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靜電放電(ESD)的危害

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來(lái)源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):107
核心提示:
靜電放電(electronstatic discharge,ESD)通常也指對(duì)靜電放電的防護(hù)。靜電和靜電放電在我們的日常生活中無(wú)處不見(jiàn),但對(duì)電子器件來(lái)說(shuō),一次我們無(wú)法察覺(jué)的輕微靜電放電就可能對(duì)其造成嚴(yán)重的損傷。電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,已經(jīng)讓電子產(chǎn)品的功能越來(lái)越強(qiáng)大,體積卻越來(lái)越小,但這都是以電子元器件的靜電敏感度越來(lái)越高為代價(jià)的。這是因?yàn),高的集成度意味著單元線路會(huì)越來(lái)越窄,耐受靜電放電的能力越來(lái)越差,此外大量新發(fā)展起來(lái)的特種器件所使用的材料也都是靜電敏感材料,從而讓電子元器件,特別是半導(dǎo)體材料器件對(duì)于生產(chǎn)、組裝和維修等過(guò)程環(huán)境的靜電控制要求越來(lái)越高。但另外一方面,在電子產(chǎn)品生產(chǎn)、使用和維修等環(huán)境中,又會(huì)大量使用容易產(chǎn)生靜電的各種高分子材料,這無(wú)疑給電子產(chǎn)品的靜電防護(hù)帶來(lái)了更多的難題和挑戰(zhàn)。靜電放電對(duì)電子產(chǎn)品造成的破壞和損傷有突發(fā)性損傷和潛在性損傷兩種。所謂突發(fā)性損傷,指的是器件被嚴(yán)重?fù)p壞,功能喪失。這種損傷通常能夠在生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量檢測(cè)中能夠發(fā)現(xiàn),因此給工廠帶來(lái)的主要是返工維修的成本。而潛在性損傷指的是器件部分被損,功能尚未喪失,且在生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)中不能發(fā)現(xiàn),但在使用當(dāng)中會(huì)使產(chǎn)品變得不穩(wěn)定,時(shí)好時(shí)壞,因而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量構(gòu)成更大的危害。這兩種損傷中,潛在性失效占據(jù)了90,突發(fā)性失效只占10。也就是說(shuō)90的靜電損傷是沒(méi)辦法檢測(cè)到,只有到了用戶手里使用時(shí)才會(huì)發(fā)現(xiàn)。手機(jī)出現(xiàn)的經(jīng)常死機(jī)、自動(dòng)關(guān)機(jī)占、話音質(zhì)量差、雜音大、信號(hào)時(shí)好時(shí)差、按鍵出錯(cuò)等問(wèn)題有絕大多數(shù)與靜電損傷相關(guān)。也因?yàn)檫@一點(diǎn),靜電放電被認(rèn)為是電子產(chǎn)品質(zhì)量最大的潛在殺手,靜電防護(hù)也成為電子產(chǎn)品質(zhì)量控制的一項(xiàng)重要內(nèi)容。而國(guó)內(nèi)外品牌手機(jī)使用時(shí)穩(wěn)定性的差異也基本上反映了他們?cè)陟o電防護(hù)及產(chǎn)品的防靜電設(shè)計(jì)上的差異。實(shí)際上電子行業(yè)對(duì)靜電的關(guān)注由來(lái)已久,從電子產(chǎn)品特別是晶體管一出現(xiàn),這一問(wèn)題已經(jīng)開(kāi)始為各企業(yè)及各國(guó)所認(rèn)識(shí)和重視。對(duì)于靜電及靜電防護(hù)的研究也逐步演變?yōu)橐粋(gè)新的邊緣學(xué)科,形成了現(xiàn)代靜電工程學(xué)和靜電防護(hù)工程學(xué),包含在其中的靜電起電原理、靜電放電模型、靜電作用機(jī)理、靜電危害及其防護(hù)以及與其相關(guān)的靜電測(cè)試技術(shù)都得到了快速的發(fā)展。盡管人類發(fā)現(xiàn)靜電已經(jīng)有數(shù)千年的歷史,但對(duì)于電子行業(yè)來(lái)講,靜電防護(hù)遠(yuǎn)非想象的那么簡(jiǎn)單。這是因?yàn)椋旱谝,生產(chǎn)工藝中材料和物品的復(fù)雜性電子產(chǎn)品的制造從元器件生產(chǎn)到組裝,再到使用維修的過(guò)程中會(huì)使用半導(dǎo)體、金屬、各種封裝材料、線路板基材、機(jī)殼、機(jī)座等多種原料,而生產(chǎn)設(shè)備、操作工具、操作環(huán)境、包裝容器等又會(huì)使得有可能與電子器件相接觸的物品和材料更加繁多。材料之間的接觸分離、摩擦、感應(yīng)等都會(huì)產(chǎn)生靜電,而且這些物品當(dāng)中有又相當(dāng)多使用的是靜電容易產(chǎn)生不易消除的高分子絕緣材料,這些都無(wú)疑會(huì)增加電子產(chǎn)品靜電損傷的風(fēng)險(xiǎn)和靜電防護(hù)的難度。第二,電子產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)多,任何一個(gè)環(huán)節(jié)的閃失都會(huì)造成靜電防護(hù)的失敗電子產(chǎn)品制造過(guò)程,從半導(dǎo)體材料到最終的組裝要經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體制造、晶片、裝片、固定、鍵合、封裝、電路板制作、貼裝焊接、插接、裝配、測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)經(jīng)歷各環(huán)節(jié)不同廠家數(shù)百個(gè)工序,任何一個(gè)環(huán)節(jié)上的靜電都可能對(duì)器件造成損傷。一旦哪一個(gè)環(huán)節(jié)的靜電保護(hù)不夠就意味最終產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題。而全過(guò)程系統(tǒng)化地控制靜電也是電子行業(yè)靜電防護(hù)的一個(gè)重要特點(diǎn)。第三,生產(chǎn)中人員因素會(huì)增加靜電防護(hù)的難度盡管現(xiàn)代電子產(chǎn)品生產(chǎn)自動(dòng)化程度越來(lái)越高,但在整個(gè)制造過(guò)程離開(kāi)人員操作是不可能的。相比機(jī)器設(shè)備人的活動(dòng)要復(fù)雜的多,人對(duì)器件的操作要復(fù)雜的多,因而人體靜電的防護(hù)要比設(shè)備和環(huán)境要復(fù)雜的多。同時(shí),人作為生產(chǎn)的主宰,人員防靜電的意識(shí)和靜電防護(hù)的操作水平會(huì)最終決定靜電防護(hù)是否有效。這些都會(huì)增加靜電防護(hù)的難度。第四,器件越來(lái)越敏感,要求越來(lái)越嚴(yán)格電子技術(shù)的進(jìn)步可以說(shuō)是集成化的提高和新的半導(dǎo)體材料的使用,集成化的提高意味著器件耐受靜電擊穿的能力的降低。當(dāng)今集成電路的最小線寬已經(jīng)降到了45nm這意味著按照10MV/CM計(jì)算的理論耐擊穿能力只有45V,可能只是我們彎腰撿起一片紙張時(shí)產(chǎn)生的靜電壓的1/20,而另一些領(lǐng)域,如硬盤(pán)行業(yè)中的生產(chǎn)對(duì)靜電控制的要求已經(jīng)降到5V以下,這些必定對(duì)于靜電防護(hù)提出了新的挑戰(zhàn)。 ANSI/ESD S20.20是美國(guó)靜電放電協(xié)會(huì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中靜電防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn),是目前國(guó)際上電子行業(yè)靜電防護(hù)的最權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn),也是唯一可以認(rèn)證的靜電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)通過(guò)ANSI/ESD S20.20認(rèn)證,說(shuō)明靜電在該企業(yè)在生產(chǎn)當(dāng)中得到了嚴(yán)格的控制,從而保證了產(chǎn)品的品質(zhì),保證了產(chǎn)品的可靠性。
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