靜電放電

Electro Static Discharge

靜電簡(jiǎn)介

靜電學(xué)是十八世紀(jì)以庫(kù)侖定律為基礎(chǔ)建立起來的，以研究靜止電荷及磁場(chǎng)作用規(guī)律的學(xué)科，是物理學(xué)中電磁學(xué)的一個(gè)重要組成部分。

靜電工程學(xué)是指從十九世紀(jì)初以現(xiàn)在形成的以靜電學(xué)為基礎(chǔ)而研究靜電危害及其防護(hù)和靜電應(yīng)用技術(shù)的專門科學(xué)。其主要研究?jī)?nèi)容有靜電應(yīng)用技術(shù)如靜電除塵、靜電復(fù)印、靜電生物效應(yīng)等以及靜電防護(hù)技術(shù)如電子工業(yè)、石油工業(yè)、兵器工業(yè)、紡織工業(yè)、橡膠工業(yè)以及航天與軍事領(lǐng)域等靜電危害問題。

在二十世紀(jì)中期隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展以及高分子材料的迅速推廣應(yīng)用，一方面，一些電阻率很高的高分子材料如塑料，橡膠等制品的廣泛應(yīng)用以及現(xiàn)代生產(chǎn)過程的高速化，使得靜電能積累到很高的程度，另一方面，靜電敏感材料的生產(chǎn)和使用，如輕質(zhì)油品，火藥，固態(tài)電子器件等，工礦企業(yè)部門受靜電的危害也越來越突出，靜電危害造成了相當(dāng)嚴(yán)重的后果和損失。它曾造成電子工業(yè)年損失達(dá)上百億美元，這還不包括潛在的損失。二次世界大戰(zhàn)后許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都建立了靜電研究機(jī)構(gòu)。我國(guó)對(duì)靜電的研究有40多年的歷史，取得了許多成果，有一大批各層次的科技人員，盡管如此，還有許多靜電問題沒解決，靜電仍是困擾我們的“幽靈”。

靜電是怎樣產(chǎn)生的

在日常生活中，任何兩個(gè)不同材質(zhì)的物體接觸后再分離，即可生產(chǎn)靜電。當(dāng)兩個(gè)不同的物體相互接觸時(shí)就會(huì)使得一個(gè)物體失去一些電荷如電子轉(zhuǎn)移到一個(gè)物體使其帶正電，而另一個(gè)物體得到一些剩余電子的物體而帶負(fù)電。所以物體之間接觸后分離就會(huì)帶上靜電。通常在從一個(gè)物體上剝離一張塑料薄膜時(shí)就是一種典型的“接觸分離”起電。

固體、液體甚至氣體都會(huì)因接觸分離而帶上靜電。為什么氣體也會(huì)產(chǎn)生靜電呢？因?yàn)闅怏w也是由分子、原子組成，當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)分子、原子也會(huì)發(fā)生“接觸分離”而起電。所以在我們周圍環(huán)境以至我們的身上都會(huì)帶有不同程度時(shí)就會(huì)發(fā)生放電。

我們都知道磨擦起電而很少聽說接觸起電。實(shí)質(zhì)上磨擦起電是一種接觸又分離從而造成正負(fù)電荷不平衡的過程。磨擦是一個(gè)不斷接觸與分離的過程。因此磨擦起電實(shí)質(zhì)上是接觸分離起電。在日常生活中，各類物體都會(huì)因移動(dòng)或磨擦而產(chǎn)生靜電，如工作桌面、地板、椅子、衣服、紙張、包裝袋、流動(dòng)空氣等。

另一種常見的起電是感應(yīng)起電，當(dāng)帶電物體接近不帶電物體時(shí)會(huì)在不帶電物體的兩端分別感應(yīng)出正電與負(fù)電。

為何要提高ESD防護(hù)意識(shí)

ESD是Electro Static Discharge即“靜電放電”的意思。ESD是二十世紀(jì)中期以來形成的以研究靜電的產(chǎn)生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應(yīng)如電流熱（火花）效應(yīng)（如靜電引起的著火與爆炸）和電磁效應(yīng)如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。

在二十世紀(jì)70年代以前，很多靜電問題都是由于人們沒有ESD意識(shí)而造成的，即使現(xiàn)在也有很多人懷疑ESD會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品造成損壞。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)ESD損害發(fā)生在人的感覺以外，因?yàn)槿梭w對(duì)靜電放電的感知電壓約為3KV，而許多電子元件在幾百伏甚至幾十伏時(shí)就會(huì)損壞，通常電子器件對(duì)被ESD損壞后沒有明顯的界限，把元件安裝在PCB板上以后再檢測(cè)，結(jié)果出現(xiàn)很多問題，分析也相當(dāng)困難。特別是潛在損壞，即使用精密儀器也很難測(cè)量出其性能有明顯變化，所以很多電子工程師和設(shè)計(jì)人員都懷疑ESD，但近年實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這種潛在損壞在一定時(shí)間以后，電子產(chǎn)品的可靠性明顯下降。

電子工業(yè)的靜電是如何產(chǎn)生

靜電是時(shí)時(shí)刻刻到處存在的，但是在二十世紀(jì)40-50年代很少有靜電問題，因?yàn)槟菚r(shí)是晶體三級(jí)管和二極管，而所產(chǎn)生的靜電也不如現(xiàn)在普遍存在。在60年代，隨著對(duì)靜電非常敏感的MOS器件的出現(xiàn)，靜電問題日漸明顯，到70年代靜電問題越來越嚴(yán)重。80-90年代，隨著集成電路的密度越來越大，一方面其二氧化硅膜的厚度越來越薄（微米一納米），其承受的靜電電壓越赤越低，另一方面，產(chǎn)生和積累靜電的材料如塑料，橡膠等大量使用，使得靜電越來越普遍存在。

電子工業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過程中都會(huì)產(chǎn)生靜電，依各階段的可分為：

1、元件制造過程

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