要解决的问题。
一些电阻率很高的高分子材料如塑料,橡胶等制品的广泛应用以及现在生产过程的高效率,带来了很多静电的隐患。
静电的危害很多,它的第一种危害来源于带电体的互相作用。
在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电,如果不采取措施,将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作,使飞机变成聋子和瞎子;在印刷厂里,纸页之间的静电会使纸页粘合在一起,难以分开,给印刷带来麻烦;在制药厂里,由于静电吸引尘埃,会使药品达不到标准的纯度;在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污,形成一层尘埃的薄膜,使图像的清晰程度和亮度降低;就在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘,也是静电捣的鬼。
静电的第二大危害,是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。
漆黑的夜晚,人们脱尼龙、毛料衣服时,会发出火花和“叭叭”的响声,这对人体基本无害。
但在手术台上,电火花会引起麻醉剂的爆炸,伤害医生和病人;在煤矿,则会引起瓦斯爆炸,会导致工人死伤,矿井报废。
总之,静电危害起因于用电力和静电火花,静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸。
人们常说,防患于未然,防止产生静电的措施一般都是降低流速和流量,改造起电强烈的工艺环节,采用起电较少的设备材料等。
最简单又最可靠的办法是用导线把设备接地,这样可以把电荷引人大地,避免静电积累。
细心的乘客大概会发现;在飞机的两侧翼尖及飞机的尾部都装有放电刷,飞机着陆时,为了防止乘客下飞时被电击,飞机起落架上大都使用特制的接地轮胎或接地线;以泄放掉飞机在空中所产生的静电荷。
我们还经常看到油罐车的尾部拖一条铁链,这就是车的接地线。
适当增加工作环境的湿度,让电荷随时放出,也可以有效地消除静电。
潮湿的天气里不容易做好静电试验,就是这个道理。
科研人员研究的抗静电剂,则能很好地消除绝缘体内部的静电。
然而,任何事物都有两面性。
对于静电这一隐蔽的捣蛋鬼。
只要摸透了它的脾气,扬长避短,也能让它为人类服务。
比如,静电印花、静电喷涂、静电植绒、静电除尘和港电分选技术等,已在工业生产和生活中得到广泛应用。
静电也开始在淡化海水,喷洒农药、人工降雨、低温冷冻等许多方面大显身手,甚至在宇宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置。
静电的累积不可避免。
静电严重时会灼伤人的皮肤,各种电器电磁波和有害射线超量时会干扰人的内分泌系统。
随着人民生活水平的提高,以及环保防护意识的增强,防静电金属布的应用范围也日益扩大,防静电金属布的服装如职业装、工装、防护服日见普及,防静电金属布也因此异军突起,成为面料市场上的明星产品。
最新市场动态显示,许多发达国家的防静电布已经用于家纺用品领域,例如床上盖的、铺的、垫的都用上了防静电金属布。
2静电放电2.1 概念静电放电是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移,简称ESD。
ESD是一种常见的近场危害源,可形成高电压,强电场,瞬时大电流,并伴有强电磁辐射,形成静电放电电磁脉冲。
静电放电可引起元器件和电子设备失灵或使其损坏,当半导体器件单独放置或装入电路模块时,即使没有加电,也可能造成这些器件的永久性损坏。
ESD是影响集成电路可靠性的重要问题之一。
静电放电的能量,对传统的电子元器件的影响不大,但是对高密集程度的集成电路元器件则可能造成致命的危害,因静电电场和静电放电的电流引起失效,或者造成难以被人发现的“软击穿”现象,导致设备锁死、复位、数据丢失和不可靠而影响设备正常工作,使设备可靠性降低,甚至造成设备的损坏。
随着器件尺寸的减小,导致器件对抗外界电磁干扰的能力越来越弱,使静电放电对器件可靠性的危害变得越来越明显。
一方面,集成电路对静电放电的防护能力随着特征尺寸的减小而降低,使得CMOS器件对静电变得更加敏感,因ESD 而损伤的情形更加严重。
在同等静电保护措施下,先进的工艺容易使得ESD器件防护能力下降,就算把器件的尺寸加大,其ESD耐压值也不会被升高,同时由于器件尺寸增大导致芯片面积也增大,其对静电放电的承受能力却反而下降。
另一方面,静电放电破坏的产生多是由于人为因素所形成,但又很难避免。
电子器件或系统在制造、生产、组装、测试、存放、搬运等的过程中,静电会累积在人体、仪器、贮存设备等之中,甚至电子器件本身也会累积静电,而人们在不知情的情况下,使这个物体相互接触,因而形成放电路径,使得电子器件或系统遭到静电损伤。
2.2 静电失效模式静电放电对电子产品造成的破坏和损伤有突发性损伤和潜在性损伤两种。
1.突发性损伤它使器件的一个或多个参数突然劣化,完全失去规定功能,通常表现为开路、短路或电参数严重漂移。
器件被严重破坏,功能丧失,这种损伤通常能够在生产过程中的质检发现。
突发性损伤的主要表现:a)介质击穿b)金属互连线损伤或烧熔c)硅片局部区域熔化d)PN结损伤与热破坏短路e)扩散电阻与多晶电阻损伤f)ESD可触发CMOS集成电路内部寄生的可控硅的闩锁效应,导致器件因过大电流而烧毁2.潜在性损伤如带电体的静电势或存贮的能量较低,或ESD回路中有限流电阻存在,一次ESD不足以引起器件发生突然失效,但它会在器件内部造成一些损伤,这种损伤是积累性的,随着ESD次数的增加,器件的损伤阀值在降低,其性能在逐渐劣化,这类损伤叫潜在性失效。
它降低了器件抗静电能力。
因此器件不能进行抗静电筛选。
潜在性损伤与突发性损伤区别在于器件部分被损坏,功能尚未丧失,且在生产过程中很难检测出来,但在使用当中会使产品变得不稳定,时好时坏,因此对产品质量构成威胁。
潜在性损伤的主要表现:a)栅氧化层损伤b)栅氧化物愈合/短路c)保护回路损伤d)电荷陷阱e)PN结衰减在目前发生器件静电损伤中,潜在性损伤占据90%,突发性损伤只占10%。
也就是说绝大多数静电损伤是无法检测的,只有到了用户手里使用时才会发现。
正因为如此,静电放电被认为是电子产品质量的最大潜在威胁,静电防护也成为电子产品质量控制的一项重要内容。
2.3静电失效机理静电损伤的失效机理主要可分为:电流型损伤机理和电压型损伤机理。
1.电流型损伤机理a) PN结短路:ESD引起PN结短路是最常见的失效现象。
失效是由PN结二次击穿时产生的焦耳热导致局部温度超过铝硅共晶温度,引起合金钉穿透PN结而失效。