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防靜電知識講座2

日期：2025-09-30 18:36

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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，一方面其二氧化硅膜的厚度越來越薄(微米－納米），其承受的靜電電壓越來越低，另一方面，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），對電子產器造成干擾甚至損壞（電磁干擾)。

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后的性能沒有明顯的下降，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

電子元件甚么情況下會遭受靜電破壞呢?可以這么說，從一個元件產生以后，一直到它損壞以前，所有的過程都受到靜電的威脅，而這些靜電的產生也具有隨機動性性。其損壞也具有隨機動性性。

4. 復雜性

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，要求較高的技術并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別，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，常常歸因于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復雜性。

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于靜電放電的電磁輻射或靜電放電電磁脈沖（ESD EMP）對電子設備造成的電磁干擾引發的各種事故。

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面向外擴散，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.元件制造過程

在這個過程，包含制造，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.設備制造過程

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。

為什么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于人們沒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后沒有明顯的界限，把元件安裝在PCB上以后再檢測，結果出現很多問題，分析也相當困難。特別是潛在損壞，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后，電子產品的可靠性明顯下降

靜電是即古老又年輕的學科

任何物質接觸分離后都會產生靜電

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、復雜性

靜電也可以利用。

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