静电对家电制造的影响以及设计预防

 引言

　　人们对静电现象并不陌生，当你看电视接触屏幕时会有电击麻木的感觉;当你脱下化纤毛衣时，可以听到"劈啪"的放电声，在黑暗中甚至会看见火花;你在日常生活中所感觉到、听到甚至看到的其实就是静电在放电，大自然中的雷电实质也是一种强大的静电放电现象。

　　现在，静电已成了人们的亲密"伴侣"，对这种放电现象已经习惯，尽管它有时给人们带来不适，但这一切对人体来说并没有产生什么直接的危害。但对于电子设备而言却不同了，半导体器件的高密度、高增益对静电放电越来越敏感，MOS 电路的击穿仅为100 V，而新的器件仅为30 V 左右。静电放电(ESD)的危害性及静电防护的重要性，在现代电子制造业，越来越被人们所重视。事实上，ESD有关的损害继续给世界的电子制造工业带来每年数十亿美元的代价。

　　静电产生的原因

　　静电

　　我们知道，物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电的质子组成。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围，一经外力即脱离轨道，离开原来的原子而进入其他的原子，使原子因缺少电子数而带有正电现象，另外的原子因增加电子数而呈带负电现象。这种物体表面所带过剩或不足的相对静止不动电荷，称之为静电。引起静电的方式通常有固体起电、感应起电、摩擦起电、人体带电等等。

　　人体带电主要有三种形式。一是接触分离带电，即人在活动中衣服之间，与外界物质之间的摩擦，鞋与地面接触分离。二是感应带电;三是吸附带电，当人体在具有带电微粒空间活动时，由于带电微粒被人体所吸附，使人体带电。某些外界因素对静电产生的影响非常大，最主要的要数人体和湿度了。

　　人为因素

　　由于人在不停地运动,人的身体很容易带上静电荷;人的皮肤、头发和身体这样的绝缘材料会储存相当大数量的静电荷;由于人在操作，会将人体的静电传输(发射)电荷到元器件或设备上。

　　低湿度(空气干燥)

　　湿度对静电的积累和消散的影响很大，湿度较低时，静电电位高;湿度较高时，静电电位低。这主要因为湿度较高时，绝缘材料表面吸附了水分子(有时还有导电杂质)而降低了绝缘，便于静电泄漏。不同物质受湿度影响不同，吸湿性大的，容易被水份润湿，受湿度影响较大;吸湿性小，受湿度影响也小。如玻璃表面，易被水润湿，而石蜡、聚四氟乙烯等不易被水润湿的物质，受湿度的影响较小。

        所接触的材料类型

　　不同的材料产生静电的大小不一样，特别是合成材料、普通塑料和绝缘体更容易产生或存储静电。

　　静电放电(ESD)

　　所谓静电放电，指具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电感应引起物体间的静电电荷转移。这是在静电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象。

　　静电在电子工业中的危害

　　静电的危害

　　静电放电对人体的影响似乎并不明显，但在电子元件的生产过程中，或在电子产品的安装、调试及检验过程中，如不消除静电，将会影响生产或降低产品质量。尤其是半导体器件和微电路生产行业，由于静电放电更会引起器件失效。

　　随着科学技术的飞速发展，电子、邮电通讯、航天航空等高新产业的迅速崛起，尤其需求电子仪器仪表和设备等电子产品日趋小型化，多功能及智能化。高密度集成电路(如MCU)已成为电子工业对上述要求中不可缺少的器件。这种器件具有线间距短、线细、集成度高、运算速度快、低功率、低耐压和输入阻抗高的特点，因而导致这类器件对静电越来越敏感。静电放电(ESD)的能量，对传统的电子元件的影响甚微，人们不易觉察，但是这些高密度集成电路元件中，不论是MOS 器件，还是双极型器件都可能因静电电场和静电放电电流引起失效，或者造成难以被人们发现的"软击穿"现象，给整机留下潜在的隐患，直接影响着电子产品的质量、寿命、可靠性和经济性。

　　静电放电引起的元器件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害，它分即时失效和延时失效。

　　即时失效是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效。延时失效是造成器件的性能劣化或参数指标下降，也就是说即使产品已经通过了所有的检验和测试，仍然有可能在送到客户手中后失效。

　　下面是引起失效的的几种情况：

　　对PN 结造成软击穿，产品可靠性下降;

　　芯片内单晶硅金属镀模击穿，产品废品率上升;

　　芯片内引线击穿使产品废品率上升。

　　电子元件与ESD电压损害的关系

不同的器件对静电放电(ESD)敏感程度不同。这种差别是由于器件的设计和掺入器件内的杂质成分不同而造成的。常见的