電子產品生產中濕度與溫度對靜電防護的影響

電子產品生產中濕度與溫度對靜電防護的影響

　　摘要：電子產品因靜電導致損壞，通常是其內部的集成電路被靜電擊穿。了解了集成電路的靜電擊穿情況，為了進行有效的防護，必須清楚什么情況下會產生靜電，以及各種情況下靜電電壓有什么不同。

　　靜電是一種客觀自然現象，產生的方式很多，如接觸、摩擦、沖流等等。兩種不同材料摩擦后分開，會分別帶有正、負電荷，處于帶電（靜電）狀態，其帶電量多少取決于材料性質、摩擦力大小以及摩擦的頻率。

　　濕度與溫度對ESD的影響

　　在實際生產過程中，除上述具體材料及裝備會對電子生產產生靜電威脅外，環境溫濕度對靜電的影響也非常明顯。其中濕度影響更大。從靜電防護角度出發，環境溫度越低，濕度越大，對靜電的防護就越有利。

　　濕度與溫度對靜電放電都有影響。在某一有限空間中，對于含有相同水分的空氣來說，熱空氣更能吸收更多的濕氣，這樣它的相對濕度就更低。也就是說，在同一個大環境中，溫度較高的區域會比溫度低的區域相對濕度更小。

　　例如，在冬天室外溫度為0℃，且濕度大約為40%，房間內溫度達到22℃時，室內的相對濕度可能只有10%左右。在這種情況下，如果室內沒有安裝可以補償水分匱乏的加濕器設施，ESD放電的可能性就會很大。

　　由于濕度增加則非導體材料的表面電導率增加，使物體積蓄的靜電荷可以更快地泄漏。因此對有靜電危險的場所，在工藝條件許可時，可以安裝加濕器等以提高空氣的相對濕度，消除靜電。一般情況，用增濕法消除靜電的效果是很明顯的。

　　因此，適度將環境濕度控制在較大的水平上，可以有效控制靜電的發生。當然，對于某些工藝和測量環境，例如電子器件的裝配間、精密儀器測量間等，出于控制產品極間短路、漏電等情況的發生和保證測試結果準確性的需要，其濕度不允許過大，通常要求將環境濕度控制在45%~75%之間。除了這些環境外，為防止靜電的發生，建議應盡量創造較高的環境濕度。

　　在具體的生產中，環境千差萬別，產生靜電的情況也各有不同，需要具體對待。大多數情況下，筆者建議，在盡可能提高環境濕度的基礎上，根據產品自身的防靜電要求，配備必要的靜電防護設施（如防靜電地面、桌椅、工作臺、周轉容器等）和靜電防護用品，（如防靜電工作服、鞋帽等）就可以有效減少靜電損失，提高經濟效益。

　　集成電路技術的迅速發展、生產規模的擴大和集成化程度的提高使靜電放電（ESD）的危害嚴重影響到電子產品的質量和性能。在電子工業領域，由于ESD的影響，美國每年造成的損失約100億美元，英國每年損失為35億英鎊，日本不合格的電子器件中有70%是由靜電引起。在我國，因靜電造成的損失也很嚴重。

　　隨著集成度不斷提高，集成電路的內絕緣層愈來愈薄，其互連線與間距愈來愈小，相互擊穿電壓愈來愈低。MOS電路是集成電路制造的主導技術。通常MOS電路柵級絕緣層二氧化硅膜的厚度為0.07-0.15m，典型值是0.1m。即使二氧化硅膜材料的擊穿強度高達16Kv/m，但厚度只有0.1m之薄，故可算出柵氧膜的理論擊穿電壓為U=16kV/m0.110-6m=0.1kV，即100V。

　　MOS電路對靜電放電的損傷最敏感。而在微電子器件及電子產品的生產、運輸和存儲過程中，所產生的靜電電壓遠遠超過其閾值，人體或器具上所帶靜電如不加以適度防護，很容易超過表中所列的低端電壓。

　　MOS器件柵氧化截面寬度的減小還將導致承受功率的降低。而且由于尺寸減小，使相應的電容量減小，根據公式U=Q/C，在同樣的靜電荷水平情況下，如電容量C減小一倍，則靜電電壓U相應增大一倍。于是擊穿的危險性更大，極易使器件和產品形成軟或硬損傷，造成失效，甚至嚴重影響產品質量。

　　結束語

　　近30年來，隨著電子技術的飛速發展，特別是以構件物理尺寸日趨縮小和集成密度日趨增大為特征的集成電路、微組裝技術的發展，以及許多新的高分子材料的廣泛使用，靜電防護問題為更多的行業所關注，而ESD的防護領域也日漸廣泛，人們對靜電防護的認識也必將隨著現代科學技術的不斷進步而日益深化。

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