静电是指物体表面带有静止的电荷,而不是在电路中自由流动的电荷。当两种不同材料相互摩擦或分离时,会发生电子的转移,导致物体带有正电荷或负电荷。在静电中,正电荷和负电荷可以在物体表面累积而不会流动。
摩擦产生的静电是最常见的静电现象。当两种不同材料相互摩擦时,其中一种材料的表面会失去电子,获得正电荷,而另一种材料则会得到这些电子,获得负电荷。静电的产生还与材料的导电性有关。导电性差的材料,如塑料、橡胶等,容易带电,而导电性好的材料,如金属,不容易带电。
此外,干燥的环境也会增加静电的产生。在湿度较低的环境中,空气中的水分较少,静电电荷更容易在物体表面积聚。因此秋冬季干燥的环境更容易产生静电。
静电放电原理以及对电子元器件的损伤
静电放电:就是不同的静电电势(电压)的两个物体间发生电荷转移。即电荷在移动的过程中产生了电流。其对电子元器件的损伤主要有以下3个方面:
静电放电(ESD):当电子元器件与带电物体接触时,静电电荷可能会通过电子元器件产生放电。当这个电压差足够大时,就会有电流的传导路径,从而产生巨大的电流脉冲。随着电流脉冲的发展,高热量会在 PCB 本身的元件和导体内消散。在极端场强和产生的电流下,PCB 可能会损坏,组件可能会被毁坏。
静电电场影响:静电电场可以对电子元器件的电场敏感部分产生影响。这可能导致电子元器件内部电路的失效或破坏。
静电电荷积累:静电电荷可能会在电子元器件的表面积累。这种积累可能导致电子元器件之间的短路或电路之间的干扰,从而影响其正常运行。
静电敏感器件
静电敏感器件(ESD-sensitive devices)是指对静电放电非常敏感的电子器件。这些器件在制造、操作、存储和运输过程中都需要特别的防护和处理,以避免静电放电引起的损坏。
静电敏感器件包括但不限于集成电路(IC)、金属氧化膜半导体(mos)器件、传感器、存储器、二极管等。这些器件通常具有非常小的尺寸和高度集成的电路,对静电放电的容忍度较低。一次小的静电放电(甚至无感的放电)都可能对这些器件造成不可逆的损坏,并导致性能下降或完全失效。
静电对静电敏感器件危害的特点
隐蔽性:静电对器件的损伤是很难发现的,在应用电路的测试中,几乎无法发现,只能通过实际使用、环境试验、老化试验等才能发现。
潜伏性:如果是完全击穿,在应用端测试中就可以筛选出,如果是软击穿(例:器件间的电阻为1M,元件受损后电阻降到600K)元件的寿命缩短且无法预期失效的时间。
随机性:静电,可能出现在某一个时间段、某些月份、个别操作人员的不规范,因此再现性非常难,分析模拟发生的场景几乎不可能。
复杂性:静电敏感器件的损伤可能是单一损伤、也可能是多次损伤,从产品芯片制造到元件封测再到PCB制造和组装,凡是与产品接触的过程均可能产生。
静电防护措施
静电防护意识:培训员工了解静电对电子器件的危害,提高防护意识。
防静电材料:在生产、储存和运输电子器件的过程中,使用防静电袋、防静电周转箱、防静电垫等防静电材料。
静电释放:确保操作人员通过防静电手腕带、接地地板或其他设备接地,及时释放静电。
离子化空气:使用离子风机、静电消除器等设备,产生正负离子,中和空气中的静电。
环境控制:保持适当的湿度和温度,避免过于干燥的环境,减少静电的产生。
工艺控制:在生产过程中,采用防静电工艺,如防静电装配、测试和包装等。
定期检测:对生产环境、设备、工具和员工进行静电检测,确保防静电措施的有效性。
后记:来自“大禹治水”的启示
大禹治水的成功秘诀在于疏导为主,疏堵结合,疏中用堵,堵为疏用。前文提及,静电在我们生活中无处不在,因此我们在解决静电问题时也应效仿大禹治水的做法,做到屏蔽和释放两种措施并举。对易受ESD危害的重点部位,应在其外围进行屏蔽和隔离;对容易积累和储存静电的物体进行可靠接地,使静电得以及时释放。同时,还应多了解一些静电的知识,采取切实有效的防治措施,将ESD的潜在危害性降到最低。
惠海半导体的芯片都满足≥2KV的静电放电保护电压(HBM),并且已经通过ISO9001质量认证体系。我们的产品在设计、生产和测试过程中都遵循了行业内的相关标准,确保其防静电性能的可靠性和稳定性。