静电的危害

    随着大规模及超大规模集成电路的问世，在应用中人们逐渐发现器件无缘无故地损坏或早期失效，这是由于静电放电( ElectroStatic Discharge简称 ESD)造成的。无论是静电电场还是静电电流都可能给器件造成致命的危害或潜在的损伤。 

     人体有感的静电放电电压一般约在3000伏以上，3000伏以下的静电人并无异常不适感而对电子产品来说却具有很大的危害性。静电产生后会在其周围形成静电场产生力学效应、放电效应及静电感应效应等，人员身体携带静电也会对其它物体放电。在上述几种效应中静电的放电效应造成的危害最为严重，此种放电导致元器件的击穿或对系统造成破坏无法正常运行，对这种破坏我们一般简称为 ESD损害。

1、ESD损害及其对SSD的危害 

      在静电危害的几种类型中 ESD损害尤为突出，其突出特点是随机性和不易察觉性。人没有感觉到放电就已造成了静电损伤而且不易被检测出来。ESD对元器件的损害后果是导致硬击穿或软击穿。首先，所谓硬击穿是一次性造成芯片内热，二次击穿金属喷键，熔融介质，击穿表面等最终使集成电路彻底损坏永久性失效。当静电放电能量达到一定值时其足以引起塑劫集成电路的爆炸，使其芯片完全烧毁裸露，造成人身伤害，设备故障，耗费增加。硬击穿的特征明显，一般来说可以在器件组装件或插件板出厂交货之前检查出来。其次，软击穿(软失效)是造成器件的性能劣化或参数指标下降，但还没有完全损坏而形成隐患，在最后质量检验中很难被发现。在使用时静电造成的电路潜在损伤会使其参数变化品质劣化，寿命降低，使设备运行一段时间后随温度时间电压的变化出现各种故障从而不能正常工作即为软失效。如果受损的芯片属于一些重要的控制系统如：网络中心控制系统、自动播出控制系统、生产调度控制中心、电子作战指挥系统、自动导航系统、火箭发射控制系统等，其造成的危害有时是难以预料的，这潜在的损伤实际上具有更大危害，造成的直接或间接损失更为严重。软击穿不易察觉具有潜在隐蔽的特点危害性更大，有关资料证明 ESD引起的器件损伤90%为潜在性的软击穿损伤10%为立即失效的损伤类型。另外静电感应和静电放电时产生的电磁脉冲也有一定危害。  

      静电放电一般产生频带为几百KHz ~ 几十MHz，电平高达几十毫伏的电磁脉冲干扰可使静电敏感器件( Static Sensitive Device简称 SSD) 损坏。当今由于集成电路的集成度越来越高，体积缩小，光刻线条变细，线间距离窄以及采用大量新型材料(其抗静电性很低)至使其抗静电性明显下降。 

      有人认为加有 ESD保护电路的集成电路板不怕静电破坏，实际上尽管加有保护电路确实能够起到一定的保护作用。当在人体或工作环境中带有上千伏静电时虽然敏感器件内有保护电路也是无法承受的，其仍然受到很大程度的破坏。所有的集成电路均对静电敏感，其不同之处只在于所能承受的阀电压值不同而已。人体有感的静电放电在2500伏以上，因此减少静电到人无感觉的程度并没有消除电子设备受静电损坏的危害。当人感觉到静电放电时可能已经造成SSD损伤了所以对静电的防护主要应致力于防患于未然，进行综合防护。

2、静电对工业部门的危害 
     静电聚集对工业部门的危害主要表现在以下几个方面：

A.引发燃爆事故 

      据测量一个普通男子站在绝缘地板上脱化纤毛衣时人体静电电位可达8200伏，起电量为0.95微库，积累的静电能量为3.9毫焦，这个能量比汽油的最小静电点火能0.21毫焦；黑火药的最小静电点火能0.19毫焦都大许多倍，如果发生静电放电火花就有引起燃烧爆炸的危险。

B.损伤电子元器件破坏系统正常工作 
      在世界已进入电子计算机时代的今天，静电更是电子工业乃至各类电子电器用户的一大隐患。某些大规模集成电路中的被氧化膜只有十万分之几厘米厚，IC电路会在数百伏电压下被击穿，M0SFET甚至受到十几伏电压作用就会被毁掉，如遇人体静电或其他微弱的静电放电它们就会像雷电击中一幢大建筑物一样使之轰然倒塌遭到毁坏，因而以大规模集成电路为基础的工业产品如电脑工业，自动化控制器等等都要防止静电造成的危害。 

      据报道在静电危害没有得到有效防治之前，美国电子工业部门由于静电原因使 IC电路遭到破坏和损伤而造成的损失每年高达数亿美元，此外电子计算机、微处理器等会因静电放电而失去记忆或工作中断使已有的信息丢失，破坏系统无法正常工作。

C.影响产品质量 
    在电子元器件制造电影胶片印制过程中，静电放电会使其发生意外故障或疵病而达不到质量标准。
D.影响正常生产 
   在纺织、印刷胶片、造纸等工业生产中，纤维、纸张、胶片等会因静电而粘连一起给生产带来麻烦。
E.对人体造成电击不适感甚至引发次生事故 
   人体静电放电会使人有电震电麻感觉，若此人此时处在高位或接触危险品就可能引发次生事故。目前防静电安全技术越来越受到各国的重视!