陳嵩

（天津市圣智達(dá)科技發(fā)展有限公司，天津 300300）

隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和集成化程度的提高，靜電（ESD）的危害越來越嚴(yán)重地影響到電子產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。靜電損傷具有隱蔽性，據(jù)統(tǒng)計資料表明，受靜電損傷的半導(dǎo)體中，僅有10%的產(chǎn)品可以由于完全失效而被檢測出外，其余90%均不能被當(dāng)時發(fā)現(xiàn)，但受靜電損傷的電子器件從工作的穩(wěn)定性和使用壽命上都有明顯的下降，如手機(jī)會表現(xiàn)為經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)、自動關(guān)機(jī)、語音質(zhì)量差、信號時好時壞等現(xiàn)象。由于ESD的影響，在美國和英國，每年都會有幾十億元的損失，而在日本不合格的電子器件中有45%是由靜電引起。由此可見，ESD對電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程的重要性。

名詞解釋：

ESD：代表英文Electrostatic Discharge,即“靜電放電”的意思。

EPA：代表英文 Electrostatic Protection Area,即“靜電防護(hù)區(qū)域”的意思。

靜電的產(chǎn)生及危害

1 靜電產(chǎn)生的方式

靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式多種，其主要方式為：(1)一個帶靜電的物體接觸另一個物體。(2)兩種不同材質(zhì)的物體相互摩擦或粘連在一起的兩個不同材質(zhì)的物體分離。(3)一個帶靜電的物體接近另一個物體等。

2 靜電的特點(diǎn)

2.1 高電壓

人在活動的過程中，不可避免與其它物質(zhì)接觸，這個接觸過程就會產(chǎn)生靜電。

表2.1 人體與其它材料接觸時產(chǎn)生的靜電電壓

2.2 低電量

靜電流多為微安級（尖端放電除外）

2.3 作用時間短

微秒級

2.4 受環(huán)境影響大

特別是濕度，濕度上升則靜電積累減少，靜電壓下降。

3 靜電對電子產(chǎn)品的危害

3.1 吸附塵埃

表2.2 一般現(xiàn)象的靜電值

靜電具有吸附性，可以吸附空氣中的塵埃，尤其對幾～幾十微米的塵埃吸附作用十分明顯。這種特性對微電子生產(chǎn)企業(yè)影響很大，因?yàn)樵诂F(xiàn)代大規(guī)模集成電路（LSI)生產(chǎn)中，芯片的線寬已達(dá)到0.1微米，如果一顆直徑幾微米塵埃被吸附到芯片上，即可造成幾十根芯線之間的絕緣強(qiáng)度降低，從而造成短路，使芯片損壞。

3.2 靜電放電

靜電放電可使集成電路芯片介質(zhì)擊穿，芯線熔斷，漏電流增大加速老化，電性能參數(shù)改變等等。靜電放電對芯片損壞具有潛在性和緩慢失效性，這種情況危害性較大。

表3.1 一些器件的靜電敏感度

3.3 靜電感應(yīng)

靜電感應(yīng)不但具有靜電放電的危害性，還會使元器件形成靜電脈沖從而造成元器件的參數(shù)改變，甚至使柵極燒毀損壞。

4 靜電防護(hù)

通過表2.1中靜電電壓和表3.1中電子器件耐壓參數(shù)比較，我們不難發(fā)現(xiàn)靜電對電子器件的危害是非常大，如果不加以防治，將會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生極大威脅。在很多操作過程中，不產(chǎn)生靜電是不可能的，關(guān)鍵在于如何對靜電積累加以限制和采取有效措施使靜電泄漏(耗散)。針對靜電產(chǎn)生和危害，可以從以下幾方面入手：

4.1 接地

將各種操作運(yùn)行過程中產(chǎn)生的靜電迅速接地是防止靜電危害行之有效的方法。接地是在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中釋放靜電的最主要的方法。通過導(dǎo)體將人體和設(shè)備上積累的靜電電荷釋放到大地，從而減少對電子器件的影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

4.1.1 人體接地

人體接地包括：靜電腕帶、靜電服裝、靜電鞋帽等。在人體接地中，靜電腕帶是最直接和可靠的接地方式，因?yàn)殪o電腕帶是腕帶直接與人體皮膚接觸，通過一個與導(dǎo)線相連接的一兆歐電阻再與大地接通，這樣人體中存在的靜電電荷可以無任何阻礙地釋放到大地。

4.1.2 防靜電工作臺

防靜電工作臺上的物品，必須通過接地導(dǎo)線或靜電耗散材料與大地連接。工作臺上物品包括：防靜電桌墊、腕帶接頭、工裝夾具、工具、防靜電塑料袋、托盤等。其中所有電器工具必須通過接地線與電源地線良好連接，非電器設(shè)備必須由靜電耗散材料制作，并通過標(biāo)準(zhǔn)地線與接地網(wǎng)引出地線連接。腕帶接頭應(yīng)不少于兩個，一個供操作人員使用，另一個供技術(shù)人員、檢驗(yàn)人員或其它人員使用。靜電安全工作臺上不允許堆放塑料盒(片)、橡皮、紙板、玻璃等易產(chǎn)生靜電的雜物，圖紙資料等應(yīng)裝入防靜電文件袋內(nèi)。

4.1.3 接地網(wǎng)

防靜電地面必須通過銅網(wǎng)與地線良好連接，地線應(yīng)與地網(wǎng)連接牢固。

4.1.4 其它

在防靜電區(qū)域內(nèi)的其它物品，必須由導(dǎo)電材料或靜電耗散材料制作，并通過靜電地面接地，如材料托盤和運(yùn)料車等。

4.2 中和

靜電中和是消除靜電的重要措施之一。在某些場合，當(dāng)不便使用 ESD防護(hù)材料時，或必須將某些高絕緣易產(chǎn)生靜電的用品存放在工作臺或工藝線上時，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量就必須對操作環(huán)境采取靜電中和措施。靜電中和是借助離子靜電消除器或感應(yīng)式靜電刷來實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)生正負(fù)離子的裝置叫離子靜電消除器，其種類很多，有高壓式，同位素式，離子流式等。

4.3 屏蔽

靜電敏感元件在儲存或運(yùn)輸過程中會暴露于有靜電的區(qū)域中，用靜電屏蔽的方法可削弱外界靜電對電子元器件的影響。最常用的方法是用靜電防護(hù)袋、靜電遮蔽袋作為保護(hù)用品。防靜電袋，不可使用在EPA外。

4.4 增濕除塵

濕度增加則非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率增加，使物體積蓄的靜電荷可以更快泄漏。通過表2.2中的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)相對濕度越高，同等條件下的靜電電壓越低。所以在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中濕度控制非常重要。根據(jù)電子生產(chǎn)廠要求，一般濕度保持在40%～60%范圍。由于電子元器件集成度越來越高，管腳的距離越來越小，微小的粉塵就會造成嚴(yán)重的后果，所以在電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中潔凈度控制同樣非常重要。ISO14644-1根據(jù)不同產(chǎn)品的電子企業(yè)提出了潔凈度的相關(guān)要求，生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)自身生產(chǎn)的產(chǎn)品，通過選擇通風(fēng)空調(diào)過濾器的級別來進(jìn)行潔凈度控制，以達(dá)到減少粉塵對產(chǎn)品質(zhì)量影響的目的。

4.5 EPA設(shè)置

進(jìn)入EPA必須經(jīng)過靜電綜合測試儀檢測，測量合格后方可進(jìn)入。所有進(jìn)入該區(qū)域的物品，都必須符合相關(guān)靜電防護(hù)規(guī)定。

5 靜電防護(hù)材料的檢測

在實(shí)際現(xiàn)場檢測中，應(yīng)依據(jù)ANSI/ESDS20.20-1999提供的方式進(jìn)行現(xiàn)場檢測，并將檢測記錄與ANSI/ESD提供的建議范圍進(jìn)行比較，以確保我們的防護(hù)用具達(dá)到保護(hù)電子元器件的目的。如檢測數(shù)據(jù)接近臨界值時，為確保產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)及時更換防護(hù)用具。

[1]ESD-S20.防靜電國際標(biāo)準(zhǔn).

[2]孫延林.電子工業(yè)靜電防護(hù)指南[M].電子工業(yè)出版社，2006.

[3]空氣潔凈度分級ISO14644-1.