前面提到的电子工业中静电危害的主要形式是静电放电引起的元器件的突变失效和潜在失效,并进而造成整机性能的下降或失效。所以,静电防护和控制的主要目的应是控制静电放电,即防止静电放电的发生或将静电放电的能量降至所使用寿命。由于多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。
(3)随机性电子元件什么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个元件产生以后,一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机性。其损坏也具有随机性。
(4)复杂性静电放电损伤的失效分析工作,因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱,要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此,有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别,使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。
2.3可能产生静电损害的生产过程元器件从生产到使用的整个过程中都可能遭受静电损伤,依各阶段的可分为:(1)元器件制造过程在这个过程、包含制造、切割、接线、检验到交货。
(2)印刷电路板生产过程收货、验收、储存、插入、焊接、检验、包装到流转。
(3)仪器制造过程电路板验收、储存、装配、检验、流转。
(4)仪器使用过程收货、安装、试验、使用及保养。
(5)仪器维修过程。
在这整个过程中,每一个阶段中的每一个步骤,元件都可能遭受静电的影响,而实际上,最主要而又容易疏忽的一点却是在元器件的件,需要在制造、运输和使用过程中采取防静电保护措施。表2-1列出了一些没有静电保护设计器件的静电放电敏感度。
有人认为现在的集成电路,如MOS电路,生产厂家在设计上已采用了抗静电的保护电路,认为防静电并不一定需要。但是,人们在生产活动中,工作人员穿的化纤衣服,各有敏感器件的损伤阈值之下。
从原则上说静电防护应从控制静电的产生和控制静电的消散两方面进行,控制静电产生主要是控制工艺过程和工艺过程中材料的选择;控制静电的消散则主要是快速而安全地将静电泄放和中和;两者共同作用的结果就有可能使静电电平不超过安全限度,达到静电防护
3.2防静电基本思路和方法静电放电会对器件造成损害,但通过采取正确和适当的静电防护和控制措施,建立静电防护系统,那么就可以消除或控制静电放电的发生,使其对元器件的损害降至最小。对静电敏感器件进行静电防护和控制的基本思想有两条:(1)对可能产生接地的地方要防止静电的聚集,即采取一定的措施,避免或减少静电放电的产生,或采取“边产生边泄漏”的方法达到消除电荷积聚的目的,将静电荷控制在不致引起产生危害的程度。
(2)对已存在的电荷积聚,迅速可靠地消除掉。
所以生产过程中静电防护的核心是“静电消除”。为此可建立一个静电安全工作区,即通过使用各种防静电制品和器材,采用各种防静电措施,使区域内的可能产生的静电电压保持在对最敏感器件安全的阈值下。其基本途径有:a.工艺控制法旨在使生产过程中尽量少产生静电荷。为此应从工艺流程、材料选择、设备安装和操作管理等方面采取措施,控制静电的产生和积聚,抑制静电电位和静电放电的能力,使之不超过危害的程度。
如在通常半导体制造过程中,当高速器件的浅结形成工序完成后,对冲洗用的去离子水的电阻率就必须控制。虽然电阻率越高,洁净效果越好,但电阻率越高。绝缘性越好,在芯片上产生的静电就越高。因此一般要控制在略高于8MΩ的水平,而不能是初始工序用的16-17MΩ。还有在材料选择上,包装材料要采用防静电材料,尽量避免未经处理的高分子材料。
b.泄漏法旨在使静电通过泄漏达到消除的目的。通常采用静电接地是电荷向大地泄漏;也有采用增大物体电导的方法使接地沿物体表面或通过内部泄漏,最常见的是工作人员带的防静电腕带,静电接地柱。一般要求在各工序操作前,操作人员必须进行适度静电放电。焊接静电敏感器件或含有该类器件的印制电路板时,必须使用有接地端的焊接电烙铁。
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