電子產(chǎn)品生產(chǎn)中濕度與溫度對(duì)靜電防護(hù)的影響

　　摘要：電子產(chǎn)品因靜電導(dǎo)致?lián)p壞，通常是其內(nèi)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(jìn)行有效的防護(hù)，必須清楚什么情況下會(huì)產(chǎn)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(xiàn)象，產(chǎn)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(kāi)，會(huì)分別帶有正、負(fù)電荷，處于帶電（靜電）狀態(tài)，其帶電量多少取決于材料性質(zhì)、摩擦力大小以及摩擦的頻率。

　　濕度與溫度對(duì)ESD的影響

　　在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，除上述具體材料及裝備會(huì)對(duì)電子生產(chǎn)產(chǎn)生靜電威脅外，環(huán)境溫濕度對(duì)靜電的影響也非常明顯。其中濕度影響更大。從靜電防護(hù)角度出發(fā)，環(huán)境溫度越低，濕度越大，對(duì)靜電的防護(hù)就越有利。

　　濕度與溫度對(duì)靜電放電都有影響。在某一有限空間中，對(duì)于含有相同水分的空氣來(lái)說(shuō)，熱空氣更能吸收更多的濕氣，這樣它的相對(duì)濕度就更低。也就是說(shuō)，在同一個(gè)大環(huán)境中，溫度較高的區(qū)域會(huì)比溫度低的區(qū)域相對(duì)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(nèi)溫度達(dá)到22℃時(shí)，室內(nèi)的相對(duì)濕度可能只有10%左右。在這種情況下，如果室內(nèi)沒(méi)有安裝可以補(bǔ)償水分匱乏的加濕器設(shè)施，ESD放電的可能性就會(huì)很大。

　　由于濕度增加則非導(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地泄漏。因此對(duì)有靜電危險(xiǎn)的場(chǎng)所，在工藝條件許可時(shí)，可以安裝加濕器等以提高空氣的相對(duì)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(huán)境濕度控制在較大的水平上，可以有效控制靜電的發(fā)生。當(dāng)然，對(duì)于某些工藝和測(cè)量環(huán)境，例如電子器件的裝配間、精密儀器測(cè)量間等，出于控制產(chǎn)品極間短路、漏電等情況的發(fā)生和保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性的需要，其濕度不允許過(guò)大，通常要求將環(huán)境濕度控制在45%~75%之間。除了這些環(huán)境外，為防止靜電的發(fā)生，建議應(yīng)盡量創(chuàng)造較高的環(huán)境濕度。

　　在具體的生產(chǎn)中，環(huán)境千差萬(wàn)別，產(chǎn)生靜電的情況也各有不同，需要具體對(duì)待。大多數(shù)情況下，筆者建議，在盡可能提高環(huán)境濕度的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品自身的防靜電要求，配備必要的靜電防護(hù)設(shè)施（如防靜電地面、桌椅、工作臺(tái)、周轉(zhuǎn)容器等）和靜電防護(hù)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(jīng)濟(jì)效益。

　　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使靜電放電（ESD）的危害嚴(yán)重影響到電子產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。在電子工業(yè)領(lǐng)域，由于ESD的影響，美國(guó)每年造成的損失約100億美元，英國(guó)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(guó)，因靜電造成的損失也很嚴(yán)重。

　　隨著集成度不斷提高，集成電路的內(nèi)絕緣層愈來(lái)愈薄，其互連線與間距愈來(lái)愈小，相互擊穿電壓愈來(lái)愈低。MOS電路是集成電路制造的主導(dǎo)技術(shù)。通常MOS電路柵級(jí)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(qiáng)度高達(dá)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(duì)靜電放電的損傷最敏感。而在微電子器件及電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和存儲(chǔ)過(guò)程中，所產(chǎn)生的靜電電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其閾值，人體或器具上所帶靜電如不加以適度防護(hù)，很容易超過(guò)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(dǎo)致承受功率的降低。而且由于尺寸減小，使相應(yīng)的電容量減小，根據(jù)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(yīng)增大一倍。于是擊穿的危險(xiǎn)性更大，極易使器件和產(chǎn)品形成軟或硬損傷，造成失效，甚至嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　近30年來(lái)，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是以構(gòu)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(shù)的發(fā)展，以及許多新的高分子材料的廣泛使用，靜電防護(hù)問(wèn)題為更多的行業(yè)所關(guān)注，而ESD的防護(hù)領(lǐng)域也日漸廣泛，人們對(duì)靜電防護(hù)的認(rèn)識(shí)也必將隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而日益深化。

　　靜電防護(hù)相關(guān)產(chǎn)品：超聲波加濕器