静电是硬件实验室和生产车间无处不在的隐患,很多工程师都听说过静电会打坏芯片,但实际工作当中,常常会低估静电带来的危害。静电损坏器件分为两种情况,一种是硬损伤,芯片直接击穿烧毁,通电之后完全无法工作,故障现象明显,很容易排查;另一种是软损伤,静电造成芯片内部电路轻微受损,器件依旧可以正常工作,但可靠性大幅下降,后续使用过程中随机出现故障,这类问题隐蔽性极强,排查难度很高,会给产品埋下长期隐患。
人体活动就会产生静电,干燥环境下人体静电电压可以达到几千甚至上万伏,人感受不到电击,却足以击穿很多半导体器件。MOS 类芯片对静电尤为敏感,芯片引脚接触到带静电的电路板、手套、镊子,都有可能造成内部栅极氧化层受损。不只是芯片,部分传感器、模拟器件同样惧怕静电伤害。很多时候一块电路板调试完成,存放一段时间,再次拿出来测试就出现异常,溯源之后才发现是存储、搬运环节没有做好静电防护。
完整的静电防护,不只是佩戴防静电手环这么简单。工作环境需要控制空气湿度,环境过于干燥静电更容易累积;工作台面要铺设防静电桌垫并且做好接地;元器件存放需要使用防静电包装袋,不能随便放到普通塑料袋当中;生产、焊接、调试人员需要穿戴防静电手环、防静电工服;周转电路板要使用防静电周转盒。不少企业只在焊接工位配备防护设备,后续测试、质检环节全部忽略,静电风险依旧存在。
很多研发团队做样品阶段一切顺利,小批量量产之后故障概率莫名上升,相当一部分故障根源就来自静电损伤。静电问题看不见摸不着,不会立刻大规模爆发,却会悄悄拉低产品整体可靠性。建立规范的 ESD 防护流程,贯穿研发、打样、量产、仓储全流程,是硬件企业必须重视的基础功课。