ESD防静电常识.doc
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一﹑ESD常识﹕
1. ESD简介﹕
ESD(Electro Static Discharge)即” 静电放电”的意思﹐是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生与衰减﹑静电放电模型﹑静电放电效应﹐如电流热(火花)效应(如静电引起的着火与爆炸)和电磁效应(如电磁干扰)等的学科。随着科学技术的飞速发展﹑微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂﹐对静电放电的电磁场效应﹐如电磁干扰(EM1)及电磁兼容性(EMC)问题越来越重视。
2. 静电的产生﹕
物质是由分子组成﹐分子由原子组成﹐原子由带负电的电子和带正电的质子组成。
在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原子而侵入其它的原子B,A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。(如图所示﹕)
造成不平衡电子分布的原因是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)。
------- 常见的静电产生方式有以下几种﹕
A “接触分离”起电﹕任何两个不同材质的物体接触后再分离﹐会因外力(如动能﹑位能﹑热能﹑化学能等)作用造成两个物体正负电荷分布不平衡﹐即产生静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的”接触分离”起电﹐在日常生活中脱衣服产生的静电也是”接触分离”起电。固体﹑液体甚至气体都会因接触分离而带上静电﹔我们的周围环境甚至我们的身上都带有不同程度的静电﹐当静电累积到一定程度时就会发生放电。
------摩擦起电实质上也是接触分离起电。在日常生活﹐各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电,如工作桌面﹑地板﹑椅子﹑衣服﹑卷宗﹑包装材料﹑流动空气等。
B 感应起电﹕
当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电﹔
当物体A与C发生放电时会造成C与B之间放电﹔
若C与B之间不发生放电,则C会带上剩余的电荷。
C 起电方式还有﹕热电和压电起电﹑亥姆霍兹层﹑喷射起电等。
-------人体是最为常见的静电源:人在行走,站起等活动中都会产生静电,因此人体的静电防犯是最为重要的。
3. 静电对电子工业的危害
3-1静电时时刻刻存在﹐对静电的认识经历了以下过程﹕
40—50年代很少有静电问题﹐因为那时是晶体三级管和晶体二极体﹐而所产生静电也不如现在普遍存在。
60年代﹐随着对静电非常敏感的MOS器件的出现﹐静电问题也显得更加明显。
70年代静电问题越来越严重。
80—90年代﹐随着积体电路的密度越来越大﹐一方面其二氧化硅膜的厚度越来越薄(微米—纳米)﹐其承受的静电电压越来越低﹔另一方面﹐产生和积累静电的材料如塑料﹑橡胶等大量使用﹐使得静电越来越普遍存在﹐仅美国电子工业每年因静电造成的损失达几百亿美元﹐因此静电防护已成为电子工业的隐形杀手﹐是电子工业普遍存在的”硬病毒”﹐在某个时刻内外因条件具备时就要发作。
目前静电造成的危害越来越广泛和突出﹕随着工业生产的高速发展以及高分子材料的迅速推广应用﹐一方面﹐一些电阻率很高的高分子材料如塑料﹑橡胶等的制品的广泛应用以及现代生产过程的高速化﹐使得静电能积累到很高的程度﹐另一方面﹐静电敏感材料的生产和使用(如轻质油品﹑火药﹑固态电子器件等)。使得静电造成的危害越来越广泛和突出﹐如在航天工业﹐静电放电造成火箭和卫星发射失败﹐干扰航天飞行器的运行﹔在石化工业引起的火灾爆炸事故。
3-2静电对电子工业危害很大﹐对电子产品的损害具有隐蔽性﹑潜在性﹑随机性和复杂性等特点﹕
隐蔽性﹕ 人体不能直接感知静电﹐除非发生静电放电﹐但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉﹐这是因为人体感知的静电放电电压为2—3KV﹐所以静电具有隐蔽性。
潜在性﹕ 有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降﹐但多次加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。
随机性﹕ 电子组件什幺时候会遭受静电破坏呢?可以这幺说﹐从一个组件产生以后﹐一直到它损坏以前﹐所有的过程都受到静电的威胁﹐而这些静电的产生也具有随机性。其损坏也具有随机性。
复杂性﹕ 静电放电损伤的失效分析工作﹐因电子产品的精﹑细﹑微小的结构特点而费时﹑费事﹑费钱﹐要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此﹐有些静电损伤现象也难以与其它原因造成的损伤加以区别﹐使人误把静电损伤失效当作其它失效。这在对静电放电损害未充分识别之前﹐常常归因于早期失效或情况不明的失效。从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。
3-3.静电对电子产品损害的几种形式﹕
静电的基本物理特性为﹕吸引或排斥﹑与大地有电位
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