1.靜電放電

靜電放電（ESD）是大家熟知的電磁兼容問(wèn)題，它可引起電子設備失靈或使其損壞。當半導體器件單獨放置或裝入電路模塊時(shí)，即使沒(méi)有加電，也可能造成這些器件的永久性損壞。對靜電放電敏感的元件被稱(chēng)為靜電放電敏感元件（ESDS）。

如果一個(gè)元件的兩個(gè)針腳或更多針腳之間的電壓超過(guò)元件介質(zhì)的擊穿強度，就會(huì )對元件造成損壞。這是MOS器件出現故障最主要的原因。氧化層越薄，則元件對靜電放電的敏感性也越大。故障通常表現為元件本身對電源有一定阻值的短路現象。對于雙極性元件，損壞一般發(fā)生在薄氧化層隔開(kāi)的已進(jìn)行金屬?lài)婂兊挠性窗雽w區域，因此會(huì )產(chǎn)生泄漏嚴重的路徑。

另一種故障是由于節點(diǎn)的溫度超過(guò)半導體硅的熔點(diǎn)（1415℃）時(shí)所引起的。靜電放電脈沖的能量可以產(chǎn)生局部地方發(fā)熱，因此出現這種機理的故障。即使電壓低于介質(zhì)的擊穿電壓，也會(huì )發(fā)生這種故障。一個(gè)典型的例子是，NPN型三極管發(fā)射極與基極間的擊穿會(huì )使電流增益急劇降低。

器件受到靜電放電的影響后，也可能不立即出現功能性的損壞。這些受到潛在損壞的元件通常被稱(chēng)為“跛腳”，一旦加以使用，將會(huì )對以后發(fā)生的靜電放電或傳導性瞬態(tài)表現出更大的敏感性。要密切注意元件在不易察覺(jué)的放電電壓下發(fā)生的損壞，這一點(diǎn)非常重要。人體有感覺(jué)的靜電放電發(fā)生器電壓在3000 ? 5000V之間，然而，元件發(fā)生損壞時(shí)的電壓僅幾百伏。靜電放電的危害效應是在二十世紀七十年代開(kāi)始認識到的，這是由于新技術(shù)的發(fā)展導致元件對靜電放電的損壞越來(lái)越敏感。靜電放電造成的損失每年可達到幾百萬(wàn)美元以上。因此，許多大型的元件和設備制造廠(chǎng)引進(jìn)專(zhuān)業(yè)技術(shù)以減小生產(chǎn)環(huán)境中的靜電積累，從而使產(chǎn)品合格率和可靠性提高了許多。用戶(hù)根據自己的經(jīng)驗也懂得了防治靜電放電損害的重要性。

２．如何對付靜電放電？

控制靜電積累的第一步是要弄清楚靜電荷的產(chǎn)生機理。靜電電壓是由不同種類(lèi)的物質(zhì)相互接觸與分離而產(chǎn)生。盡管摩擦能夠使電荷積累得更多，但是摩擦并不是必要的。這種效應即是大家熟知的摩擦起電，所產(chǎn)生的電壓取決于相互摩擦的材料本身的特性。磨擦起電序列表列出了各類(lèi)物質(zhì)的帶電難易程度。對于相互接觸的兩種物質(zhì)，電子會(huì )從序列表較上的物質(zhì)轉向較下的物質(zhì)，這樣就會(huì )使兩種物質(zhì)分別帶正負電荷。序列表中的物質(zhì)離得越遠，各自所帶的電荷數量也越大。
常見(jiàn)物質(zhì)的磨擦起電序列如下表所示：

3.實(shí)際問(wèn)題解決

問(wèn)題的解決包括：如果靜電放電敏感元件（ESDS）在生產(chǎn)和維護期間暴露在外面，那么在這些元件附近，應防止電荷的積累，并且在運輸和保管過(guò)程中，將這些元件按防靜電放電的方法包裝。防止靜電放電，有許多方法可以采用。最好的辦法是滿(mǎn)足要求且成本最低的方法，這樣的方法對于不同的產(chǎn)品和不同的場(chǎng)合都是不同的。

４．靜電放電保護區域（EPA）

靜電放電保護區域（EPA），有時(shí)指安全操作區，是任意一種靜電放電控制措施的核心所在。在此區域中，靜電放電敏感元件（ESDS）或電路板，或包含這些的組件，都可以很安全地工作，因為電荷的數量得到控制，而不會(huì )產(chǎn)生破壞性電壓。這種區域中通常包含工作臺或工作臺組、工作站、自動(dòng)插件機一類(lèi)的處理設備或者一塊生產(chǎn)區。EPA的范圍必須清楚的標明，最好設置一圍欄以防止未經(jīng)允許的無(wú)關(guān)人員入內。EPA區域內應使用靜電荷積累最小的材料，并且可使電荷以受控制的方式泄入到大地中。

５．安全性

EPA內一般有加電的工具和設備。在這種環(huán)境中，將單個(gè)物件或設備直接連接到地是很危險的。正是由于此原因，腕套接地導線(xiàn)、轉輪及腳趾帶箍的連接處均要串入一只不低于1M的電阻。有些腕套接地導線(xiàn)的每端均有一只這樣的電阻，因此，即使腕套接地導線(xiàn)接在加電維修的產(chǎn)品的帶電接線(xiàn)端，也不會(huì )有危險。腕套接地導線(xiàn)測試儀是一種檢測電阻的阻值是否合適（如果太高，不可能實(shí)現等電勢搭接；如果太低，會(huì )出現安全危害）的儀器。腕套接地導線(xiàn)要配以可快速拔下的與其它電氣插座不兼容的插頭，這樣可以保證它不會(huì )誤插到其它電氣插座上，并且，在緊急情況下容易拔下。

６．靜電放電保護區內的實(shí)際工作

在靜電放電保護區內，如果不遵守明確的工作規范，電荷和電勢就不能保持在允許的范圍內。一些會(huì )導致問(wèn)題的例子包括：將裝在不抗靜電的塑料封面內的文件、塑料容器、杯子等帶進(jìn)靜電放電保護區內，使用會(huì )破壞地板或工作表面靜電特性的清潔劑。有關(guān)人員應接受足夠的訓練，不僅學(xué)習需要遵守的規程，還要了解必須遵守這些規程的理由。了解可能損壞的元件的有關(guān)參數也是有用處的。應指定專(zhuān)人負責靜電放電保護區的保養與維護，同時(shí)還要對規程的執行情況進(jìn)行檢查。這些檢查也應作為質(zhì)量管理體系認證的一部分加以核查。

７．運輸與存放

運輸帶引腳的元件時(shí)，通常使用導電泡沫材料。這可以防止元件引腳間出現較高的電勢差，對于雙列直插式封裝的元件，在散裝運輸過(guò)程中常采用靜電損耗性管。對于線(xiàn)路板組件，當位于靜電放電保護區外時(shí)，應將其置于靜電屏蔽袋或導電搬運箱內進(jìn)行運輸。有的包裝袋使用導電材料制成，它可確保所有元件在穩定條件下處于同一電勢，同時(shí)將偶然跑到袋上的靜電荷耗散掉。這種方法不能用于帶電池的電路板，對于這種情況，應采用襯里是靜電損耗性材料的，而外層是導電材料的包裝袋。這種袋子的價(jià)格更高，但可對加電和未加電的組件提供極好的保護作用。同樣，內部裝有固定電路板的導軌的導電箱不能與邊緣上有裸露連接器的加電電路板一起使用?，F場(chǎng)需要維修的產(chǎn)品上要設置一個(gè)靜電連接點(diǎn)，這樣，維修技術(shù)人員在打開(kāi)設備的蓋子之前，可以將腕套的接地導線(xiàn)連上。備件應放在靜電屏蔽袋或箱子中進(jìn)行運輸，除非備件中不包含靜電放電敏感元件。如果模塊工作在暴露狀態(tài)下，應將靜電損耗性地板墊連接到產(chǎn)品的靜電搭接點(diǎn)上，作為工作面使用。

8．有關(guān)標準

1987年，英國進(jìn)行了將實(shí)踐規程編制成文件的第一次嘗試，其成果是BS5783。與其說(shuō)這是一個(gè)關(guān)于應該進(jìn)行哪些檢測的標準，更不如稱(chēng)其為一個(gè)實(shí)踐規范條款。這項工作的第二階段是將這個(gè)標準轉換歐洲組織中的一個(gè)規范，其編號是CECC 000151，其標題為：“基本規范：靜電敏感元件的保護第一部分：總體要求”。該標準1991年出版，1992年重新編號為EN 1000151。其它部分在1993年（第二部分：低濕度條件要求）和1994年（第三部分：清潔區要求，第四部分：高壓環(huán)境要求）出版。這些部分的內容超出本文討論范圍。標準不僅包括安裝、維護和檢驗本文所述的措施方面的要求，而且也詳細闡述了包括測試方法在內的靜電保護器件自身的詳細要求。技術(shù)和工藝的不斷發(fā)展和執行標準中積累的經(jīng)驗，以及自動(dòng)化機械設備的普遍使用，使這些標準得到不斷完善，包括使其結構更加合理化，同時(shí)將用戶(hù)指南從標準化版本中分離出來(lái)。修訂工作已納入國際電工委員會(huì )所組織的國際論壇中，新制定的標準將在IEC 1340系列中發(fā)布，毫無(wú)疑問(wèn)，這與歐洲標準是相輔相成.