1、  靜電的概念

        什么是靜電（ES，electrostatic），即由于電荷和電場(chǎng)的存在而產(chǎn)生的一切現(xiàn)象。靜電并非靜止不動(dòng)的電，而是緩慢移動(dòng)的電荷。其磁效應(yīng)可以忽略。靜電與常用電從性質(zhì)上是一樣的，本質(zhì)都是電荷。

        靜電有以下幾種現(xiàn)象：

·靜電力學(xué)現(xiàn)象：靜電引力，像靜電吸塵、靜電植絨、靜電復(fù)印機(jī)等；靜電排斥力，如紙張布卷繞不齊、不規(guī)則，整形不佳，混合不良。

·靜電感應(yīng)現(xiàn)象：靜電噪音，機(jī)器損耗，繼電器與電子元件誤工作，自控失靈，電路不良，必須加以靜電屏蔽。我們常見(jiàn)的油輪、油罐汽車(chē)上會(huì)帶有一根鐵鏈連接地面，就是用于靜電放電。

·靜電放電現(xiàn)象：靜電噪音、放電噼啪聲，雷鳴電閃，天空烏云與地面正負(fù)電荷放電，等等�？梢詫�(dǎo)致電子元器件pn結(jié)擊穿、自動(dòng)開(kāi)關(guān)誤操作等。

2、  靜電的產(chǎn)生

        物質(zhì)的基本組成是分子、原子；盡管原子的種類(lèi)不同，但是它總含有帶正電的原子核與外殼層帶負(fù)電的電子，正常情況下正負(fù)電荷總量相等，呈現(xiàn)電中性。當(dāng)物體處在不同的外界環(huán)境下或受到外來(lái)因素的作用時(shí)（如加熱、光照、沖擊、摩擦、電磁場(chǎng)），外殼層電子狀態(tài)、電荷電量、電子運(yùn)動(dòng)軌道、所處能級(jí)將發(fā)生改變，從而引起相應(yīng)的放電現(xiàn)象。

        任何物體上的靜電，主要都是由于摩擦或感應(yīng)兩個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的，這是一種普通的物理過(guò)程，尤其是干燥環(huán)境下的氣體或者高純水高速流動(dòng)過(guò)物體表面，都會(huì)使之帶上電荷。一般情況下，無(wú)機(jī)材料（如石棉、玻璃、云母等）更易帶正電荷；有機(jī)高分子材料（如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯樹(shù)脂、聚亞胺酯等）易帶負(fù)電荷。

        總而言之，靜電產(chǎn)生不僅取決于材質(zhì)內(nèi)部的分子、原子結(jié)構(gòu)，而且在相當(dāng)程度上還與外界因素有關(guān)。當(dāng)人在室內(nèi)走動(dòng)（尤其是穿塑料在地板上滑行），拖動(dòng)、搬動(dòng)物體，或是翻書(shū)、使用電風(fēng)扇、使用空調(diào)、撕開(kāi)膠帶、手或袖子在桌面上移動(dòng)時(shí)，這一系列運(yùn)動(dòng)摩擦都可引起靜電放電效應(yīng)。

        從物質(zhì)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，靜電易發(fā)生在非導(dǎo)體表面，這是因?yàn)榉菍?dǎo)體（如介質(zhì)材料、絕緣體及高阻半導(dǎo)體這些材料）在外因作用下，容易產(chǎn)生極化電荷或感應(yīng)電荷。這部分電荷不像導(dǎo)體上的電子一樣可以自由運(yùn)動(dòng)，它是在正負(fù)電荷相互吸引狀態(tài)下存在的，難以在物體表面移動(dòng)。當(dāng)表面有一定電荷積累就會(huì)產(chǎn)生表面電勢(shì)，表面電荷只有通過(guò)空氣中的離子中和或靠物體表面漏電流而慢慢地消失。只要物體所處環(huán)境潮濕或表面有一定的濕度，就可以增強(qiáng)表層的電導(dǎo)率，這樣才能使表面靜電較快消失。

3、  帶電電位與體電阻率

        實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕緣介質(zhì)、液體起電現(xiàn)象的帶電電位與體電阻率的關(guān)系。

        體電阻處于10¹¹~10¹⁴Ω·cm的絕緣體最易摩擦起電；體電阻<10¹⁰Ω·cm的材料含雜質(zhì)多，導(dǎo)電性較好，產(chǎn)生靜電可以很快消失。工作人員穿著橡膠鞋、聚乙烯拖鞋、合成纖維襪子在車(chē)間內(nèi)走動(dòng)，或在聚胺酯地面、塑料工作面上操作，可以使人體帶上2000~3000V的靜電。

4、  生產(chǎn)環(huán)境

        為了盡量降低靜電效應(yīng)給器件帶來(lái)的破壞和影響，對(duì)生產(chǎn)LED的潔凈車(chē)間、整機(jī)裝配調(diào)試車(chē)間、精密電子儀器生產(chǎn)車(chē)間都有嚴(yán)格的環(huán)境要求：

·地面、墻壁、工作臺(tái)帶靜電情況：光刻車(chē)間塑料板地面的靜電電位約為500~1000V，擴(kuò)散、洗手間的塑料墻紙為500~1500V，清洗間的瓷質(zhì)地面為0~1500V，擴(kuò)散間的塑料墻地面為700V，塑料頂棚為0~1000V。

·工作臺(tái)面為500~2000V，最高可達(dá)5kV。

·風(fēng)口、擴(kuò)散間鋁孔板的送風(fēng)口為500~700V。

·人和服裝可為30kV，非接地操作人員一般可帶3~5kV，高時(shí)可達(dá)10kV。

·噴射清洗液的高壓純水為2kV，聚四氟乙烯支架有8~12kV，芯片托盤(pán)為6kV，硅片間的隔紙可達(dá)2kV。

5、  器件失效的原因

        以pn結(jié)結(jié)構(gòu)為主的半導(dǎo)體器件在制造、篩選、測(cè)試、包裝、儲(chǔ)運(yùn)及安裝使用等環(huán)節(jié)，難免不受靜電感應(yīng)影響而產(chǎn)生感應(yīng)電荷。若得不到及時(shí)釋放，在pn結(jié)上形成的較高電位差加上pn結(jié)兩端，會(huì)使之瞬間放電擊穿pn結(jié)，特別是在干燥季節(jié)、潔凈環(huán)境下尤為突出。

        pn結(jié)是LED的基本結(jié)構(gòu)，但由于材料不一樣，所以抗靜電的能力也不同。紅色、橙色、黃色LED所用的材料主要是GaP與GaAs及其混晶GaAsP。這些化合物半導(dǎo)體禁帶寬度在1.8~2.2eV之間，pn結(jié)易摻雜低阻性材料，其導(dǎo)電性能較好，在器件制造中產(chǎn)生的靜電能較快釋放，故抗靜電能力會(huì)好一些。

        而綠色、藍(lán)色、白色LED的pn結(jié)附近材料是InGaN或者AlGaNlGaN，其禁帶寬度為3.3eV，比一般紅色、橙色、黃色LED材料大50%左右，電阻率相對(duì)較高。再加上這一類(lèi)LED的襯底是用高阻值的藍(lán)寶石（Al₂O₃）或碳化硅（SiC）制成的，其導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性都很差，因此制程工藝中產(chǎn)生的靜電感應(yīng)特別嚴(yán)重。如Al₂O₃襯底的藍(lán)光LED的pn結(jié)電極是V型電極（在同一面），電極之間的距離<300μm，一旦積累感應(yīng)電荷，很容易在該處發(fā)生自激放電。又由于AlGaNlGaN的發(fā)光激活層較薄，因此靜電放電中該層更容易被擊穿。

        操作者或LED本身也有靜電感應(yīng)，雖然電荷不多，但是經(jīng)一段時(shí)間的積累，特別是在干燥環(huán)境下，人手觸摸引腳或LED與工作機(jī)臺(tái)、桌面接觸，即會(huì)引起瞬間放電。以SiC為襯底的InGaN材料，基本上是L型電極垂直結(jié)構(gòu)的LED，其靜電電壓高達(dá)1000V；而一般以Al₂O₃為襯底的LED器件通常是V型電極，其抗靜電電位僅為500V。但是做好的LED正向電壓只有3~4V，反向電壓只有15~20V，所以要小心保護(hù)。

6、  防靜電措施

        靜電擊穿器件使其失效是在不知不覺(jué)中發(fā)生的，被靜電損壞的LED不能用篩選方法排除，所以只有做好預(yù)防措施，建立一套防靜電（ESD）生產(chǎn)工藝和測(cè)試流程規(guī)范。這對(duì)提高LED產(chǎn)品質(zhì)量及成品率是十分關(guān)鍵的。主要的措施包括：

·各環(huán)節(jié)要盡量減少接觸這類(lèi)LED器件的人數(shù)，限制人員不必要的走動(dòng)，搬推椅子。

·使用導(dǎo)電率好的包裝袋來(lái)包裝LED。

·應(yīng)戴上手套接觸LED器件（但不能戴尼龍和橡皮手套）。

·取出備用的LED器件后不要堆疊在一起，器件盡量不要互相接觸。從包裝袋中取出而暫時(shí)不用的器件，應(yīng)用防靜電袋包起來(lái)。

·必須用手接觸LED的器件時(shí)，應(yīng)接觸管殼而避免接觸LED器件的引出端。要接觸LED器件前，應(yīng)將手或身體接“地”一下，把靜電釋放干凈。

·電烙鐵要求永久接地。

·工作環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)保持在50%左右，不穿容易產(chǎn)生靜電的工作服。

·車(chē)間地面應(yīng)采用含碳塑料、含碳橡膠或?qū)щ娨蚁┳龀�，電阻率�?lt;10⁵Ω·cm或用靜電耗散性材料，電阻率就在10⁵Ω·cm~10⁹Ω·cm之間。

·椅子和工作臺(tái)上應(yīng)附加一層靜電耗散材料，椅子的電阻率應(yīng)是10⁵Ω·cm~10⁸Ω·cm之間。

·工作服、棉制工作服有一定的導(dǎo)電性，最好使用防靜電服。工作鞋要用靜電耗散型材料做成，電阻率在10⁵Ω·cm~10⁸Ω·cm之間，也要有防靜電鞋。

·帶上防靜電手鐲實(shí)際上是手鐲與手接觸，再把手鐲接“地”，這樣手與地就成為同電位，可將人身上的靜電釋放。

·在工作區(qū)域使用離子風(fēng)扇防止靜電積累，因?yàn)殡x子風(fēng)扇送出的負(fù)離子能與靜電中和，不會(huì)使靜電積累成很高電壓。

·車(chē)間里所用的設(shè)備都要有良好的接地，接地電阻不能大于10Ω。車(chē)間入口處一定要有接地金屬球，人進(jìn)入時(shí)先摸金屬球，以釋放身上的靜電。

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