一、引言
眾所周知,物體內部是帶有電荷的,而由于在一般情況下,正負電荷數量相等,對外人們覺察不到也不顯示出帶電的現(xiàn)象。我們可以用兩種不同屬性的物體相互接觸或摩擦,其中一種物體帶負電電荷的電子就會進入另一種物體內,這樣靜電就會產生了。產生靜電的原因主要有摩擦、壓電效應、感應起電、吸附帶電等。根據電荷守恒定律,電荷既不能創(chuàng)生,也不能被消滅,只能是電荷的載體(電子、離子等)從一個物體移動到另一個物體,或者從一個物體的某一個部分移動到另一部分。物體帶電以后,所帶的電荷將通過放電的各種途徑不斷消散。電荷的積聚和電荷消散是同時的,當物體上電荷的積聚和電荷的消散達到動態(tài)平衡時,物體上就出現(xiàn)穩(wěn)定的帶電現(xiàn)象,稱物體帶有靜電。在我們日常生活中,最為常見的如穿衣、脫衣(特別是化纖、羊毛制品)甚至空氣流動都會產生靜電。而靜電的電壓(強度)是由于物體的材料屬性、摩擦和相對運動能的速度、與外界環(huán)境溫度、濕度、甚至壓力都有密切的關系。而在電子設備的使用過程中,由于設備本身電子產品集成化程度就很高,大規(guī)模的集成電路的應用隨著外界條件的影響很難承受靜電放電時候的危害,造成主要電子設備敏感元件的損傷,甚至造成嚴重的安全事故。本文就其危害性極其防護措施作如下分析。
二、靜電對電子設備的危害
隨著電子信息技術的迅速發(fā)展,眾多的電子設備中采用大規(guī)模的集成電路甚至超強規(guī)模的集成電路。各類整機和電子裝備內部包含著大量的微功耗、低電平、高集成度、高電磁靈敏度的電路和元器件。這種器件被稱之為靜電敏感(ESDS)器件。它具有線間距短、線細、集成度高的特點。這類器件對靜電越來越敏感,一旦積聚有靜電荷的靜電場可以使介質極化,在庫侖力的作用下,懸浮在空氣中的塵埃被吸附在物體上污染環(huán)境,也會影響產品質量。有些在半導體器件塵埃吸附在芯片上,集成電路(IC)特別是超大規(guī)模集成電路(VLSI)的成品率會大大下降;另一方面,在大規(guī)模的電子設備廠房和生產車間,在沒有任何靜電防護措施的情況下,人在行走或搬動物體產生的靜電(不采?。┏^幾千伏,甚至幾萬伏。對這些器件放電,或強電強感應,嚴重的使器件失效,輕則使器件受到損傷,或氧化膜中或鋁連線造成缺陷。常常導致電子設備潛在的危害,使設備或電路的可靠性降低,直接影響產品質量的可靠性。其主要危害概括起來,有以下幾點:
?。ㄒ唬╈o電放電時產生的熱效應可以作為點火源,引爆源,如石化業(yè)儲槽因靜電放電引燃易燃性儲存物質造成儲槽大火;小則是電子設備各類微型電子元件,敏感電路過熱,造成電路損傷,電路性能變壞失靈如:IC芯片遭受靜電放電而引起產品的損害無法正常工作,亦或芯片上累積靜電造成塵粒的吸附導致質量破壞。
?。ǘ╈o電放電引起的射頻干擾,對信息化電子設備造成電噪聲、電磁干擾,使其產生誤動作或功能失效。強電磁脈沖及其浪涌效應對電子設備可以造成硬損傷或軟損傷,既可以造成器件或電路的性能參數劣化或完全失效,也可以形成累積效應,埋下潛在的危害,使電路或設備的可靠性降低。射源所產生離子電流量雖然很低,不易因放電引燃易燃性環(huán)境,但靜電中和效果低,且使用時須注意輻射物對電子設備人員使用者的安全。
?。ㄈ╈o電危害源形成的強電場不僅可以電子設備效應器件的柵氧化層擊穿或金屬化線間介質擊穿,造成電路失效,而且對許多測試儀器和敏感器件的工作可靠性造成影響,靜電釋放出的磁效應,引起的強電流可產生強磁場,干擾電子設備的正常工作。直接影響信息化設備的正常使用。