电子产品生产中湿度与温度对静电防护的影响

电子产品生产中湿度与温度对静电防护的影响

摘要：电子产品因静电导致损坏，通常是其内部的集成电路被静电击穿。了解了集成电路的静电击穿情况，为了进行有效的防护，必须清楚什么情况下会产生静电，以及各种情况下静电电压有什么不同。

湿度与温度对ESD的影响

在实际生产过程中，除上述具体材料及装备会对电子生产产生静电威胁外，环境温湿度对静电的影响也非常明显。其中湿度影响更大。从静电防护角度出发，环境温度越低，湿度越大，对静电的防护就越有利。

湿度与温度对静电放电都有影响。在某一有限空间中，对于含有相同水分的空气来说，热空气更能吸收更多的湿气，这样它的相对湿度就更低。也就是说，在同一个大环境中，温度较高的区域会比温度低的区域相对湿度更小。

例如，在冬天室外温度为0℃，且湿度大约为40%，房间内温度达到22℃时，室内的相对湿度可能只有10%左右。在这种情况下，如果室内没有安装可以补偿水分匮乏的加湿器设施，ESD放电的可能性就会很大。

由于湿度增加则非导体材料的表面电导率增加，使物体积蓄的静电荷可以更快地泄漏。因此对有静电危险的场所，在工艺条件许可时，可以安装加湿器等以提高空气的相对湿度，消除静电。一般情况，用增湿法消除静电的效果是很明显的。

因此，适度将环境湿度控制在较大的水平上，可以有效控制静电的发生。当然，对于某些工艺和测量环境，例如电子器件的装配间、精密仪器测量间等，出于控制产品极间短路、漏电等情况的发生和保证测试结果准确性的需要，其湿度不允许过大，通常要求将环境湿度控制在45%~75%之间。除了这些环境外，为防止静电的发生，建议应尽量创造较高的环境湿度。

在具体的生产中，环境千差万别，产生静电的情况也各有不同，需要具体对待。大多数情况下，笔者建议，在尽可能提高环境湿度的基础上，根据产品自身的防静电要求，配备必要的静电防护设施（如防静电地面、桌椅、工作台、周转容器等）和静电防护用品，（如防静电工作服、鞋帽等）就可以有效减少静电损失，提高经济效益。

集成电路技术的迅速发展、生产规模的扩大和集成化程度的提高使静电放电（ESD）的危害严重影响到电子产品的质量和性能。在电子工业领域，由于ESD的影响，美国每年造成的损失约100亿美元，英国每年损失为35亿英镑，日本不合格的电子器件中有70%是由静电引起。在我国，因静电造成的损失也很严重。

随着集成度不断提高，集成电路的内绝缘层愈来愈薄，其互连线与间距愈来愈小，相互击穿电压愈来愈低。MOS电路是集成电路制造的主导技术。通常MOS电路栅级绝缘层二氧化硅膜的厚度为0.07-0.15 m，典型值是0.1 m。即使二氧化硅膜材料的击穿强度高达16Kv/m，但厚度只有0.1 m之薄，故可算出栅氧膜的理论击穿电压为U=16kV/m 0.1 10-6m=0.1kV，即100V 。

MOS电路对静电放电的损伤最敏感。而在微电子器件及电子产品的生产、运输和存储过程中，所产生的静电电压远远超过其阈值，人体或器具上所带静电如不加以适度防护，很容易超过表中所列的低端电压。

MOS器件栅氧化截面宽度的减小还将导致承受功率的降低。而且由于尺寸减小，使相应的电容量减小，根据公式U=Q/C，在同样的静电荷水平情况下，如电容量C减小一倍，则静电电压U相应增大一倍。于是击穿的危险性更大，极易使器件和产品形成软或硬损伤，造成失效，甚至严重影响产品质量。

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