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文章詳情
防靜電的作用和意義
日期：2025-10-02 07:29
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摘要：
防靜電的作用和意義
為什么要在制造過程中采取防靜電控制措施？我們從以下三個(gè)方面來說明。
1 多數(shù)電子元器件是靜電敏感器件
多數(shù)未采取保護(hù)措施的元器件靜電放電敏感度都是很低，很多在幾百伏的范圍，如MOS單管在100-200V之間，GaAsFET在100－300V之間，而且這些單管是不能增加保護(hù)電路的；一些電路尤其是
1 多數(shù)電子元器件是靜電敏感器件
多數(shù)未采取保護(hù)措施的元器件靜電放電敏感度都是很低，很多在幾百伏的范圍，如MOS單管在100-200V之間，GaAsFET在100－300V之間，而且這些單管是不能增加保護(hù)電路的；一些電路尤其是
CMOS IC采取了靜電保護(hù)設(shè)計(jì)，可雖然以明顯的提高抗ESD水平，但大多數(shù)也只能達(dá)到2000－4000V，而在實(shí)際環(huán)境中產(chǎn)生的靜電電壓則可能達(dá)到上萬伏（如第1章的表1.4和表1.6。因此，沒有防護(hù)的元器件很容易受到靜電損傷。而且隨著元器件尺寸的越來減小，這種損傷就會越來越多。所以我們說，絕大多數(shù)元器件是靜電敏感器件，需要在制造、運(yùn)輸和使用過程中采取防靜電保護(hù)措施。表2.1列出了一些沒有靜電保護(hù)設(shè)計(jì)器件的靜電放電敏感度。
2 靜電對電子行業(yè)造成的損失很大
電子行業(yè)如微電子、光電子的制造和使用廠商因?yàn)殪o電造成的損失和危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。據(jù)美國1988年的報(bào)道，它們的電子行業(yè)中，由于ESD的影響，每年的損失達(dá)50億美元之多；據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，它們不合格的電子器件中有45％是由于靜電而引起的；我國每年因靜電危害造成的損失也至少有幾千萬。美國Ti公司對某一年對客戶失效器件原因進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，從中可以看到由EOS/ESD引起的失效占總數(shù)的47%；圖1.2是美國半導(dǎo)體可靠性新聞對1993年從制造商、測試方和使用現(xiàn)場得到的3400例失效案例進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，從中可以看到,EOS/ESD造成的失效也達(dá)到20%。而圖2.3是一個(gè)CMOS器件和一個(gè)雙極型器件在受到ESD損傷后芯片內(nèi)部的相貌像。
ESD對電子元器件的危害還表現(xiàn)在它的潛在性。即器件在受到ESD應(yīng)力后并不馬上失效，而會在使用過程中逐漸退化或突然失效。這時(shí)的器件是“帶傷工作”。這是人們對靜電危害認(rèn)識不夠的一個(gè)主要原因。實(shí)際上，靜電放電對元器件損傷的潛在性和累積效應(yīng)會嚴(yán)重地影響元器件的使用可靠性。由于潛在損傷的器件無法鑒別和剔除，一旦在上機(jī)應(yīng)用時(shí)失效，造成的損失就更大。而避免或減少這種損失的*好辦法就是采取靜電防護(hù)措施，使元器件避免靜電放電的危害。
圖2.4是一個(gè)器件受到ESD潛在損傷的例子，器件的功能沒有失效，只是某個(gè)管腳的I-V特性發(fā)生了一些變化。
對一種型號的兩組CMOSIC進(jìn)行過可靠性對比試驗(yàn)。一組是經(jīng)歷過低于其失效閾值較多電壓的ESD試驗(yàn)而功能完全正常的樣品，另一組是未經(jīng)過任何試驗(yàn)的良品。壽命試驗(yàn)的結(jié)果是前者的中位壽命（累積失效率為50％的壽命）低于后者2個(gè)量級以上。這充分說明了ESD潛在損傷對器件可靠性的影響。
3國內(nèi)外企業(yè)的狀況法。美軍標(biāo)883E“微電路試驗(yàn)方法”中關(guān)于ESD等級評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)已先后7次修訂，現(xiàn)在已是3015.7版，而且很多標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定**微電路必須達(dá)到2kV的ESD等級。美國多數(shù)主要的電子制造商在八十年代初已經(jīng)建立了他們的ESD組織機(jī)構(gòu)，專門負(fù)責(zé)ESD方面的工作，主要有防靜電設(shè)計(jì)、靜電檢測、靜電防護(hù)以及管理、培訓(xùn)等。
與國際上發(fā)達(dá)國家相比，我國在這方面的工作起步要晚很多，差距也較大。直到*近幾年才真正重視和發(fā)展起來。東莞佳創(chuàng)公司專業(yè)于靜電的防護(hù)及提供防靜電產(chǎn)品。在**方面，如修改版的國軍標(biāo)GJB548A-96和國軍標(biāo)128A－97分別增加了對微電路和分立器件的靜電放電敏感度分類要求；并要求貫徹國標(biāo)的產(chǎn)品必須給出ESDS的值；在民品方面，合資和獨(dú)資企業(yè)的狀況較好，起步較早，大多參照國外企業(yè)的做法，在抗ESD設(shè)計(jì)和靜電防護(hù)方面都達(dá)到了較高的水平，而其它民品企業(yè)也已經(jīng)意識到靜電問題重要性，并在產(chǎn)品的抗靜電設(shè)計(jì)和生產(chǎn)線的靜電防護(hù)方面投入人員和資金，取得了很好的效果。雖然國內(nèi)企業(yè)正在逐步改進(jìn)，但仍然存在不小的差距。舉例來說，如**CMOS電路還未提出的要求；有些生產(chǎn)線豪華裝修，但無防靜電措施；從業(yè)人員缺乏關(guān)于ESD的上崗培訓(xùn)等。
電子行業(yè)如微電子、光電子的制造和使用廠商因?yàn)殪o電造成的損失和危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。據(jù)美國1988年的報(bào)道，它們的電子行業(yè)中，由于ESD的影響，每年的損失達(dá)50億美元之多；據(jù)日本統(tǒng)計(jì)，它們不合格的電子器件中有45％是由于靜電而引起的；我國每年因靜電危害造成的損失也至少有幾千萬。美國Ti公司對某一年對客戶失效器件原因進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，從中可以看到由EOS/ESD引起的失效占總數(shù)的47%；圖1.2是美國半導(dǎo)體可靠性新聞對1993年從制造商、測試方和使用現(xiàn)場得到的3400例失效案例進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，從中可以看到,EOS/ESD造成的失效也達(dá)到20%。而圖2.3是一個(gè)CMOS器件和一個(gè)雙極型器件在受到ESD損傷后芯片內(nèi)部的相貌像。
ESD對電子元器件的危害還表現(xiàn)在它的潛在性。即器件在受到ESD應(yīng)力后并不馬上失效，而會在使用過程中逐漸退化或突然失效。這時(shí)的器件是“帶傷工作”。這是人們對靜電危害認(rèn)識不夠的一個(gè)主要原因。實(shí)際上，靜電放電對元器件損傷的潛在性和累積效應(yīng)會嚴(yán)重地影響元器件的使用可靠性。由于潛在損傷的器件無法鑒別和剔除，一旦在上機(jī)應(yīng)用時(shí)失效，造成的損失就更大。而避免或減少這種損失的*好辦法就是采取靜電防護(hù)措施，使元器件避免靜電放電的危害。
圖2.4是一個(gè)器件受到ESD潛在損傷的例子，器件的功能沒有失效，只是某個(gè)管腳的I-V特性發(fā)生了一些變化。
對一種型號的兩組CMOSIC進(jìn)行過可靠性對比試驗(yàn)。一組是經(jīng)歷過低于其失效閾值較多電壓的ESD試驗(yàn)而功能完全正常的樣品，另一組是未經(jīng)過任何試驗(yàn)的良品。壽命試驗(yàn)的結(jié)果是前者的中位壽命（累積失效率為50％的壽命）低于后者2個(gè)量級以上。這充分說明了ESD潛在損傷對器件可靠性的影響。
3國內(nèi)外企業(yè)的狀況法。美軍標(biāo)883E“微電路試驗(yàn)方法”中關(guān)于ESD等級評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)已先后7次修訂，現(xiàn)在已是3015.7版，而且很多標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定**微電路必須達(dá)到2kV的ESD等級。美國多數(shù)主要的電子制造商在八十年代初已經(jīng)建立了他們的ESD組織機(jī)構(gòu)，專門負(fù)責(zé)ESD方面的工作，主要有防靜電設(shè)計(jì)、靜電檢測、靜電防護(hù)以及管理、培訓(xùn)等。
與國際上發(fā)達(dá)國家相比，我國在這方面的工作起步要晚很多，差距也較大。直到*近幾年才真正重視和發(fā)展起來。東莞佳創(chuàng)公司專業(yè)于靜電的防護(hù)及提供防靜電產(chǎn)品。在**方面，如修改版的國軍標(biāo)GJB548A-96和國軍標(biāo)128A－97分別增加了對微電路和分立器件的靜電放電敏感度分類要求；并要求貫徹國標(biāo)的產(chǎn)品必須給出ESDS的值；在民品方面，合資和獨(dú)資企業(yè)的狀況較好，起步較早，大多參照國外企業(yè)的做法，在抗ESD設(shè)計(jì)和靜電防護(hù)方面都達(dá)到了較高的水平，而其它民品企業(yè)也已經(jīng)意識到靜電問題重要性，并在產(chǎn)品的抗靜電設(shè)計(jì)和生產(chǎn)線的靜電防護(hù)方面投入人員和資金，取得了很好的效果。雖然國內(nèi)企業(yè)正在逐步改進(jìn)，但仍然存在不小的差距。舉例來說，如**CMOS電路還未提出的要求；有些生產(chǎn)線豪華裝修，但無防靜電措施；從業(yè)人員缺乏關(guān)于ESD的上崗培訓(xùn)等。
