探討電子行業中的靜電防治問題

摘 要:一種常見的自然現象——靜電，每年在電子工業中造成極大的損失。本文通過對靜電的產生及危害特點分析，闡述了在電子行業中如何按照防靜電技術要求進行防治靜電的，并且提到目前的靜電防治僅僅局部防治，那么如何讓進行全方位、全環境靜電防治呢？

關鍵詞:靜電 摩擦 感應 傳導 全方位全環境靜電防治

中圖分類號:TM08文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(b)-0070-01

靜電是一種常見的自然現象，具有特定的規律，既有有利的方面，也存在嚴重的危害。在電子工業中，每年因靜電導致的產品損失極大。據資料統計，全世界每年因靜電造成的經濟損失約為500億美元，潛在的損失還不計其數，電子行業的產品故障49%為靜電所致。靜電放電是影響各類電子設備和電子元器件穩定性與可靠性的主要因素。因此，我們必須充分認識靜電的特性，趨利避害，有效地進行靜電的防護與控制。

1 靜電的產生及其危害

靜電是一種電能，它存留于物體表面，是正負電荷在局部范圍內失去平衡的結果，是通過電子或離子的轉換而形成的。靜電現象是電荷在產生和消失過程中產生的電現象的總稱。通常物體帶有的正負電荷是等量的，當其發生摩擦、接觸、冷凍、電解、溫差等運動時，一種物體會積聚正電荷，另一物體積聚負電荷，從而在物體上產生了靜電。在電子產品的生產、運輸、存儲和轉運等過程中都會產生靜電，產生靜電的主要原因為摩擦、感應和傳導。

靜電在電子企業生產中是不可避免的，其危害形式:(1)靜電吸附塵埃，產生短路現象，導致電器損壞。一顆直徑幾微米塵埃吸附在芯片上，即可造成幾十根芯線之間的絕緣強度降低，造成短路使芯片損壞。(2)靜電放電造成電磁干擾，引起電子設備故障或誤動作。如果受損的芯片屬于一些重要的控制系統，如網絡中心控制系統、自動播出控制系統、生產調度控制中心、電子作戰指揮系統、自動導航系統或火箭發射控制系統等，其造成的危害有時是難以預料的。(3)靜電放電擊穿集成電路和精密電子元件，形成軟擊穿或硬擊穿故障。硬擊穿是一次性造成器件的永久性損壞或性能完全喪失，例如器件的輸出與輸入開路或短路。當靜電放電能量達到一定值時，足以引起塑型集成電路的爆炸，使芯片完全燒毀裸露，進而造成人身傷害、設備故障、耗費增加。軟擊穿可使器件的性能劣化，并使其指標參數降低而造成故障隱患。軟擊穿可使電路時好時壞，且不易被發現，給整機運行和故障查找造成很大麻煩。靜電擊穿從成因上分析，有電流型和電壓型兩種。電流型擊穿有瞬間放電現象，通過電流形式擊穿；電壓型擊穿無放電回路，由高壓電場擊穿。無論是靜電電壓還是靜電電流，都可能給電子器件造成致命的危害或潛在的損傷。隨著大規模、超大規模集成電路的問世及其應用，人們逐漸發現，電子器件無緣無故地損壞或早期失效，都是由于靜電放電造成。

2 靜電放電對電子產品危害的特點

據有關統計資料表明，90%的靜電損傷是沒辦法檢測到的，只有到了用戶手里使用時才會發現。手機出現的經常死機、自動關機、話音質量差、雜音大、信號時好時壞、按鍵出錯等問題有絕大多數與靜電損傷相關。也因為這一點，靜電放電被認為是電子產品質量最大的潛在殺手。其特點體現在以下幾個方面。

(1)隱蔽性。在靜電釋放對電子產品損害中，活動的人體帶電是一個重要的原因。在一般情況下，人體所帶靜電電壓都在1-2kV范圍，而在此電壓電平上靜電放電時，人體一般無直觀察覺，而接觸到電子產品的元器件時，卻在人們不知不覺中受到損傷。

(2)潛在性。有些電子器件受靜電放電損傷后，僅表現出某些性能參數的下降，但但未達到安全失效程度，若沒有進行全面地檢測往往無法發現。如有的IC在靜電放電損傷后，僅表現出輸入電流增加，一般在功能檢測時不會被發現，或者靜電放電使產品出現可自愈的擊穿，或者其他非致命的損害。但隨工作時間延長，這種效應在累加繼續使用下，最終發生致命失效。

(3)損傷的隨機性。只要靜電敏感器件接觸或靠近超過其靜電放電敏感閥值的情況存在，就有可能發生靜電放電損害。而由于靜電可以在任何兩種物體接觸，分離條件下產生。故靜電敏感器件的靜電放電損傷有可能在產品從進料、加工、制造到使用維護的任何環節。任何一個操作步驟，與任何有關帶電體接觸時發生。所以靜電放電損傷具有很大得隨機性。

(4)失效分析復雜性。靜電放電造成期間損傷，失效的分析工作非常困難。目前電子器件均為精細微小的組裝結構，分析失效原因需要有一套高精密的儀器，另外為靜電損傷難與其他原因造成的損傷加以區別。

3 靜電的防治

對靜電的防治，應根據《電子設備制造防靜電技術要求》、《防止靜電事故通用導則》等的有關規定，針對其產生和造成危害的特點，采取全面、綜合、配套的防護措施。靜電防護在很大程度上是提高靜電防護意識的問題，提高所有接觸靜電敏感器件人員的靜電知識水平，進行靜電安全操作與靜電防護技術教育是非常重要的，這在美國軍用標準和我國標準里都有明文規定。包括靜電保護接地、場地環境的靜電防護、人員的靜電防護、設備的靜電防護、靜電檢測儀表及防護措施的日常維護等六個方面。

這些防治技術大都遵循抑制、疏導、中和的原則。盡管目前采取了一些措施，消除靜電取得了一定效果，但并未完全杜絕靜電危害。經過對各種防靜電手段的應用及其效果進行研究，人們終于認識到那些方法仍屬局部防治，總有防治措施未保護到的區域可能會產生靜電危害。

思考以上防治方法，具體思路就是“水來土掩，兵來將擋”，可惜靜電防不勝防，所以總是有保護不到的地方。那么到底能不能全面的防治靜電呢？又如何防治呢？要想全面防治靜電就不能把焦點放在一個個具體的產生靜電的部位或工作面上，而是整個工作區域的全部空間，其核心是致力于消除所有設備、物料，人員在各個環節，所有工作過程中，由于流動、摩擦而產生靜電聚集的可能性。這種全新的概念已成為現代工業以及辦公自動化和家用電子設備防治靜電危害的指導原則。

根據這種指導原則，就基本實現“全方位、全環境靜電防治”，必須開發以下關鍵技術:在相對封閉的生產或工作環境中，對地面、墻壁、天花板采取相應措施，使其具有良好的導靜電性能；對所有設備、工作面、坐椅等采取表面處理措施，有效地改變各種材料的表面阻抗，使其受到摩擦作用時不產生靜電或靜電荷不能聚集；對該環境中的操作或工作人員采取全面的靜電保護，使其人體靜電達到最小程度；對生產區域的空氣加濕，增加空氣的導電系數。這種防靜電方式就是現代全新的防治措施，比傳統的靜電防治更全面、更徹底。

參考文獻

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[2]陳衛，張紅斌.電路分析.人民郵電出版社.