Generering, påverkan och skydd av statisk elektricitet
I. Generering av statisk elektricitet:
1. Friktion: I det dagliga livet genereras statisk elektricitet när två objekt av olika material kommer i kontakt och sedan separeras. Den vanligaste metoden för att generera statisk elektricitet är genom friktion. Ju bättre isolering ett material har, desto lättare är det att generera statisk elektricitet genom friktion. Dessutom kan statisk elektricitet också genereras när två objekt av olika ämnen kommer i kontakt och sedan separeras.
2. Induktion: För ledande material kan elektroner flöda fritt på deras yta. Om de placeras i ett elektriskt fält, kommer positiva och negativa elektroner att överföras på grund av avstötning av lika laddningar och attraktion av olika laddningar.
3. Ledning: För ledande material kan elektroner flöda fritt på deras yta. Om de kommer i kontakt med ett laddat föremål kommer laddningsöverföring att ske.
II. Inverkan av statisk elektricitet på elektronikindustrin
Miniatyriseringen av kretsar, lägre spänningsmotståndsförmåga och mindre kretsarea i integrerade kretskomponenter försvagar deras motstånd mot elektrostatisk urladdning (ESD). Elektrostatiska fält och strömmar blir dödliga hot mot dessa komponenter med hög-densitet. Samtidigt ökar den utbredda användningen av högisolerande material som plast avsevärt chanserna för statisk elektricitet. Statisk elektricitet genereras i det dagliga livet genom aktiviteter som promenader, luftrörelser och hantering. Även om det är allmänt ansett att endast CMOS-chips är känsliga för statisk elektricitet, är högintegrerade elektroniska komponenter i själva verket ganska känsliga.
A. Effekter av statisk elektricitet på elektroniska komponenter
1. Statisk elektricitet drar till sig damm, förändrar impedansen mellan kretsar och påverkar produktens funktionalitet och livslängd.
2. Elektriska fält eller strömmar kan skada komponenternas isolering eller ledare, vilket gör dem obrukbara (helt förstörda).
3. Värme som genereras av momentana elektriska fält eller strömmar kan skada komponenter, vilket gör att de kan fortsätta att fungera men förkortar deras livslängd.
B. Egenskaper för skador på statisk elektricitet:
1. Lömsk: Människokroppen kan inte direkt uppfatta statisk elektricitet om inte en elektrostatisk urladdning inträffar. Även då känns känslan av en elektrisk stöt inte alltid. Detta beror på att människokroppen bara kan uppfatta en elektrostatisk urladdningsspänning på 2-3KV.
2. Latent: Vissa elektroniska komponenter visar inte en uppenbar prestandaförsämring efter skador på statisk elektricitet, men upprepade urladdningar kan orsaka inre skador, skapa dolda faror och öka komponentens känslighet för statisk elektricitet. Det finns inget botemedel mot befintliga problem. 3. Slumpmässighet: Under vilka omständigheter kommer elektroniska komponenter att skadas av elektrostatisk urladdning (ESD)? Man kan säga att från det ögonblick en komponent tillverkas tills den går sönder är den hotad av ESD, och genereringen av denna ESD är slumpmässig. Eftersom generering och urladdning av ESD sker omedelbart är de svåra att förutsäga och skydda mot.
4. ESD-skadors komplexitet: Elektroniska produkters komplexa och känsliga struktur gör ESD-arbetstid-krävande, arbetsintensivt-och dyrt. Det kräver ofta sofistikerad teknik, vilket ofta kräver användning av precisionsinstrument som svepelektronmikroskop. Trots det är vissa ESD-skador svåra att skilja från skador orsakade av andra orsaker, vilket leder till att ESD-fel tolkas som andra typer av fel. Innan en fullständig förståelse av ESD-skada uppnås, tillskrivs det ofta tidiga fel eller fel av okänt ursprung, vilket omedvetet skymmer den verkliga orsaken till felet.
5. Allvarlighet: Även om ESD-problem kan tyckas bara påverka användarna av färdiga produkter, påverkar de faktiskt tillverkarna på alla nivåer, såsom garantikostnader, reparationskostnader och företagets rykte.
III. Tre typer av ESD
1. Människokroppstyp: Detta hänvisar till den friktionsladdning som genereras mellan kroppen och kläderna under mänsklig aktivitet. 1. När människor håller ESD-känsliga enheter utan att först jorda dem, kommer triboelektriska laddningar att överföras till de ESD-känsliga enheterna och orsaka skada.
2. Laddningstyp av mikroelektroniska enheter: Detta avser ESD-känsliga enheter, särskilt plastdelar. Vid automatiserad produktion genereras triboelektriska laddningar. Dessa laddningar kan snabbt laddas ur genom ledningar med lågt-motstånd till en starkt ledande, fast jordad yta, vilket orsakar skada; eller så kan de göra att metalldelarna på den ESD-känsliga enheten laddas genom induktion, vilket resulterar i skador.
3. Fält-inducerad typ: Detta inträffar när ett starkt elektriskt fält omger enheten, vilket kan härröra från plastmaterial eller kläder. Elektronomvandling sker över oxidskiktet. Om potentialskillnaden överstiger oxidskiktets dielektricitetskonstant kommer en elektrisk ljusbåge att alstras för att förstöra oxidskiktet, vilket resulterar i en kortslutning.
IV. Elektrostatiskt skydd
1. Jordning
Jordning urladdar direkt statisk elektricitet till jorden genom en trådanslutning. Detta är det mest direkta och effektiva anti-måttet. För ledare används ofta jordning, till exempel genom att bära anti-statiska handledsremmar och jordade arbetsytor.
Jordning implementeras genom följande metoder:
1) Jordning av människokroppen via handledsremmar.
2) Jordning av människokroppen via anti-statiska skor (eller skosnören) och anti-statiska golv.
3) Jordning av arbetsbänkens yta.
4) Jordning av testinstrument, verktygshållare och lödkolvar.
5) Jordning av anti-statiska golv och mattor.
6) Jordning av anti-transportvagnar, lådor och ställ när det är möjligt.
7) Jordning av anti-statiska stolar.
2. Elektrostatisk skärmning
Elektrostatiskt känsliga komponenter kan utsättas för statisk elektricitet under lagring eller transport. Elektrostatisk skärmning kan minska påverkan av extern statisk elektricitet på elektroniska komponenter. De vanligaste metoderna är att använda elektrostatiska skärmningspåsar och anti-omsättningslådor som skydd. Dessutom ger anti-statiska kläder viss avskärmning mot statisk elektricitet.