两种不同起电序列的材料通过摩擦、碰撞、剥离等方式,在接触又分离之后在一种物体上积聚正电荷 另一种物体上积聚等量的负电荷 从而产生了静电。
导体静电感应、压电效应、电磁辐射感应等也能产生很高的静电电压。随着工业生产和发展,新型合成材料、绝缘材料的使用越来越普遍,除了生产所需的高分子原材料外,还有如塑料的、涂漆的工作台面,塑料的水泥的地板或打蜡的木地板,木质的、塑料的、纤维的坐椅,人穿的化纤服装、尼龙袜、塑胶鞋,塑料的、橡胶的周转箱或包装材料,各种塑料的文件夹 绝缘的办公用品等等。它们在摩擦、分离过程中,不可避免地会产生静电荷,并且难以导出,聚集起来可达到很高的静电电位,一旦放电产生火花,就会成为引发事故的罪魁祸。
按照静电学上的分类 一般材料可分为三大类:
静电导体,电阻率10^6 Ω-cm
静电半导体,电阻率10^6Ω-cm ~ 10^10Ω-cm
静电绝缘体, 电阻率10^10Ω-cm
其中电阻率在电阻率 10^5Ω- cm ~ 10^9Ω-cm 的称为静电泄放体。而绝大部分合成材料的电阻率者大于10^10Ω-cm,因而是静电绝缘体。对于绝缘体而言,一旦产生静电,其本身几乎无放电的通路,使静电荷长期驻留积聚,电荷积聚到一定程度后,就可能随机放电造成危害。
在工作环境中,主要的静电源有:
人(移动静电源),人在活动时产生的静电电压从几千伏到几万伏不等。
在工作环境中,主要的静电源有:
地板、工作台面、鞋、服装、普通塑料包装袋、文件袋、泡沫包装盒、没有静电防护条件下直接插拨印制电路板、不接地电烙铁、吸锡器、绝缘材料制作的操作工具等。打印机、复印机、变压器、发电机等工作时也会产生感应静电。
人体电位 (伏)
|
电击程度
|
|
1000
|
完全无感觉
|
发出微弱的放电声
|
2000
|
手指外侧有感觉 但不疼
|
|
3000
|
有被针刺的感觉 徽疼
|
|
4000
|
有被针深刺的感觉 手指微疼
|
见到放电的微光
|
5000
|
从手掌到前腕感到疼
|
指尖延伸出微光
|
6000
|
手指感到剧疼 后腕感到沉重
|
|
7000
|
手指和手掌感到剧疼 稍有麻木感觉
|
|
8000
|
从手掌到前腕有麻木的感觉
|
|
9000
|
手腕子感到剧疼 手感到麻木沉重
|
|
10000
|
整个手感到疼 有电流过的感觉
|
|
11000
|
手指剧麻 整个手感到被强烈电击
|
|
12000
|
整个手感到被强烈地打击
|
|
随着大规模、超大规模集成电路的问世及其应用,人们逐渐发现,器件无缘无故地损坏或早期失效,是由于静电放电( ElectroStatic Discharge 简称 ESD)造成的。无论是静电电场,还是静电电流,都可能给器件造成致命的危害或潜在的损伤。
人体有感的静电放电 其电压一般约在 3000 伏以上 3000 伏以下的静电 人并无异常不适感觉 而对电子产品来说 仍具有很大的危害性 静电产生后会在周围形成静电场 会产生力学效应 放电效应及静电感应效应等几种效应 人员身体携带静电也会对其它物体放电。
在这几种效应中 静电的放电效应造成的危害最为严重 此种放电导致元器件的击穿破坏 或对系统造成破坏 无法正常运行 一般简称为 ESD 损害。
ESD 对元器件的损害后果导致 硬击穿 或 软击穿 ”
硬击穿
所谓“硬击穿”是一次性造成芯片内热二次击穿、金属喷键熔融、介质击穿、表面击穿、体积击穿等,使集成电路彻底损坏、永久性失效 当静电放电能量达到一定值时,足以引起塑劫集成电路的爆炸,使其芯片完全烧毁裸露,造成人身伤害、设备故障、耗费增加。
硬击穿特征明显,一般来说,可以在器件、组装件或插件板出厂交货之前检查出来。
软击穿
“软击穿(软失效) ”是造成器件的性能劣化或参数指标下降,但还没有完全损坏而形成隐患, 在最后质量检验中很难被发现。在使用时,静电造成的电路潜在损伤会使其参数变化、品质劣化、寿命降低,使设备运行一段时间后,随温度、时间、电压的变化,出现各种故障,不能正常工作,即“软失效”。
如果受损的芯片属于一些重要的控制系统,如网络中心控制系统、自动播出控制系统、生产调度控制中心电子作战指挥系统、自动导航系统、火箭发射控制系统等,其造成的危害有时是难以预料的,这潜在的损伤实际上具有更大危害,造成的直接和间接损失更为严重。
软击穿不易察觉,具有潜在隐蔽的特点,危害更大。
另外静电感应和静电放电时产生的电磁脉冲也有一定危害。静电放电一般产生频带为几百 KHz ~ 几十MHz 、电平高达几十毫伏的电磁脉冲干扰,可使静电敏感器件( Static Sensitive Device 简称 SSD) 破坏。
在静电危害的几种类型中,ESD 损害尤为突出,其突出特点是随机性和不易察觉性
人没有感觉到放电就已造成了静电损伤
不易被检测出来
有关资料证明,ESD 引起的器件损伤,90%为潜在性的软击穿损伤,10%为立即失效的损伤类型。