靜電放電的危害

（1）首先由于許多人對(duì)靜電的產(chǎn)生不太了解，因?yàn)閘~2kV以下的靜電放電感覺不到的，但卻能使器件因電擊而受到損傷。(須知一般MOS電路和場(chǎng)效應(yīng)管擊穿電壓約為300V)所以說靜電的損傷是在人們不知不覺的過程中發(fā)生的。

（2）器件的失效分析比較困難，因?yàn)殪o電的損傷與其他瞬變過程的過電壓造成的器件損傷有時(shí)是很難區(qū)分開來。

（3）有的器件在受靜電損傷以后，并不是不能用，而是特性有所下降，人們并不是當(dāng)時(shí)就能發(fā)現(xiàn)，但已經(jīng)造成了潛在的失效隱患，在將來某種特定的條件下，最終會(huì)導(dǎo)致器件失效，如器件氧化層出現(xiàn)一個(gè)孔，設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作后，金屬化電遷移引起短路燒毀，從而導(dǎo)致設(shè)備故障。這種類型的靜電損傷，將會(huì)大大的縮短元器件的使用壽命。

（4）有人錯(cuò)誤地認(rèn)為現(xiàn)在的集成電路，如MOS電路，不少的生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)上已采用了抗靜電的保護(hù)電路，認(rèn)為防靜電并不一定需要。但是，人們?cè)谏a(chǎn)活動(dòng)中，工作人員穿的化纖衣服，各種塑料制品包裝，上述材料的滑動(dòng)、摩擦、或分離，特別是在空氣干燥的季節(jié)里，將會(huì)產(chǎn)生600~15000V的靜電電壓，如果濕度為20%以下時(shí)，靜電電壓可高達(dá)30kV。即使有保護(hù)對(duì)于靜電放電的敏感器件也是非常危險(xiǎn)的。

靜電作為一種普遍物理現(xiàn)象，近十多年來伴隨著集成電路的飛速發(fā)展和高分子材料的廣泛應(yīng)用，靜電的作用力、放電和感應(yīng)現(xiàn)象引起的危害十分嚴(yán)重，美國(guó)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)電子行業(yè)部門每年因靜電危害造成損失高達(dá)100億美元，英國(guó)電子產(chǎn)品每年因靜電造成的損失為20億英鎊，日本電子元器件的不合格品中不少于45%的危害是因?yàn)殪o電放電(ESD)造成的。問題嚴(yán)重性還在于很多人對(duì)靜電危害的認(rèn)識(shí)不足和防靜電知識(shí)的無知，常把一些因ESD造成的設(shè)備性能下降或故障，誤認(rèn)為是元器件早期老化失效。

ESD基本上可以分為三種類型，一是各種機(jī)器引起的ESD，二是家俱移動(dòng)或設(shè)備移動(dòng)引起的ESD，三是。這三種ESD對(duì)于半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)和電子產(chǎn)品的生產(chǎn)都非常重要。電子產(chǎn)品在使用過程最容易受到人體接觸或設(shè)備移動(dòng)引起的ESD的損壞，便攜式電子產(chǎn)品尤其容易受到人體接觸產(chǎn)生的ESD的損壞。在一般情況下ESD會(huì)損壞與之相連的接口器件，另一種情況是遭受ESD沖擊后的器件可能不會(huì)立即損壞，而是性能下降導(dǎo)致產(chǎn)品過早出現(xiàn)故障。

當(dāng)集成電路（IC）經(jīng)受ESD時(shí)，放電回路的電阻通常都很小，無法限制放電電流。例如將帶靜電的電纜插到電路接口上時(shí)，放電回路的電阻幾乎為零，造成高達(dá)數(shù)十安培的瞬間放電尖峰電流，流入相應(yīng)的IC管腳。瞬間大電流會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷IC，局部發(fā)熱的熱量甚至?xí)诨杵苄尽SD對(duì)IC的損傷還包括內(nèi)部金屬連接被燒斷，鈍化層受到破壞，晶體管單元被燒壞。

ESD還會(huì)引起IC的死鎖（LATCHUP）。這種效應(yīng)和CMOS器件內(nèi)部的類似可控硅的結(jié)構(gòu)單元被激活有關(guān)。高電壓可激活這些結(jié)構(gòu)，形成大電流信道，一般是從VCC到地。串行接口器件的死鎖電流可高達(dá)1A。死鎖電流會(huì)

靜電感應(yīng)與靜電放電(ESD)一直保持，直到器件被斷電。不過到那時(shí)，IC通常早已因過熱而燒毀了。

ESD沖擊后可能存在兩個(gè)不易被發(fā)現(xiàn)的問題，一般用戶和IEC測(cè)試機(jī)構(gòu)使用傳統(tǒng)的“環(huán)路反饋方法”和“插入方法”進(jìn)行測(cè)試，通常檢測(cè)不出這兩個(gè)問題。

一個(gè)問題是RS-232接口電路中接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交叉串?dāng)_。同類產(chǎn)品RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)可能對(duì)某種波形的ESD或某個(gè)ESD沖擊電壓失效，經(jīng)過ESD沖擊后在接收器輸入端和發(fā)送器輸出端之間形成通路，從而導(dǎo)致接收器對(duì)發(fā)送器產(chǎn)生交調(diào)。如果RS-232接口電路中有關(guān)斷電路，那么關(guān)斷期間經(jīng)過ESD沖擊后更容易產(chǎn)生交調(diào)。產(chǎn)生交調(diào)后將導(dǎo)致通信失敗，而且即使關(guān)斷工作狀態(tài)下發(fā)送器仍有輸出，導(dǎo)致關(guān)斷失效，使對(duì)方RS-232處在接收狀態(tài)。

另一個(gè)問題是RS-232接口電路對(duì)電源產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)。某些RS-232接口電路中的ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)過ESD沖擊后可能在輸入端與供電電源VCC之間形成電流通路，對(duì)供電電源產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)。如果供電電源沒有吸入電流的能力（通常來講電源輸出回路里有一個(gè)正向二極管），這將導(dǎo)致電源電壓VCC上升，從而損壞RS-232接口電路和系統(tǒng)內(nèi)的其它電路。因?yàn)镽S-232接口電路輸入端的電壓在5V到25V之間，使VCC有可能高于9V，超出電源電壓的最大范圍而燒壞電路。

1 緒論

1.1 歷史的回顧與靜電學(xué)的新生

1.2 靜電防護(hù)與電磁兼容性

2 靜電學(xué)基礎(chǔ)理論

2.1 電荷與庫(kù)侖定律

2.2 電場(chǎng)與高斯定理

2.3 靜電場(chǎng)的環(huán)流定理

2.4 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體

2.5 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)

2.6 電容和部分電容

2.7 靜電場(chǎng)的能量

3 靜電起電與消散

3.1 靜電起電原理

3.2 固體起電

3.3 粉體的靜電起電

3.4 液體起電

3.5 氣體的靜電起電

3.6 人體的靜電起電

3.7 靜電的消散

4 靜電放電與靜電危害分析

4.1 靜電放電的特點(diǎn)及類型

4.2 靜電效應(yīng)及其作用規(guī)律

4.3 工業(yè)生產(chǎn)中的靜電障害

4.4 靜電燃爆危害

4.5 電子行業(yè)的靜電危害

4.6 靜電電擊危害

4.7 靜電危害的預(yù)測(cè)和事故分析

5 靜電危害防護(hù)

5.1 防靜電危害的一般原則和對(duì)策

5.2 靜電接地

5.3 空氣加濕

5.4 材料的抗靜電改性

5.5 靜電消除器

5.6 人體靜電的防護(hù)

6 靜電放電建模與模擬

6.1 靜電放電模型

6.2 靜電放電模擬器

6.3 靜電放電輻射場(chǎng)的理論建模

7 微電子器件靜電防護(hù)和失效分析

7.1 防護(hù)策略和基本步驟

7.2 微電子器件、設(shè)備ESD敏感度測(cè)試

7.3 微電子器件靜電放電失效分析方法

7.4 潛在性失效

7.5 微電子器件靜電防護(hù)設(shè)計(jì)方法

7.6 防靜電工作區(qū)設(shè)計(jì)

7.7 制造集成電路凈化間的靜電防護(hù)

7.8 防靜電包裝

8 靜電測(cè)試技術(shù)

8.1 概述

8.2 靜電基本參量測(cè)試

8.3 防靜電設(shè)施及器具靜電性能測(cè)試

8.4 防靜電包裝材料靜電性能測(cè)試

8.5 人體靜電參數(shù)測(cè)試

8.6 防靜電織物靜電性能測(cè)試

8.7 靜電感度測(cè)試與數(shù)據(jù)處理方法

參考文獻(xiàn)2100433B