談電子設備靜電防護
科技專論
作者：趙德峰
【摘 要】靜電放電對人體的影響似乎並不明顯，但在電子元件的生產過程中，或在電子產品的安裝、調試及檢驗過程中如不消除靜電，將會影響生產或降低產品質量。尤其是半導體器件和微電路生產行業，由於靜電放電更會引起器件失效。
【關鍵詞】電子；設備；靜電；防護
人們對這種靜電放電現象已經習慣，盡管它有時給人們帶來不適，但這一切對人體來說並沒有產生什麼直接的危害。但對於電子設備而言就不同了，半導體器件的高密度、高增益對靜電放電越來越敏感，MOS電路的擊穿僅為100V，而新的器件僅為30V左右。靜電放電的危害性及靜電防護的重要性，在現代電子製造業越來越被人們所重視。事實上，與靜電放電有關的損害給世界的電子製造工業帶來每年數十億美元的損失。
1.靜電在電子設備裝接過程中的危害
1.1人在地毯上行走、在工作台上工作、操作普通材料等活動都會產生上千伏的靜電。如果靜電電壓的聚集產生火花放電，電子元件、印製電路板組件和其他電子組件會受到破壞或損壞。
1.2隨著科學技術的飛速發展，電子、通信、航天航空等高新產業迅速崛起，需求的電子儀器儀表和設備等電子產品日趨小型化、多功能及智能化，高密度集成電路已成為不可缺少的器件。這種器件具有線間距短、線細、集成度高、運算速度快、低功率、低耐壓和輸入阻抗高的特點，因而導致這類器件對靜電越來越敏感。靜電放電的能量對傳統的電子元器件的影響甚微，人們不易覺察，但是這些高密度集成電路器件，不論是MOS器件，還是雙極型器件都可能因靜電電場和ESD電流而導致“硬擊穿”或“軟擊穿”。“硬擊穿”會一次性造成芯片內熱二次擊穿、金屬噴鍵熔融、介質擊穿、表麵擊穿、體積擊穿等，使集成電路徹底損壞、永久性失效；“軟擊穿”則可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，在最後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後，隨溫度、時間、電壓的變化出現各種故障，不能正常工作，給整機留下潛在的隱患，直接影響著電子產品的質量、壽命、可靠性和經濟性。
2.防靜電解決方案
2.1靜電防護材料的種類
靜電防護材料通常有3種，即靜電屏蔽材料、抗靜電材料和靜電消散材料。靜電屏蔽材料可防止靜電釋放後穿透包裝進入組件引起的損害。抗靜電材料可作為SSD器件廉價的中轉包裝或暫存使用。抗靜電材料在使用中本身不產生電荷。但是，如果發生了靜電釋放，靜電能穿透包裝進入組件，導致SSD元件的EOS/ESD損害。靜電消散材料具有足夠的傳導性，使電荷能通過其表麵消散。離開EOS/ESD防護工作區域的部件必須使用靜電屏蔽材料包裝，在其材料內部通常也有靜電消散材料和抗靜電材料。
2.2靜電防護的方法
在電子產品生產中，主要從兩個方麵進行靜電防護，即防止靜電的積聚和對己積聚的靜電進行泄放。常用的方法有以下幾種。
2.2.1接地法。接地能消除導體上的靜電，接地線必須連接牢固，避免折斷處產生火花。但絕緣體直接接地反而容易發生火花放電，這時應在絕緣體與大地之間保持一定的電阻。
2.2.2泄漏法。采取增濕措施，就是增加空氣的濕度，絕緣體表麵濕度也隨之增加，這樣就降低了絕緣體的絕緣性，增加了靜電電荷通過絕緣體泄放的途徑，相對濕度在70%以上為適宜。如果采用抗靜電加強劑，消除靜電效果會更顯著。采用電橡膠或噴塗導電塑料的方法效果也很好。
2.2.3靜電中和法。設法將靜電荷中和掉，主要采用感應中和（消電器）、外接電源中和器和離子風中和法等。