靜電破壞(ESD破壞)

IC(積體電路)等電子零件即使是微弱的電流通過也會導致電路異常。而靜電放電也不例外,電子零件因靜電而受到破壞的現象稱為「靜電破壞」。
此處我們將瞭解靜電破壞的原因以及如何採取對策。

靜電破壞的原因

靜電破壞並非單純因帶電的因素而產生的現象。
而是因帶電的靜電放電後,會有比平常更多的電流通過電路,此情況下產生的熱會破壞電子零件。

靜電破壞的原理
原本絕緣的電路圖紋路因放電所產生的熱而遭到破壞的案例

換言之,不產生放電就不會發生靜電破壞。因此只要形成不會放電的狀態即可避免靜電破壞發生。
放電是否有電壓差異(電位差)有關呢?例如,如下圖所示,在人體為10 kV、汽車為0 V的狀態下,一旦手碰觸車門就會產生放電。當兩者之間有電壓差(電位差)時,電壓高的一方會往低的一方放電。這是因為兩邊為了取得電位平衡,使電流從電壓高的一方流向電壓低的一方。

靜電破壞的原理

因此,若能消除電子零件與其接觸的物體之間的電壓差(電位差),即可形成一個不放電的狀態。

10 kV
10 kV
10 kV
0 V
消除電壓差(電位差)就不會放電

靜電破壞的對策

靜電破壞對策的重點主要有下列三項:

  1. 避免產生靜電(在設計上採取對策)
  2. 消除靜電(接地、靜電消除器等)
  3. 避免放電(鋪設導電地墊等)

在各產業中一般採取的靜電管理標準如下:

  • 半導體產業: ±100 V以下(耐受性視元件而異)
  • 液晶產業: ±100 V以下
  • MR磁頭: ±10 V以下
  • GMR磁頭: ±5 V以下

具體對策有接地、導電化、靜電消除器等。無法進行接地時,使用靜電消除器是十分便利的對策。

針對不同原因的對策範例

靜電破壞所導致的電子零件損壞的方式有幾種模型。因此只要理解問題的原理就能得知該如何採取對策。

人體模型 / 人體放電模型 (HBM):人體對電子零件放電

人體帶電類型:人體對電子零件放電
  1. A:元件
  2. B:電流

帶有靜電的人接觸到電子零件而產生放電,導致零件損壞的模型。此情況下可使用防靜電腕帶等來消除人體的靜電,即可防止零件受到破壞。

機器模型 / 機器放電模型 (MM):機器對電子零件放電

機器帶電類型:機器對電子零件放電
  1. A:機器
  2. B:元件
  3. C:電流

帶有靜電的機器對電子零件產生放電,導致零件損壞的模型。只要機器有實施接地即可避免此狀況發生。

充電器件模型 / 元件帶電模型 (CDM):電子零件本身帶電導致損壞

元件帶電類型:電子零件本身帶電導致損壞
  1. A:元件
  2. B:電流

這是電子零件本身帶電並對某處放電而導致損壞的模型。由於必須消除零件本身的靜電,因此使用靜電消除器可有效去除靜電。

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