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    靜電知識及靜電防護(第一部分)
    發布時間:2020-12-24 10:11瀏覽次數:

    一、靜電的產生

    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電荷 從而產生了靜電。

    導體靜電感應、壓電效應、電磁輻射感應等也能產生很高的靜電電壓。隨著工業生產和發展,新型合成材料、絕緣材料的使用越來越普遍,除了生產所需的高分子原材料外,還有如塑料的、涂漆的工作臺面,塑料的水泥的地板或打蠟的木地板,木質的、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。它們在摩擦、分離過程中,不可避免地會產生靜電荷,并且難以導出,聚集起來可達到很高的靜電電位,一旦放電產生火花,就會成為引發事故的罪魁禍。

    按照靜電學上的分類 一般材料可分為三大類:

    靜電導體,電阻率10^6 ?-cm

    靜電半導體,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。對于絕緣體而言,一旦產生靜電,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,就可能隨機放電造成危害。

    二、靜電源

    在工作環境中,主要的靜電源有:

    人(移動靜電源),人在活動時產生的靜電電壓從幾千伏到幾萬伏不等。

    在工作環境中,主要的靜電源有:

    地板、工作臺面、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、復印機、變壓器、發電機等工作時也會產生感應靜電。

    三  人體帶電電位與靜電電擊程度

    人體電位 ()
    電擊程度
     
    1000
    完全無感覺
    發出微弱的放電聲
    2000
    手指外側有感覺  但不疼
     
    3000
    有被針刺的感覺  徽疼
     
    4000
    有被針深刺的感覺  手指微疼
    見到放電的微光
    5000
    從手掌到前腕感到疼
    指尖延伸出微光
    6000
    手指感到劇疼  后腕感到沉重
     
    7000
    手指和手掌感到劇疼  稍有麻木感覺
     
    8000
    從手掌到前腕有麻木的感覺
     
    9000
    手腕子感到劇疼  手感到麻木沉重
     
    10000
    整個手感到疼  有電流過的感覺
     
    11000
    手指劇麻  整個手感到被強烈電擊
     
    12000
    整個手感到被強烈地打擊
     
     

    四、靜電的危害

    隨著大規模、超大規模集成電路的問世及其應用,人們逐漸發現,器件無緣無故地損壞或早期失效,是由于靜電放電( ElectroStatic Discharge 簡稱 ESD)造成的。無論是靜電電場,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  而對電子產品來說 仍具有很大的危害性  靜電產生后會在周圍形成靜電場  會產生力學效應  放電效應及靜電感應效應等幾種效應 人員身體攜帶靜電也會對其它物體放電。

    在這幾種效應中 靜電的放電效應造成的危害最為嚴重  此種放電導致元器件的擊穿破壞  或對系統造成破壞 無法正常運行  一般簡稱為 ESD 損害。

    ESD 對元器件的損害后果導致 硬擊穿  或  軟擊穿 ”

    硬擊穿

    所謂“硬擊穿”是一次性造成芯片內熱二次擊穿、金屬噴鍵熔融、介質擊穿、表面擊穿、體積擊穿等,使集成電路徹底損壞、永久性失效  當靜電放電能量達到一定值時,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、設備故障、耗費增加。

    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指標下降,但還沒有完全損壞而形成隱患, 在最后質量檢驗中很難被發現。在使用時,靜電造成的電路潛在損傷會使其參數變化、品質劣化、壽命降低,使設備運行一段時間后,隨溫度、時間、電壓的變化,出現各種故障,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,如網絡中心控制系統、自動播出控制系統、生產調度控制中心電子作戰指揮系統、自動導航系統、火箭發射控制系統等,其造成的危害有時是難以預料的,這潛在的損傷實際上具有更大危害,造成的直接和間接損失更為嚴重。

    軟擊穿不易察覺,具有潛在隱蔽的特點,危害更大。

    另外靜電感應和靜電放電時產生的電磁脈沖也有一定危害。靜電放電一般產生頻帶為幾百 KHz ~ 幾十MHz 、電平高達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,其突出特點是隨機性和不易察覺性

    人沒有感覺到放電就已造成了靜電損傷

    不易被檢測出來

    有關資料證明,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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