静电现象作为一种普遍的物理效应,近年来随着集成电路技术和纤维材料应用的飞速发展,其引起的相互作用、放电及感应情况造成的危害愈发严峻。据统计数据显示,美国电子工业每年因静电损害承受的经济损失高达100亿美元,欧洲电子设备的损失则为20万欧元,而在日本,电子元件的不合格案例中,至少45%的问题根源在于静电放电(ESD)。
然而,问题的关键还在于多数人对于静电危害的认知不足及缺乏相应的防护知识。这常常导致一些由ESD引发的设备性能下降或故障,被错误地归咎于电子元件的早期老化失效。
一方面,静电的无形威力在于人们往往无法直接感知低于1~2千伏的静电放电,尽管这种程度的静电就足以对元件造成高压击穿损伤。例如,MOS电路和场效应管的击穿电压仅约300V,这意味着静电破坏总在人们的不经意间悄然发生。
另一方面,确定元件失效是否由静电引起变得复杂,因为它与其它瞬态过电压导致的损害很难明确区分。
更隐蔽的是,部分元件在遭受静电损伤后,虽仍能运作,但性能已有所衰退,这种退化不易立即察觉,实则埋下了失效的安全隐患。例如,元件氧化层微小孔洞的形成,可能在设备长时间运行后,因金属化电迁移引发短路,最终导致设备故障。这种类型的静电损害,无疑大幅度削减了电子产品的使用寿命。
存在一种误解,认为现今的集成电路设计,像MOS电路,已内置了防静电保护机制,故而忽视静电防护的重要性。但实际上,在日常生产和操作中,工作人员穿着的化纤衣物、塑料包装材料的摩擦或分离,尤其是在低湿度环境下,极易产生高达600至15000伏,甚至在湿度低至20%以下时,静电电压可达35千伏。即使有保护措施,对于静电敏感元件而言,仍构成重大威胁。