集成電路的靜電防護(hù)研究

戴 杰（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471000）

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集成電路的靜電防護(hù)研究

戴 杰
（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471000）

摘 要：隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體在集成電路中得到了廣泛應(yīng)用。集成電路設(shè)備在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中，都會(huì)受到靜電的影響。本文對(duì)集成電路的靜電防護(hù)措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：集成電路；靜電防護(hù)；研究措施

0　引言

在現(xiàn)代社會(huì)，隨著微米等新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，集成電路的構(gòu)造更加簡(jiǎn)便實(shí)用。由于集成電路的簡(jiǎn)單化設(shè)計(jì)，因而內(nèi)部?jī)?nèi)絕緣層變得很薄，對(duì)靜電的抵抗能力也就相對(duì)變?nèi)酰?］。集成電路在生產(chǎn)到運(yùn)輸過(guò)程，都會(huì)不同程度的受到靜電影響。

1　集成電路產(chǎn)生的靜電

1.1靜電產(chǎn)生原因

靜電，指停留在物體表面由于正負(fù)電荷失去平衡產(chǎn)生的電能。摩擦起電，也是產(chǎn)生靜電的直接原因［2］。摩擦起電，主要是因?yàn)閮煞N物質(zhì)的接觸表面在摩擦?xí)r，由于停留在自身的電荷不同而產(chǎn)生的排斥現(xiàn)象。在這個(gè)電荷轉(zhuǎn)化過(guò)程中，物質(zhì)內(nèi)部的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)由于物質(zhì)表面的能量進(jìn)入原子結(jié)構(gòu)，原子結(jié)構(gòu)增加能量，使得電子脫離原子核，自動(dòng)外放的物理反應(yīng)，在這種物力反應(yīng)中，產(chǎn)生的電子所帶的是正電荷；而另一物質(zhì)的表面在進(jìn)行相似的物理反應(yīng)時(shí)，外放的電子所帶的是負(fù)電荷。因此，當(dāng)兩個(gè)物質(zhì)摩擦?xí)r，由于正負(fù)電荷的反應(yīng)，就會(huì)造成因摩擦產(chǎn)生靜電。另外感應(yīng)帶電也是物體產(chǎn)生靜電的原因。感應(yīng)帶電，指由于外電場(chǎng)的作用，電場(chǎng)力過(guò)大會(huì)產(chǎn)生電子脫離原子核，從而產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象。

1.2影響靜電的因素

靜電產(chǎn)生的因素有很多，主要包括物理環(huán)境、物體材質(zhì)和運(yùn)動(dòng)狀況三種。物理環(huán)境對(duì)產(chǎn)生靜電的影響，是指由于物體的因?yàn)榄h(huán)境改變，靜電量的數(shù)量隨著物質(zhì)內(nèi)部溫度升高而增加，相反靜電量的數(shù)量隨著物質(zhì)內(nèi)部溫度的降低而減少。在這種物理環(huán)境中，集成電路產(chǎn)生的靜電和內(nèi)部的物理環(huán)境溫度有關(guān)［3］。應(yīng)注意做好物力環(huán)境對(duì)集成電路產(chǎn)生的靜電作用。物體材質(zhì)對(duì)靜電產(chǎn)生的影響，是指物體材質(zhì)的不同，也會(huì)影響自身受到外力作用下，產(chǎn)生的靜電量，如果物體材質(zhì)導(dǎo)向性能良好，就比較容易產(chǎn)生電荷，在與其他物體摩擦?xí)r或者外力的作用下，很容易在物體表面產(chǎn)生靜電量；相反，如果物體材質(zhì)屬于絕緣性能良好的材質(zhì)，那么在外力作用下或者與其他物體摩擦?xí)r，產(chǎn)生的靜電量也會(huì)由物體材質(zhì)自動(dòng)引導(dǎo)出去，產(chǎn)生的靜電量很少或者根本沒(méi)有。運(yùn)動(dòng)狀況對(duì)靜電的影響，是指物體的運(yùn)動(dòng)速度和受力大小等運(yùn)動(dòng)狀況都會(huì)造成靜電的產(chǎn)生。例如物體的運(yùn)動(dòng)速率過(guò)快，受到的碰撞力就會(huì)增大，阻力就會(huì)變小，接觸面的面積就會(huì)增大，壓力同時(shí)也會(huì)增大，物體在這種運(yùn)動(dòng)狀況中，因與地面摩擦等產(chǎn)生的靜電量就會(huì)很大，危害也會(huì)很大；相反如果物體的運(yùn)動(dòng)狀況很平穩(wěn)，受到的碰撞力就會(huì)減小，阻力變大，在這種情況中，物體的運(yùn)動(dòng)狀況產(chǎn)生的靜電量就會(huì)很小，一般很難發(fā)現(xiàn)。

1.3靜電的危害

目前現(xiàn)階段化纖物質(zhì)在物理和化學(xué)生產(chǎn)中，應(yīng)用都非常廣泛?；w物質(zhì)本身就屬于導(dǎo)向性良好的材料，產(chǎn)生靜電現(xiàn)象普遍，如果這種電荷不能及時(shí)引導(dǎo)，靜電量就會(huì)變得很大，危害也大。但是化纖物質(zhì)產(chǎn)生的靜電受人體動(dòng)作的制約，比較明顯。

靜電是造成集成電路受破壞的主要因素。因?yàn)樵陟o電放電的過(guò)程中，對(duì)集成電路形成作用力，這種作用力包括造成電路失效的硬擊穿和軟擊穿。在這兩種作用力的共同作用下，集成電路的使用期限和使用范圍都會(huì)嚴(yán)重受到制約，如果集成電路的靜電量不能及時(shí)解決，就會(huì)對(duì)集成電路的性能和使用質(zhì)量造成影響，也會(huì)造成集成電路報(bào)廢。

2　集成電路的防靜電措施

2.1生產(chǎn)過(guò)程

集成電路在生產(chǎn)過(guò)程，容易產(chǎn)生靜電的原因：人為因素、環(huán)境因素和選材因素。人為因素，是指工作人員和電路板的接觸，導(dǎo)致集成電路留有靜電。對(duì)這種人為因素，應(yīng)從生產(chǎn)車(chē)間制服統(tǒng)一入手，統(tǒng)一規(guī)定著裝防靜電的防化服裝，避免人為因素在生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生的靜電停留集成電路表面，不易察覺(jué)的問(wèn)題。環(huán)境因素，是指貯存環(huán)境溫度過(guò)高，容易引發(fā)集成電路靜電的產(chǎn)生。針對(duì)這種問(wèn)題，應(yīng)對(duì)集成電路的貯藏進(jìn)行封閉式管理，盡量選擇在溫度可以控制調(diào)節(jié)的生產(chǎn)車(chē)間，避免因?yàn)橘A藏環(huán)境造成集成電路出現(xiàn)靜電的問(wèn)題。選材因素，是指在選擇原材料方面，應(yīng)傾向使用絕緣線良好的材質(zhì)，可以對(duì)集成電路表面停留的靜電及時(shí)引導(dǎo)，減少靜電對(duì)集成電路產(chǎn)生破壞作用。

2.2運(yùn)輸過(guò)程

集成電路容易產(chǎn)生靜電的原因是生產(chǎn)過(guò)程和運(yùn)輸過(guò)程。針對(duì)運(yùn)輸過(guò)程，為了有效實(shí)現(xiàn)防靜電的產(chǎn)生，應(yīng)從電路板的運(yùn)動(dòng)狀況入手。在運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)避免過(guò)快行駛或者猛踩剎車(chē)，產(chǎn)生運(yùn)輸車(chē)廂嚴(yán)重失去平衡，在這種情況下產(chǎn)生靜電量也是可以有效避免的，同時(shí)也是集成電路出廠后容易產(chǎn)生的問(wèn)題。同時(shí)針對(duì)，工作人員和搬運(yùn)人員，應(yīng)統(tǒng)一著橡膠制品衣服，盡量減少集成電路在搬運(yùn)途中，避免因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生的靜電問(wèn)題。

2.3完善管理制度

針對(duì)集成電路的靜電防護(hù)措施，最直接最根本的要從管理制度開(kāi)始。只有嚴(yán)格有效的管理制度，才能形成有效的約束力，對(duì)各個(gè)階層的人員進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，才可以從根本上做好靜電防護(hù)工作。在集成電路靜電產(chǎn)生的原因中，多數(shù)是人為因素和潛在的人為因素，都應(yīng)該得到具體解決。同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)安全巡檢制度，對(duì)集成電路的生成過(guò)程和運(yùn)輸過(guò)程，都要加強(qiáng)抽檢，確保集成電路得到安全生產(chǎn)和放心運(yùn)輸，盡量減少靜電量在集成電路的產(chǎn)生，也也是有效做好靜電防護(hù)工作的關(guān)鍵。靜電防護(hù)器材也應(yīng)加強(qiáng)開(kāi)發(fā)，靜電防護(hù)器材包括集成電路的包裝器材、儲(chǔ)藏器材和運(yùn)輸器材。針對(duì)靜電防護(hù)工作，應(yīng)全方面入手，才有利于完成做好靜電防護(hù)工作。

3　結(jié)束語(yǔ)

集成電路的生產(chǎn)到實(shí)際應(yīng)用，都會(huì)受到很多方面的影響，產(chǎn)生靜電量。靜電量的產(chǎn)生多數(shù)是可控因素，只有針對(duì)可控因素做出應(yīng)對(duì)措施，才能有效解決集成電路的靜電防護(hù)工作。對(duì)集成電路的選材控制、生產(chǎn)過(guò)程可控因素的處理和運(yùn)輸過(guò)程可控因素的處理，都需要完整的制度來(lái)形成約束力，通過(guò)各方面的努力才可以實(shí)現(xiàn)靜電防護(hù)工作，從而減少靜電對(duì)集成電路的影響，保證集成電路的質(zhì)量和使用期限。

參考文獻(xiàn)：

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DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.158