静电危害及防护

摘要：为了避免静电在电子产品生产中的不良影响，在分析静电产生的原因及造成的危害的基础上，从导电体、绝缘体两个方面，有针对性地采取接地、静电屏蔽、离子中和等静电防护方法，有效地降低了电子产品的不良率及失效率，提高了电子部件质量。实践操作证明，静电对电子产品的损害可通过科学的操作方法、严格的管理制度消除。
关键词：元器件与应用；失效模式；效果分析；静电防护

0 引言
静电的产生是由于电子在外力的作用下，从一个物体转移到另一个物体或者是受外界磁场的影响而产生的极化现象，在具有不同静电势的两个物体之间的静电转移。
摩擦、碰撞、剥离、静电感应、电容改变、压电效应、电磁辐射感应都会产生静电。闪电、冬天在地毯上行走及接触把手时的触电感、在冬天穿毛衣时所产生的噼啪声这些似乎对人体没有影响，但它对电子元件及电子线路板却有很大的冲击。电子生产中的静电防护，可避免增加生产成本、减低产品质量、引致客户不满而影响公司信誉。

1 静电的基本物理特性
1．1 吸引或排斥的力量
静电就是不平衡分布的电子，正负电荷有异性相吸，同性相斥的力量，即库伦定律：Q=CV，V=Q／C，其中，Q为电量，V为电压，C为电容。
1．2 与大地间有电位差
因电荷存在，在周围空间中形成电场，其强度为：V=Q／C，其中，V为电位，Q为电荷，C为电容。
静电与大地间因有电位存在，如果触及电路时，就会产生电流即为放电电流(Electrostatic Discharge Current)，这个放电电流常会将电路导体烧融。其放电电流为：I=V／R，其中，I为电流，V为电压，R为电阻。
1．3 生活中产生的静电
人在地毯上行走，人在塑料地板上行走，坐在椅子上的人，从包装箱上拿出泡沫，无接地措施时人体的运动等日常行为都会产生静电，静电电压范围见表1。

2 静电放电的破坏
从一个元件产生以后，一直到它损坏以前，所有的过程都受到静电的威胁。这一过程包括：元件制造：包含制造、切割、接线、检验到交货；印刷电路板：收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货；设备制造：电路板验收、储存、装配、品管、出货；设备使用：收货、安装、试验、使用及保养。其中最主要而又容易疏忽的一点却是在元件的传送与运输的过程。
2．1 静电对集成电路的损伤
静电对集成电路的损伤主要表现为：芯片内热二次击穿、金属喷镀熔融、介质击穿、表面击穿、体积击穿等，最后综合表现为功能故障甚至造成人身伤害。
2．2 静电对半导体元件的损坏
半导体的损坏形式有两种：
灾难性损坏 器件不能操作，约占受静电破坏的原件的10％。
潜在性损坏 瞬间电场或电流产生的热使元件受伤，器件可以操作但性能不稳定，维修次数因而增加，约占受静电破坏原件的90%。