電子產(chǎn)品生產(chǎn)中濕度與溫度對靜電防護的影響
作者：CEO
時間：2022-11-01
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信息摘要：摘要：電子產(chǎn)品因靜電導(dǎo)致?lián)p壞
，通常是其內(nèi)部的集成電路被靜電擊穿
。了解了集成電路的靜電擊穿情況，為了進行有效的防護
，必須清楚什么情況下會產(chǎn)生靜電
，以及各種情況下靜電電壓有什么不同。靜電是一種客觀自然現(xiàn)象
，
電子產(chǎn)品生產(chǎn)中濕度與溫度對靜電防護的影響
摘要：電子產(chǎn)品因靜電導(dǎo)致?lián)p壞，通常是其內(nèi)部的集成電路被靜電擊穿
。了解了集成電路的靜電擊穿情況，為了進行有效的防護
，必須清楚什么情況下會產(chǎn)生靜電
，以及各種情況下靜電電壓有什么不同
。
靜電是一種客觀自然現(xiàn)象
，產(chǎn)生的方式很多
，如接觸、摩擦、沖流等等
。兩種不同材料摩擦后分開
，會分別帶有正
、負電荷
，處于帶電（靜電）狀態(tài)
，其帶電量多少取決于材料性質(zhì)、摩擦力大小以及摩擦的頻率
。
濕度與溫度對ESD的影響
在實際生產(chǎn)過程中
，除上述具體材料及裝備會對電子生產(chǎn)產(chǎn)生靜電威脅外
，環(huán)境溫濕度對靜電的影響也非常明顯
。其中濕度影響更大
。從靜電防護角度出發(fā)，環(huán)境溫度越低
，濕度越大
，對靜電的防護就越有利。
濕度與溫度對靜電放電都有影響
。在某一有限空間中，對于含有相同水分的空氣來說
，熱空氣更能吸收更多的
濕氣，這樣它的
相對濕度就更低。也就是說，在同一個大環(huán)境中
，溫度較高的區(qū)域會比溫度低的區(qū)域相對濕度更小。
例如，在冬天室外溫度為0℃
，且濕度大約為40%，房間內(nèi)溫度達到22℃時
，室內(nèi)的相對濕度可能只有10%左右
。在這種情況下，如果室內(nèi)沒有安裝可以補償水分匱乏的
加濕器設(shè)施
，ESD放電的可能性就會很大
。
由于濕度增加則非導(dǎo)體材料的表面電導(dǎo)率增加，使物體積蓄的靜電荷可以更快地泄漏
。因此對有靜電危險的場所
，在工藝條件許可時，可以安裝
加濕器等以提高空氣的相對濕度
，消除靜電
。一般情況，用增濕法消除靜電的效果是很明顯的
。
因此
，適度將環(huán)境
濕度控制在較大的水平上
，可以有效控制靜電的發(fā)生
。當然
，對于某些工藝和測量環(huán)境，例如電子器件的裝配間
、精密儀器測量間等
，出于控制產(chǎn)品極間短路、漏電等情況的發(fā)生和保證測試結(jié)果準確性的需要
，其濕度不允許過大，通常要求將環(huán)境濕度控制在45%~75%之間
。除了這些環(huán)境外
，為防止靜電的發(fā)生
，建議應(yīng)盡量創(chuàng)造較高的環(huán)境濕度。
在具體的生產(chǎn)中
，環(huán)境千差萬別
，產(chǎn)生靜電的情況也各有不同，需要具體對待
。大多數(shù)情況下
，筆者建議
，在盡可能提高環(huán)境濕度的基礎(chǔ)上
，根據(jù)產(chǎn)品自身的防靜電要求
，配備必要的靜電防護設(shè)施（如防靜電地面、桌椅、工作臺
、周轉(zhuǎn)容器等）和靜電防護用品
，（如防靜電工作服
、鞋帽等）就可以有效減少靜電損失，提高經(jīng)濟效益
。
集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展
、生產(chǎn)規(guī)模的擴大和集成化程度的提高使靜電放電（ESD）的危害嚴重影響到電子產(chǎn)品的質(zhì)量和性能
。在電子工業(yè)領(lǐng)域
，由于ESD的影響
，美國每年造成的損失約100億美元
，英國每年損失為35億英鎊，日本不合格的電子器件中有70%是由靜電引起
。在我國，因靜電造成的損失也很嚴重
。
隨著集成度不斷提高
，集成電路的內(nèi)絕緣層愈來愈薄
，其互連線與間距愈來愈小
，相互擊穿電壓愈來愈低。MOS電路是集成電路制造的主導(dǎo)技術(shù)
。通常MOS電路柵級絕緣層二氧化硅膜的厚度為0.07-0.15m，典型值是0.1m
。即使二氧化硅膜材料的擊穿強度高達16Kv/m
，但厚度只有0.1m之薄，故可算出柵氧膜的理論擊穿電壓為U=16kV/m0.
110-6m=0.1kV
，即100V
。
MOS電路對靜電放電的損傷最敏感
。而在微電子器件及電子產(chǎn)品的生產(chǎn)
、運輸和存儲過程中，所產(chǎn)生的靜電電壓遠遠超過其閾值
，人體或器具上所帶靜電如不加以適度防護
，很容易超過表中所列的低端電壓
。
MOS器件柵氧化截面寬度的減小還將導(dǎo)致承受功率的降低
。而且由于尺寸減小，使相應(yīng)的電容量減小
，根據(jù)公式U=Q/C
，在同樣的靜電荷水平情況下，如電容量C減小一倍
，則靜電電壓U相應(yīng)增大一倍
。于是擊穿的危險性更大，極易使器件和產(chǎn)品形成軟或硬損傷
，造成失效
，甚至嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量
。
結(jié)束語
近30年來，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展
，特別是以構(gòu)件物理尺寸日趨縮小和集成密度日趨增大為特征的集成電路
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