兩種不同起電序列的材料通過摩擦、碰撞、剝離等方式,在接觸又分離之后在一種物體上積聚正電荷 另一種物體上積聚等量的負電荷 從而產生了靜電。
導體靜電感應、壓電效應、電磁輻射感應等也能產生很高的靜電電壓。隨著工業生產和發展,新型合成材料、絕緣材料的使用越來越普遍,除了生產所需的高分子原材料外,還有如塑料的、涂漆的工作臺面,塑料的水泥的地板或打蠟的木地板,木質的、塑料的、纖維的坐椅,人穿的化纖服裝、尼龍襪、塑膠鞋,塑料的、橡膠的周轉箱或包裝材料,各種塑料的文件夾 絕緣的辦公用品等等。它們在摩擦、分離過程中,不可避免地會產生靜電荷,并且難以導出,聚集起來可達到很高的靜電電位,一旦放電產生火花,就會成為引發事故的罪魁禍。
按照靜電學上的分類 一般材料可分為三大類:
靜電導體,電阻率10^6 ?-cm
靜電半導體,電阻率10^6?-cm ~ 10^10?-cm
靜電絕緣體, 電阻率10^10?-cm
其中電阻率在電阻率 10^5?- cm ~ 10^9?-cm 的稱為靜電泄放體。而絕大部分合成材料的電阻率者大于10^10?-cm,因而是靜電絕緣體。對于絕緣體而言,一旦產生靜電,其本身幾乎無放電的通路,使靜電荷長期駐留積聚,電荷積聚到一定程度后,就可能隨機放電造成危害。
在工作環境中,主要的靜電源有:
人(移動靜電源),人在活動時產生的靜電電壓從幾千伏到幾萬伏不等。
在工作環境中,主要的靜電源有:
地板、工作臺面、鞋、服裝、普通塑料包裝袋、文件袋、泡沫包裝盒、沒有靜電防護條件下直接插撥印制電路板、不接地電烙鐵、吸錫器、絕緣材料制作的操作工具等。打印機、復印機、變壓器、發電機等工作時也會產生感應靜電。
人體電位 (伏)
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電擊程度
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1000
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完全無感覺
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發出微弱的放電聲
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2000
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手指外側有感覺 但不疼
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3000
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有被針刺的感覺 徽疼
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4000
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有被針深刺的感覺 手指微疼
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見到放電的微光
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5000
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從手掌到前腕感到疼
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指尖延伸出微光
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6000
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手指感到劇疼 后腕感到沉重
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7000
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手指和手掌感到劇疼 稍有麻木感覺
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8000
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從手掌到前腕有麻木的感覺
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9000
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手腕子感到劇疼 手感到麻木沉重
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10000
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整個手感到疼 有電流過的感覺
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11000
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手指劇麻 整個手感到被強烈電擊
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12000
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整個手感到被強烈地打擊
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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,器件無緣無故地損壞或早期失效,是由于靜電放電( ElectroStatic Discharge 簡稱 ESD)造成的。無論是靜電電場,還是靜電電流,都可能給器件造成致命的危害或潛在的損傷。
人體有感的靜電放電 其電壓一般約在 3000 伏以上 3000 伏以下的靜電 人并無異常不適感覺 而對電子產品來說 仍具有很大的危害性 靜電產生后會在周圍形成靜電場 會產生力學效應 放電效應及靜電感應效應等幾種效應 人員身體攜帶靜電也會對其它物體放電。
在這幾種效應中 靜電的放電效應造成的危害最為嚴重 此種放電導致元器件的擊穿破壞 或對系統造成破壞 無法正常運行 一般簡稱為 ESD 損害。
ESD 對元器件的損害后果導致 硬擊穿 或 軟擊穿 ”
硬擊穿
所謂“硬擊穿”是一次性造成芯片內熱二次擊穿、金屬噴鍵熔融、介質擊穿、表面擊穿、體積擊穿等,使集成電路徹底損壞、永久性失效 當靜電放電能量達到一定值時,足以引起塑劫集成電路的爆炸,使其芯片完全燒毀裸露,造成人身傷害、設備故障、耗費增加。
硬擊穿特征明顯,一般來說,可以在器件、組裝件或插件板出廠交貨之前檢查出來。
軟擊穿
“軟擊穿(軟失效) ”是造成器件的性能劣化或參數指標下降,但還沒有完全損壞而形成隱患, 在最后質量檢驗中很難被發現。在使用時,靜電造成的電路潛在損傷會使其參數變化、品質劣化、壽命降低,使設備運行一段時間后,隨溫度、時間、電壓的變化,出現各種故障,不能正常工作,即“軟失效”。
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、火箭發射控制系統等,其造成的危害有時是難以預料的,這潛在的損傷實際上具有更大危害,造成的直接和間接損失更為嚴重。
軟擊穿不易察覺,具有潛在隱蔽的特點,危害更大。
另外靜電感應和靜電放電時產生的電磁脈沖也有一定危害。靜電放電一般產生頻帶為幾百 KHz ~ 幾十MHz 、電平高達幾十毫伏的電磁脈沖干擾,可使靜電敏感器件( Static Sensitive Device 簡稱 SSD) 破壞。
在靜電危害的幾種類型中,ESD 損害尤為突出,其突出特點是隨機性和不易察覺性
人沒有感覺到放電就已造成了靜電損傷
不易被檢測出來
有關資料證明,ESD 引起的器件損傷,90%為潛在性的軟擊穿損傷,10%為立即失效的損傷類型。
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