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電子產(chǎn)品生產(chǎn)中濕度與溫度對靜電防護的影響

作者:CEO 時間:2022-11-01 點擊:0

信息摘要:摘要:電子產(chǎn)品因靜電導(dǎo)致?lián)p壞,通常是其內(nèi)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(chǎn)生靜電,以及各種情況下靜電電壓有什么不同。靜電是一種客觀自然現(xiàn)象,

電子產(chǎn)品生產(chǎn)中濕度與溫度對靜電防護的影響

電子產(chǎn)品生產(chǎn)中濕度與溫度對靜電防護的影響

  摘要:電子產(chǎn)品因靜電導(dǎo)致?lián)p壞,通常是其內(nèi)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(chǎn)生靜電,以及各種情況下靜電電壓有什么不同。

  

  靜電是一種客觀自然現(xiàn)象,產(chǎn)生的方式很多,如接觸、摩擦、沖流等等。兩種不同材料摩擦后分開,會分別帶有正、負電荷,處于帶電(靜電)狀態(tài),其帶電量多少取決于材料性質(zhì)、摩擦力大小以及摩擦的頻率。

  濕度與溫度對ESD的影響

  在實際生產(chǎn)過程中,除上述具體材料及裝備會對電子生產(chǎn)產(chǎn)生靜電威脅外,環(huán)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(fā),環(huán)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(huán)境中,溫度較高的區(qū)域會比溫度低的區(qū)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(nèi)溫度達到22℃時,室內(nèi)的相對濕度可能只有10%左右。在這種情況下,如果室內(nèi)沒有安裝可以補償水分匱乏的加濕器設(shè)施,ESD放電的可能性就會很大。

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

  在具體的生產(chǎn)中,環(huán)境千差萬別,產(chǎn)生靜電的情況也各有不同,需要具體對待。大多數(shù)情況下,筆者建議,在盡可能提高環(huán)境濕度的基礎(chǔ)上,根據(jù)產(chǎn)品自身的防靜電要求,配備必要的靜電防護設(shè)施(如防靜電地面、桌椅、工作臺、周轉(zhuǎn)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(jīng)濟效益。

  集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展、生產(chǎn)規(guī)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(chǎn)品的質(zhì)量和性能。在電子工業(yè)領(lǐng)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(nèi)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(dǎo)技術(shù)。通常MOS電路柵級絕緣層二氧化硅膜的厚度為0.07-0.15m,典型值是0.1m。即使二氧化硅膜材料的擊穿強度高達16Kv/m,但厚度只有0.1m之薄,故可算出柵氧膜的理論擊穿電壓為U=16kV/m0.110-6m=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(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸和存儲過程中,所產(chǎn)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(dǎo)致承受功率的降低。而且由于尺寸減小,使相應(yīng)的電容量減小,根據(jù)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(yīng)增大一倍。于是擊穿的危險性更大,極易使器件和產(chǎn)品形成軟或硬損傷,造成失效,甚至嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

  結(jié)束語

  近30年來,隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是以構(gòu)件物理尺寸日趨縮小和集成密度日趨增大為特征的集成電路、微組裝技術(shù)的發(fā)展,以及許多新的高分子材料的廣泛使用,靜電防護問題為更多的行業(yè)所關(guān)注,而ESD的防護領(lǐng)域也日漸廣泛,人們對靜電防護的認識也必將隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進步而日益深化。

  靜電防護相關(guān)產(chǎn)品:超聲波加濕器

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