Generering, påvirkning og beskyttelse av statisk elektrisitet
I. Generering av statisk elektrisitet:
1. Friksjon: I dagliglivet genereres statisk elektrisitet når to gjenstander av forskjellige materialer kommer i kontakt og deretter skilles. Den vanligste metoden for å generere statisk elektrisitet er gjennom friksjon. Jo bedre isolasjon et materiale har, jo lettere er det å generere statisk elektrisitet gjennom friksjon. I tillegg kan statisk elektrisitet også genereres når to gjenstander av forskjellige stoffer kommer i kontakt og deretter skilles.
2. Induksjon: For ledende materialer kan elektroner strømme fritt på overflaten. Hvis de plasseres i et elektrisk felt, vil positive og negative elektroner overføres på grunn av frastøting av like ladninger og tiltrekning av ulik ladning.
3. Ledning: For ledende materialer kan elektroner strømme fritt på overflaten. Hvis de kommer i kontakt med en ladet gjenstand, vil kostnadsoverføring skje.
II. Virkningen av statisk elektrisitet på elektronikkindustrien
Miniatyrisering av kretser, lavere spenningsmotstandsevne og mindre kretsareal i integrerte kretskomponenter svekker deres motstand mot elektrostatisk utladning (ESD). Elektrostatiske felt og strømmer blir dødelige trusler mot disse komponentene med høy-tetthet. Samtidig øker den utbredte bruken av svært isolerende materialer som plast i stor grad sjansene for generering av statisk elektrisitet. Statisk elektrisitet genereres i dagliglivet gjennom aktiviteter som gåing, luftbevegelse og håndtering. Selv om det er vanlig å tro at bare CMOS-brikker er følsomme for statisk elektrisitet, er svært integrerte elektroniske komponenter i virkeligheten ganske følsomme.
A. Effekter av statisk elektrisitet på elektroniske komponenter
1. Statisk elektrisitet tiltrekker seg støv, endrer impedansen mellom kretser og påvirker produktets funksjonalitet og levetid.
2. Elektriske felt eller strømmer kan skade isolasjonen eller lederne til komponenter, og gjøre dem ubrukelige (helt ødelagt).
3. Varme generert av øyeblikkelige elektriske felt eller strømmer kan skade komponenter, slik at de kan fortsette å fungere, men forkorter levetiden.
B. Egenskaper for statisk elektrisitetsskade:
1. Slumsk: Menneskekroppen kan ikke direkte oppfatte statisk elektrisitet med mindre det oppstår en elektrostatisk utladning. Selv da føles ikke alltid følelsen av et elektrisk støt. Dette er fordi menneskekroppen bare kan oppfatte en elektrostatisk utladningsspenning på 2-3KV.
2. Latent: Noen elektroniske komponenter viser ikke en åpenbar ytelsesnedgang etter statisk elektrisitetsskade, men gjentatte utladninger kan forårsake indre skader, skape skjulte farer og øke komponentens følsomhet for statisk elektrisitet. Det finnes ingen kur for eksisterende problemer. 3. Tilfeldighet: Under hvilke omstendigheter vil elektroniske komponenter få skade på elektrostatisk utladning (ESD)? Det kan sies at fra det øyeblikket en komponent er produsert til den svikter, er den truet av ESD, og genereringen av denne ESD er tilfeldig. Fordi generering og utladning av ESD skjer øyeblikkelig, er de vanskelige å forutsi og beskytte mot.
4. ESD-skades kompleksitet: Den komplekse og delikate strukturen til elektroniske produkter gjør ESD-arbeidstid-krevende, arbeidskrevende-og dyrt. Det krever ofte sofistikert teknologi, som ofte nødvendiggjør bruk av presisjonsinstrumenter som skanningselektronmikroskop. Likevel er noen ESD-skadefenomener vanskelige å skille fra skader forårsaket av andre årsaker, noe som fører til feiltolkning av ESD-feil som andre typer feil. Før en full forståelse av ESD-skade oppnås, tilskrives det ofte tidlige feil eller feil av ukjent opprinnelse, og dermed ubevisst skjuler den sanne årsaken til feilen.
5. Alvorlighet: Selv om ESD-problemer ser ut til å bare påvirke brukerne av ferdige produkter, påvirker de faktisk produsenter på alle nivåer, for eksempel garantikostnader, reparasjonskostnader og selskapets omdømme.
III. Tre typer ESD
1. Menneskekroppstype: Dette refererer til friksjonsladningen som genereres mellom kroppen og klærne under menneskelig aktivitet. 1. Når folk holder ESD-sensitive enheter uten først å jorde dem, vil triboelektriske ladninger overføres til de ESD-sensitive enhetene og forårsake skade.
2. Ladetype for mikroelektroniske enheter: Dette refererer til ESD-sensitive enheter, spesielt plastdeler. Under automatisert produksjon genereres triboelektriske ladninger. Disse ladningene kan raskt utlades gjennom linjer med lav-motstand til en sterkt ledende, godt jordet overflate, og forårsake skade; eller de kan føre til at metalldelene på den ESD-sensitive enheten blir ladet gjennom induksjon, noe som resulterer i skade.
3. Felt-indusert type: Dette oppstår når et sterkt elektrisk felt omgir enheten, som kan stamme fra plastmaterialer eller klær. Elektronkonvertering skjer over oksidlaget. Hvis potensialforskjellen overstiger den dielektriske konstanten til oksidlaget, vil en elektrisk lysbue bli generert for å ødelegge oksidlaget, noe som resulterer i en kortslutning.
IV. Elektrostatisk beskyttelse
1. Jording
Jording sender ut statisk elektrisitet direkte til jorden gjennom en ledningsforbindelse. Dette er det mest direkte og effektive anti-tiltaket. For ledere er jording ofte brukt, for eksempel ved å bruke anti-statiske håndleddsstropper og jordede arbeidsflater.
Jording implementeres ved hjelp av følgende metoder:
1) Jording av menneskekroppen via håndleddsstropper.
2) Jording av menneskekroppen via anti-statiske sko (eller skolisser) og anti-gulvbelegg.
3) Jording av arbeidsbenkens overflate.
4) Jording av testinstrumenter, verktøyholdere og loddebolter.
5) Jording av anti-statiske gulv og matter.
6) Jording av anti-transportvogner, bokser og stativer når det er mulig.
7) Jording av anti-statiske stoler.
2. Elektrostatisk skjerming
Elektrostatisk følsomme komponenter kan bli utsatt for statisk elektrisitet under lagring eller transport. Elektrostatisk skjerming kan redusere virkningen av ekstern statisk elektrisitet på elektroniske komponenter. De vanligste metodene er bruk av elektrostatiske skjermingsposer og anti-omsetningsbokser for beskyttelse. I tillegg gir anti-statiske klær en viss skjerming mot statisk elektrisitet.