项目八 静电防护与电子产品的工艺管理
任务引入 静电是人们非常熟悉的一种自然现象。静电的许多功 能已经应用到军工或民用产品中,如静电除尘、静电喷涂、 静电分离、静电复印等。然而,静电放电(ESD, Electro Static discharge)却又成为一种危害,造成电子产品和 设备的功能紊乱甚至部件损坏。现代半导体器件的规模越 来越大,工作电压越来越低,这也导致了半导体器件对外 界电磁干扰敏感程度也大大提高。ESD对电路引起的干扰 和它对元器件、CMOS电路及接口电路造成的
静电是人们非常熟悉的一种自然现象。静电的许多功 能已经应用到军工或民用产品中，如静电除尘、静电喷涂、 静电分离、静电复印等。然而，静电放电(ESD，ElectroStatic Discharge)却又成为一种危害，造成电子产品和 设备的功能紊乱甚至部件损坏。现代半导体器件的规模越 来越大，工作电压越来越低，这也导致了半导体器件对外 界电磁干扰敏感程度也大大提高。ESD对电路引起的干扰 和它对元器件、CMOS电路及接口电路造成的
、静电的产生和释放 静电是由不同物质接触、分离或相互摩擦而产生的。 在企业生产环境里,可能产生静电的物质或活动是常见的 例如,人在车间里工作,与塑料、上腊、涂漆的工作台面 各种木材、塑料、纤维表面的座椅以至水泥或塑料地板的 摩擦,毛料、人造纤维服装与身体的摩擦,都会产生静电 的积累;组装、加工、测试、包装、运送、修理,喷雾清 洁剂、吸锡器、烙铁、刷子、塑料袋,凡使用工具进行带 有摩擦性质的操作,甚至用抹布擦抹或用复写纸填写报表, 都是产生静电的原因。各种设备,如计算机、变压器、烤 箱,运行时也会产生电磁场和热场的变化,也能导静电
一、静电的产生和释放 静电是由不同物质接触、分离或相互摩擦而产生的。 在企业生产环境里，可能产生静电的物质或活动是常见的。 例如，人在车间里工作，与塑料、上腊、涂漆的工作台面， 各种木材、塑料、纤维表面的座椅以至水泥或塑料地板的 摩擦，毛料、人造纤维服装与身体的摩擦，都会产生静电 的积累；组装、加工、测试、包装、运送、修理，喷雾清 洁剂、吸锡器、烙铁、刷子、塑料袋，凡使用工具进行带 有摩擦性质的操作，甚至用抹布擦抹或用复写纸填写报表， 都是产生静电的原因。各种设备，如计算机、变压器、烤 箱，运行时也会产生电磁场和热场的变化，也能导致静电
二、静电的危害 静电不正常的放电,可能造成异常的高电压和瞬间 的大电流,使电子元器件的性能变坏甚至失效,也会干 扰电子产品的正常工作。 静电防护与电子产品的工艺管理静电的基本物理特 性为:吸引或排斥;与大地有电位差;会产生放电电流 这三种特性对电子组件、电子产品与设备有三种影响:
二、静电的危害 静电不正常的放电，可能造成异常的高电压和瞬间 的大电流，使电子元器件的性能变坏甚至失效，也会干 扰电子产品的正常工作。 静电防护与电子产品的工艺管理静电的基本物理特 性为：吸引或排斥；与大地有电位差；会产生放电电流。 这三种特性对电子组件、电子产品与设备有三种影响：
1.吸附尘埃 物体产生静电后,在其周围形成静电场,两个物体间 产生吸引,对重量仅为几毫克或更低的毛发、纸屑、尘埃、 纤维有非常明显的吸附作用。在现代大规模集成电路生产 中,芯片的线宽已达到0.1μm,一颗直径为几微米的尘埃 吸附在芯片上,可以造成十几根芯线之间的绝缘强度降低, 或造成短路使芯片损坏
1.吸附尘埃 物体产生静电后，在其周围形成静电场，两个物体间 产生吸引，对重量仅为几毫克或更低的毛发、纸屑、尘埃、 纤维有非常明显的吸附作用。在现代大规模集成电路生产 中，芯片的线宽已达到0.1μm，一颗直径为几微米的尘埃 吸附在芯片上，可以造成十几根芯线之间的绝缘强度降低， 或造成短路使芯片损坏
2.静电放电 当物体带上静电荷后,静电电位是很高的,当达到 约2000V时,可以向空气放电,放电电流瞬间的值可以达 几安培以上。静电放电可使集成电路芯片介质击穿 线熔断,漏电电流增大,加速老化、电性能参数改变等。 静电放电对芯片损坏具有潜在性和缓慢失效性,这种危 害性更大
2.静电放电 当物体带上静电荷后，静电电位是很高的，当达到 约2000V时，可以向空气放电，放电电流瞬间的值可以达 几安培以上。静电放电可使集成电路芯片介质击穿，芯 线熔断，漏电电流增大，加速老化、电性能参数改变等。 静电放电对芯片损坏具有潜在性和缓慢失效性，这种危 害性更大
3.静电感应 当物体置于静电场中,静电感应电位可达数千伏以上, 这样高的静电电压不但具有静电放电的危险性,而其感应 放电产生的宽频带干扰可对计算机和低电平数字电路发生 翻转效应或导致仪器(表)运行失常
3.静电感应 当物体置于静电场中，静电感应电位可达数千伏以上， 这样高的静电电压不但具有静电放电的危险性，而其感应 放电产生的宽频带干扰可对计算机和低电平数字电路发生 翻转效应或导致仪器(表)运行失常
三、静电危害的特点 静电对电子产品损害有以下几个特点 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。 2.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,但多次累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
三、静电危害的特点 静电对电子产品损害有以下几个特点： 1.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。 2.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，但多次累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
3.随机性 电子组件什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么 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 4.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髙精密仪器。即使如此, 有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区 别,使人误把静电损伤失效当作其他失效
3.随机性 电子组件什么情况下会遭受静电破坏呢？可以这么 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。 4.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他原因造成的损伤加以区 别，使人误把静电损伤失效当作其他失效
四、静电放电敏感器件 静电放电敏感器件(简称ESDS器件或SSD器件),是在 日常操作、试验和运输中容易遭受静电场或静电放电所 损害的分立器件、集成电路或组件,SSD器件可以被几十 伏的静电损坏。常见的SSD器件有:微波器件(肖特基势 垒二极管、点接触二极管和其他工作频率大于1GHz的检 波二极管)、离散型M0S场效应晶体管、声表面波(SAW)器 件、结型场效应晶体管、电荷耦合器件(C∽DS)、精密稳 压二极管、运算放大器、薄膜电阻器、集成电路、使用1 级元器件的混合电路、超高速集成电路
四、静电放电敏感器件 静电放电敏感器件(简称ESDS器件或SSD器件)，是在 日常操作、试验和运输中容易遭受静电场或静电放电所 损害的分立器件、集成电路或组件，SSD器件可以被几十 伏的静电损坏。常见的SSD器件有：微波器件(肖特基势 垒二极管、点接触二极管和其他工作频率大于1GHz的检 波二极管)、离散型MOS场效应晶体管、声表面波(SAW)器 件、结型场效应晶体管、电荷耦合器件(CCDS)、精密稳 压二极管、运算放大器、薄膜电阻器、集成电路、使用1 级元器件的混合电路、超高速集成电路