靜電作為一種普遍物理現(xiàn)象,近十多年來伴隨著集成電路的飛速發(fā)展和高分子材料的廣泛應(yīng)用,靜電的作用力、放電和感應(yīng)現(xiàn)象引起的危害十分嚴(yán)重,美國統(tǒng)計(jì),美國電子行業(yè)部門每年因靜電危害造成損失高達(dá)100億美元,英國電子產(chǎn)品每年因靜電造成的損失為20億英鎊,日本電子元器件的不合格品中不少于45%的危害是因?yàn)?/span>靜電放電(ESD)造成的。
問題嚴(yán)重性還在于很多人對靜電危害的認(rèn)識不足和防靜電知識的無知,常把一些因ESD造成的設(shè)備性能下降或故障,誤認(rèn)為是元器件早期老化失效。所造成的誤區(qū)有以下幾點(diǎn)。
(1)首先由于許多人對靜電的產(chǎn)生不太了解,因?yàn)閘~2kV以下的靜電放電感覺不到的,但卻能使器件因電擊而受到損傷。(須知一般MOS電路和場效應(yīng)管擊穿電壓約為300V)所以說靜電的損傷是在人們不知不覺的過程中發(fā)生的。
(2)器件的失效分析比較困難,因?yàn)殪o電的損傷與其他瞬變過程的過電壓造成的器件損傷有時(shí)是很難區(qū)分開來。
(3)有的器件在受靜電損傷以后,并不是不能用,而是特性有所下降,人們并不是當(dāng)時(shí)就能發(fā)現(xiàn),但已經(jīng)造成了潛在的失效隱患,在將來某種特定的條件下,最終會(huì)導(dǎo)致器件失效,如器件氧化層出現(xiàn)一個(gè)孔,設(shè)備長時(shí)間工作后,金屬化電遷移引起短路燒毀,從而導(dǎo)致設(shè)備故障。這種類型的靜電損傷,將會(huì)大大的縮短元器件的使用壽命。
(4)有人錯(cuò)誤地認(rèn)為現(xiàn)在的集成電路,如MOS電路,不少的生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)上已采用了抗靜電的保護(hù)電路,認(rèn)為防靜電并不一定需要。但是,人們在生產(chǎn)活動(dòng)中,工作人員穿的化纖衣服,各種塑料制品包裝,上述材料的滑動(dòng)、摩擦、或分離,特別是在空氣干燥的季節(jié)里,將會(huì)產(chǎn)生600~15000V的靜電電壓,如果濕度為20%以下時(shí),靜電電壓可高達(dá)30kV。即使有保護(hù)對于靜電放電的敏感器件也是非常危險(xiǎn)的。
有人認(rèn)為靜電僅對MOS類電路損傷,但不盡然,當(dāng)靜電電壓高到某一限度時(shí),對有些半導(dǎo)體器件也產(chǎn)生損傷。
某廠在使用高頻三級管3DGI42時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的現(xiàn)象,當(dāng)工作人員在上班開始工作,拿第一支管子測試時(shí),常常發(fā)現(xiàn)是壞的,失效模式為發(fā)射結(jié)擊穿,以后就全是好的,這種現(xiàn)象每天重復(fù)出現(xiàn)。經(jīng)研究認(rèn)為,這種失效是由靜電引起的。當(dāng)工作人員進(jìn)入車間或?qū)嶒?yàn)室時(shí),因在地板上走動(dòng)時(shí)產(chǎn)生靜電,加上自身衣服之間摩擦也會(huì)產(chǎn)生靜電,所以當(dāng)?shù)谝淮文霉茏訒r(shí),在接觸管子的瞬間靜電釋放,因而使管子損壞。于是,規(guī)定凡是第一次測試時(shí),要先摸一摸地線,釋放靜電之后,再去拿管子,這個(gè)問題因此而得以解決。這個(gè)例子也說明,籠統(tǒng)地認(rèn)為雙極晶體管不是靜電第三器件是錯(cuò)誤的,特別是對于具有潛結(jié)構(gòu)的高頻或超高頻晶體管,必須考慮防靜電問題。
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