兩種不同起電序列的材料通過摩擦、碰撞、剝離等方式,在接觸又分離之后在一種物體上積聚正電荷 另一種物體上積聚等量的負(fù)電荷 從而產(chǎn)生了靜電。
導(dǎo)體靜電感應(yīng)、壓電效應(yīng)、電磁輻射感應(yīng)等也能產(chǎn)生很高的靜電電壓。隨著工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展,新型合成材料、絕緣材料的使用越來越普遍,除了生產(chǎn)所需的高分子原材料外,還有如塑料的、涂漆的工作臺(tái)面,塑料的水泥的地板或打蠟的木地板,木質(zhì)的、塑料的、纖維的坐椅,人穿的化纖服裝、尼龍襪、塑膠鞋,塑料的、橡膠的周轉(zhuǎn)箱或包裝材料,各種塑料的文件夾 絕緣的辦公用品等等。它們?cè)谀Σ痢⒎蛛x過程中,不可避免地會(huì)產(chǎn)生靜電荷,并且難以導(dǎo)出,聚集起來可達(dá)到很高的靜電電位,一旦放電產(chǎn)生火花,就會(huì)成為引發(fā)事故的罪魁禍。
按照靜電學(xué)上的分類 一般材料可分為三大類:
靜電導(dǎo)體,電阻率10^6 ?-cm
靜電半導(dǎo)體,電阻率10^6?-cm ~ 10^10?-cm
靜電絕緣體, 電阻率10^10?-cm
其中電阻率在電阻率 10^5?- cm ~ 10^9?-cm 的稱為靜電泄放體。而絕大部分合成材料的電阻率者大于10^10?-cm,因而是靜電絕緣體。對(duì)于絕緣體而言,一旦產(chǎn)生靜電,其本身幾乎無放電的通路,使靜電荷長期駐留積聚,電荷積聚到一定程度后,就可能隨機(jī)放電造成危害。
在工作環(huán)境中,主要的靜電源有:
人(移動(dòng)靜電源),人在活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的靜電電壓從幾千伏到幾萬伏不等。
在工作環(huán)境中,主要的靜電源有:
地板、工作臺(tái)面、鞋、服裝、普通塑料包裝袋、文件袋、泡沫包裝盒、沒有靜電防護(hù)條件下直接插撥印制電路板、不接地電烙鐵、吸錫器、絕緣材料制作的操作工具等。打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、變壓器、發(fā)電機(jī)等工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)靜電。
人體電位 (伏)
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電擊程度
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1000
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完全無感覺
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發(fā)出微弱的放電聲
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2000
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手指外側(cè)有感覺 但不疼
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3000
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有被針刺的感覺 徽疼
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4000
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有被針深刺的感覺 手指微疼
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見到放電的微光
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5000
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從手掌到前腕感到疼
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指尖延伸出微光
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6000
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手指感到劇疼 后腕感到沉重
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7000
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手指和手掌感到劇疼 稍有麻木感覺
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8000
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從手掌到前腕有麻木的感覺
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9000
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手腕子感到劇疼 手感到麻木沉重
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10000
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整個(gè)手感到疼 有電流過的感覺
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11000
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手指劇麻 整個(gè)手感到被強(qiáng)烈電擊
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12000
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整個(gè)手感到被強(qiáng)烈地打擊
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隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的問世及其應(yīng)用,人們逐漸發(fā)現(xiàn),器件無緣無故地?fù)p壞或早期失效,是由于靜電放電( ElectroStatic Discharge 簡稱 ESD)造成的。無論是靜電電場(chǎng),還是靜電電流,都可能給器件造成致命的危害或潛在的損傷。
人體有感的靜電放電 其電壓一般約在 3000 伏以上 3000 伏以下的靜電 人并無異常不適感覺 而對(duì)電子產(chǎn)品來說 仍具有很大的危害性 靜電產(chǎn)生后會(huì)在周圍形成靜電場(chǎng) 會(huì)產(chǎn)生力學(xué)效應(yīng) 放電效應(yīng)及靜電感應(yīng)效應(yīng)等幾種效應(yīng) 人員身體攜帶靜電也會(huì)對(duì)其它物體放電。
在這幾種效應(yīng)中 靜電的放電效應(yīng)造成的危害最為嚴(yán)重 此種放電導(dǎo)致元器件的擊穿破壞 或?qū)ο到y(tǒng)造成破壞 無法正常運(yùn)行 一般簡稱為 ESD 損害。
ESD 對(duì)元器件的損害后果導(dǎo)致 硬擊穿 或 軟擊穿 ”
硬擊穿
所謂“硬擊穿”是一次性造成芯片內(nèi)熱二次擊穿、金屬噴鍵熔融、介質(zhì)擊穿、表面擊穿、體積擊穿等,使集成電路徹底損壞、永久性失效 當(dāng)靜電放電能量達(dá)到一定值時(shí),足以引起塑劫集成電路的爆炸,使其芯片完全燒毀裸露,造成人身傷害、設(shè)備故障、耗費(fèi)增加。
硬擊穿特征明顯,一般來說,可以在器件、組裝件或插件板出廠交貨之前檢查出來。
軟擊穿
“軟擊穿(軟失效) ”是造成器件的性能劣化或參數(shù)指標(biāo)下降,但還沒有完全損壞而形成隱患, 在最后質(zhì)量檢驗(yàn)中很難被發(fā)現(xiàn)。在使用時(shí),靜電造成的電路潛在損傷會(huì)使其參數(shù)變化、品質(zhì)劣化、壽命降低,使設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后,隨溫度、時(shí)間、電壓的變化,出現(xiàn)各種故障,不能正常工作,即“軟失效”。
如果受損的芯片屬于一些重要的控制系統(tǒng),如網(wǎng)絡(luò)中心控制系統(tǒng)、自動(dòng)播出控制系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度控制中心電子作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、火箭發(fā)射控制系統(tǒng)等,其造成的危害有時(shí)是難以預(yù)料的,這潛在的損傷實(shí)際上具有更大危害,造成的直接和間接損失更為嚴(yán)重。
軟擊穿不易察覺,具有潛在隱蔽的特點(diǎn),危害更大。
另外靜電感應(yīng)和靜電放電時(shí)產(chǎn)生的電磁脈沖也有一定危害。靜電放電一般產(chǎn)生頻帶為幾百 KHz ~ 幾十MHz 、電平高達(dá)幾十毫伏的電磁脈沖干擾,可使靜電敏感器件( Static Sensitive Device 簡稱 SSD) 破壞。
在靜電危害的幾種類型中,ESD 損害尤為突出,其突出特點(diǎn)是隨機(jī)性和不易察覺性
人沒有感覺到放電就已造成了靜電損傷
不易被檢測(cè)出來
有關(guān)資料證明,ESD 引起的器件損傷,90%為潛在性的軟擊穿損傷,10%為立即失效的損傷類型。
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