電子產品生產中濕度與溫度對靜電防護的影響

電子產品生產中濕度與溫度對靜電防護的影響

摘要：電子產品因靜電導致損壞，通常是其內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生靜電，以及各種情況下靜電電壓有什么不同。

濕度與溫度對ESD的影響

在實際生產過程中，除上述具體材料及裝備會對電子生產產生靜電威脅外，環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，環境溫度越低，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，在同一個大環境中，溫度較高的區域會比溫度低的區域相對濕度更小。

例如，在冬天室外溫度為0℃，且濕度大約為40%，房間內溫度達到22℃時，室內的相對濕度可能只有10%左右。在這種情況下，如果室內沒有安裝可以補償水分匱乏的加濕器設施，ESD放電的可能性就會很大。

由于濕度增加則非導體材料的表面電導率增加，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，適度將環境濕度控制在較大的水平上，可以有效控制靜電的發生。當然，對于某些工藝和測量環境，例如電子器件的裝配間、精密儀器測量間等，出于控制產品極間短路、漏電等情況的發生和保證測試結果準確性的需要，其濕度不允許過大，通常要求將環境濕度控制在45%~75%之間。除了這些環境外，為防止靜電的發生，建議應盡量創造較高的環境濕度。

在具體的生產中，環境千差萬別，產生靜電的情況也各有不同，需要具體對待。大多數情況下，筆者建議，在盡可能提高環境濕度的基礎上，根據產品自身的防靜電要求，配備必要的靜電防護設施（如防靜電地面、桌椅、工作臺、周轉容器等）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，提高經濟效益。

集成電路技術的迅速發展、生產規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品的質量和性能。在電子工業領域，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技術。通常MOS電路柵級絕緣層二氧化硅膜的厚度為0.07-0.15 m，典型值是0.1 m。即使二氧化硅膜材料的擊穿強度高達16Kv/m，但厚度只有0.1 m之薄，故可算出柵氧膜的理論擊穿電壓為U=16kV/m 0.1 10-6m=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品的生產、運輸和存儲過程中，所產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致承受功率的降低。而且由于尺寸減小，使相應的電容量減小，根據公式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相應增大一倍。于是擊穿的危險性更大，極易使器件和產品形成軟或硬損傷，造成失效，甚至嚴重影響產品質量。

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