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北京中际赛威文化发展有限公司 静电防护技术魏光辉 教授军械工程学院静电与电磁防护研究所 副所长强电磁场环境模拟与防护技术国防科技重点实验室静电与电磁防护理论与技术 博士生导师中国物理学会静电专业委员会 副秘书长2006年8月.深圳研讨会 第一篇 静电产生对电子生产制造业的不良影响 第1节 静电产生与静电效应 第2节 静电对电子生产制造业的危害 第3节 静电放电敏感器件 第4节 电子生产使用环境中的静电源 第1节 静电产生与静电效应 通常任何物体所带有的正负电荷是等量的，当与其它物体接触、摩擦、并由于机械作用分离时，因两种物体摩擦起电序列不同，在一种物体上积聚正电荷，另一种物体则积聚负电荷，在各物体上产生静电，并在外部形成静电场。两种物质互相摩擦是产生静电的一种方式，但不是唯一方式。像喷涂作业水滴吸附空气中的负离子促成其表面双电层的形成，也可产生静电。 静电荷所产生的静电场有下列三种物理效应对电子制造业影响甚大。 （一）静电荷产生的电场力 物体产生静电后，在其周围形成静电场。位于静电场中的任何其它带电体都会受到电场力排斥或吸引。按库仑法则电场力可用下式表示 F—电场力（牛顿） q1q2—分别为两带电体具有的电荷量（库仑） r—两带电体之间距离（米） ε—电容率（8.85×10-12） 当两种物体所带电荷极性不同时，物体之间产生吸引。电荷极性相同时，物体之间产生排斥。实验表明，一般绝缘体或电介质产生静电后，每平方厘米带电体仅产生几至数百毫克力。这样小的力对重物毫无作用，但对重量仅为几毫克或更低的毛发、纸片、尘埃、纤维的吸附作用则非常明显。 （二）静电放电（ESD） 当某些电介质、导体带上静电荷后，尽管所带电荷量不多，但由于本身对大地分布电容非常小，使得静电电位较高。当局部电场强度超过空气的击穿场强时，可向空气放电。对于人体静电放电，通过实验可以得知静电放电能量可以达到0.2～100毫焦，瞬间的放电电流峰值可以达几安培以上。 （三）静电感应 当导体和电介质置于静电场中，在其上感应出正或负静电荷。静电感应电位可达数千伏以上。这样高的静电电压也能够对电子仪器造成不良影响。 第2节 静电对电子生产制造业的危害 静电有三种方式对电子工业危害最大。 （一） 吸附尘埃 静电吸附尘埃对微电子生产业影响很大，在现代大规模集成电路（LSI）生产中，芯片的线宽已达到0.1微米。如果其产生静电，则对几～几十微米尘埃吸附作用的明显。一颗直径几微米尘埃吸附在芯片上，即可造成十几根芯线之间的绝缘强度降低、造成短路使芯片损坏。（见图1-1） 图1-1尘埃粒度与IC芯片间距的比较 （二）静电放电注入作用 静电放电可使集成电路芯片介质击穿、芯线熔断、漏电流增大、加速老化、电性能参数改变等等。静电放电对芯片损坏具有潜在和缓慢失效性。这种情况危害性更大。 （三）静电放电辐射场 静电放电产生的宽频干扰可对计算机和低电平数字电路产生干扰，导致工作状态发生翻转效应或导致仪器（表）运行失常。图1-2示出了静电放电对元器件损害的耦合途径。 图1-2ESD耦合途径 （四）静电对电子工业造成损害的典型事例 据美国防灾协会不完全统计，全世界在上世纪八十年代因静电造成飞机、油船、化工厂、油库发生爆炸或者燃烧所造成的损失近二百亿美元。而在电子行业对元器件造成的损失更大，原因在于爆炸事故往往能够引起有关方面的注意，而静电造成电子器件损坏往往不会对人们造成危害，同时不易被人察觉。因此从某种意义看，电子行业的静电问题更具有危害性。 1、日本曾对不合格的电子产品进行过解剖分析，发现45%的不合格器件是由静电放电造成的。美国也在上世纪八十年代初作过统计，它的电子工业每年由于静电造成的损失高达100亿美元。英国经过数年调查了解到，该国上世纪70～80年代，每年因静电造成的电子产品损失约为20亿英磅。 2、北京某航天研究所，在1992年初组装调试我国“资源卫星”上使用的一种仪器时，因人体静电放电导致2只价值6000美元的进口并遭禁运的CCD器件（一种MOS器件）失效，几乎影响卫星的发射进度。 3、航天部门北京某厂在生产一种“长征三号火箭”用仪器时，因进口MOS门电路CT30，用不防静电的塑料包装封装，短短不到两年时间因静电导致器件失效损失达30万人民币以上。 4、西欧一家著名的电视机制造厂在七十年代每日生产1000部电视机。在生产制造方面，生产总故障率中60%是静电引起的，每年要付出近千万美元的赔偿保证金。1979年由一家日本公司接收以后，采取高标准的品质管理和防静电措施，每日生产2000部电视机，累积故障率中只有2%是由静电引起的。 第三节静电放电敏感件 静电放电敏感器件可写成ESDS器件。美国军方试验室建立人体试验模型对电子元器件进行敏感度分极，