静电基本知识(精)
静电基本知识
ESD Basic Knowledge------罗洪广ESD 定义静电放电（ESD ：Electrostatic Discharge)是两个具有不同静电电位的物体，由于直接接触或静电感应等引起两物体间的静电电荷的转移。
静电电场的能量达到一定程度后，击穿其间介质而进行放电的现象就是静电放电。
静电产生的原理电子围绕原子核运动,一有外力即脱离轨道,离开原来的原子而侵入其它的原子。
外力包含各种能量,如动能,位能,热能,化学能,电磁能等。
A 原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子。
B 原子因增加电子数而带有负电现象,称为阴离子。
静电的产生电子工业静电产生的主要方式：接触摩擦,剥离与感应 1.接触分离起电当两个不同物体相互接触时就会使得其中的一个物体失去一些电荷带正电，而另一个物体得到一些剩余电子而带负电。
若在分离过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。
如图1(1)剥离塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电。
(2)脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。
(3)摩擦起电是一种接触又分离造成正负电荷不平衡的过程,实质上是接触分离起电。
图1由材料的接触和分离形成静电电荷. 2.感应起电当带电物体接近不带电物体时，会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。
静电的基本物理特性 1有吸引或排斥的力量。
(22141r Q Q F ∙=πε) 2有电场存在,与大地有电位差。
(CQ V = ) 3会产生放电电流。
(RV I =) 静电的特点静电是电荷的产生与消失过程中产生的电现象的总称，具有以下特点： (1) 高电位 (2) 低电量 (3) 小电流 (4) 作用时间短 (5) 复现性差 (6) 瞬间现象多 (7) 受湿度影响较大在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动，人体身上的AC静电对电子工业的危害形式（1）静电吸附（2）静电放电引起的器件擊穿：硬擊穿:一次性造成芯片介质擊穿, 燒毀等永久性失效。
静电相关知识(自己汇总)
附3：生活中的一些静电防护知识
静电会对电脑造成什么影响？如何解决？ 干洗后的衣服静电比较大，容易吸在身上，怎样消除？ 有时与人见面握手时，手指接触地方会感到指尖刺痛？ 脱下提论衣物或毛织品放电现象有上千伏，为何不会有触电危险？ 天气冷时人身体上会有很多静电，如何处理？ 人体经常处于静电环境会有什么不良影响？ 人体产生的静电一般最大能达到多少？
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静电危害
静电及静电放电的危害主要有：
1.静电吸附
• 产品带有静电时会吸引空气中的尘埃，使得尘埃吸附在产品表面，从而造成异物不良 • 对于洁净度要求比较高的产品，静电要求尤为严格
静电的科普
静电的科普
静电是一种处于静止状态的电荷。
在干燥和多风的秋天，人们常常会碰到这种现象：晚上脱衣服睡觉时，黑暗中常听到噼啪的声响，而且伴有蓝光；见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛，令人大惊失色；早上起来梳头时，头发会经常“飘”起来，越理越乱；拉门把手、开水龙头时都会“触电”，时常发出“啪、啪、啪”的声响，这就是发生在人体的静电。
静电并不是静止的电，而是宏观上暂时停留在某处的电。
人在地毯或沙发上立起时，人体电压也可高 1 万多伏，而橡胶和塑料薄膜行业的静电更是可高达 10 多万伏。
任何物质都是由原子组合而成，而原子的基本结构为质子、中子及电子。
科学家们将质子定义为正电，中子不带电，电子带负电。
在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。
但是由于外界作用如摩擦或以各种能量如动能、位能、热能、化学能等的形式作用会使原子的正负电不平衡。
在日常生活中所说的摩擦实质上就是一种不断接触与分离的过程。
有些情况下不摩擦也能产生静电，如感应静电起电，热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等。
静电在我们的生活中无处不在，虽然大部分时候它不会对我们造成伤害，但在某些情况下，它可能会引起一些麻烦或危险。
因此，了解如何减少和消除静电是很重要的。
静电场知识点(完整版)
第一章静电场1.1电荷·摩擦起电的原理：电子从一个物体上转移到了另一个物体上·自由电子的含义·离子的含义·金属导电的原理：正离子在自己的平衡位置上振动，自由电子在金属中穿梭（绝缘体不含自由电子）·静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷中的相互吸引和排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一侧带同号电荷******1.2**1.32.1*点电荷是一种理想化的物理模型；*当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷．***验电器与静电计的结构与原理玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出．如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计．注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的．不管是静电计的指针还是验电器的箔片，它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥的结果．.3.1电场·概念：电场是存在于电荷周围的一种物质，静电荷产生的电场叫静电场．**电荷间的相互作用是通过电场实现的．电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用．·电荷之间通过电场相互作用的规律：A 产生的场对 B 作用；B 产生的场对A 作用3.2电场强度·物理意义：表示电场的强弱和方向．·定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值叫做该点的电场强度．·定义式：E＝F单位：N/C=V/mq***标矢性：电场强度是矢量，正电荷在电场中某点受力的方向为该点电场强度的方向3.3点电荷的电场电场强度的叠加·点电荷的电场 E =kQ（注意方向和正负电荷的不同情况）r 2·电场叠加：电场强度的叠加遵从平行四边形定则．·均匀带电球壳（体）外部的电场：E =kQ（r 是球心到该点的距离）r 23.4电场线·定义：为了直观形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一系列的曲线，使曲线上各点的切线方向表示该点的电场强度方向，曲线的疏密表示电场强度的大小．·特点：(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于负电荷或无限远处；(2)电场线在电场中不相交；(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大；(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向；(5)沿电场线方向电势逐渐降低；(6)电场线和等势面在相交处互相垂直．***几种典型电场的电场线3.5匀强电场·定义：电场中各个点电场强度的大小相等,方向相同·电场线的特点：电场线平行，电场线密度均匀（间隔相等的平行线）·举例：带等量异号电荷的一对平行金属板，两板间距很近，除边缘部分外，均为匀强电场4.1电场力做功的特点·在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，电场力做功与重力做功相似．·在匀强电场中，电场力做的功W＝Eqd，其中 d 为沿电场线方向的位移．4.2**4.3***4.4③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．④等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小．⑤任意两等势面不相交．****电势是描述电场本身的能的性质的物理量，由电场本身决定，而电势能反映电荷在电场中某点所具有的电势能，由电荷与电场共同决定．5.1 电势差·电荷 q 在电场中 A 、B 两点间移动时，电场力所做的功 W AB 跟它的电荷量 q 的比值，叫做A 、B 间的电势差，也叫电压．公式：U AB ＝W AB .单位：伏(V)． q·电势差与电势的关系：U AB ＝φA －φB ，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有 U AB ＝－U BA .·电势差 U AB 由电场中 A 、B 两点的位置决定，与移动的电荷 q 、电场力做的功 W AB 无关，与6.1 ·Ed ，7.1 7.2 7.3 7.4 8.1 充电：使电容器带电的过程，充8.2 8.3 平行板电容器的电容·平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成 反比．·决定式：C ＝ εr S ，k 为静电力常量．4πkd Q ****C ＝ 适用于任何电容器，但 C ＝ εr S 仅适用于平行板电容器．U 4πkd8.4常用电容器9.1带电粒子的加速·带电粒子在电场中加速若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量．(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝1m v2－1m v 0 2或F＝qE＝qU＝ma.2 2 d(2)在非匀强电场中：W＝qU＝1m v2－1m v0 2.9.22.考(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力．9.3示波管的原理。
静电知识
一、静电的产生、特点和危害（一）静电的产生静电是指相对静止的电荷。
两种不同物质紧密接触，再分离时，一种物质把电子传给另一物质，失去电子的物质就带正电荷，得到电子的物质带负电，这样就产生了静电。
在生产过程中产生静电是很多的。
磨擦、液体流动、气体流动、搅拌等均可导致静电的产生。
（1）静电电量不大，而静电电压很高。
（2）静电放电：静电消失有两种主要方式，即中和及泄漏。
中和主要是通过空气消失的。
泄漏主要是通过带电体本身消失的，如绝缘体上静电的消失，由于绝缘体表面电阻和体电阻很大，所以静电泄漏很慢。
（3）静电感应：静电感应就是导体在静电场中，其表面不同部位感应出不同电荷或导体上原有电荷重新分布的现象。
由于静电感应，不带电的导体可以变成带电的导体，即不带电的导体可以感应起电。
在现场，由于静电感应和感应起电，可能在导体（包括人体）产生很高的电压，有时是导致危险的火花。
（4）静电屏蔽：在爆炸危险场所，可利用静电屏蔽原理，防止雷云等静电的危害静电事故是指在生产过程中产生的有害静电酿成的事故。
静电可以在爆炸混合物的场所发生静电放电而引起爆炸，静电还可以给人类造成一定程度的电击，以及妨碍生产等。
工业生产中的静电可以造成多种危害：静电火花引起的火灾和爆炸，会直接危及人身安全；静电的产生会妨碍生产，还可能直接给人以电击而造成伤亡事故。
对于静电引起的爆炸和火灾，就行业性质而言，以炼油、有机化工、橡胶、造纸、印刷、粉末加工、化纤等行业事故较多。
人体在活动过程中，由于衣着等固体物质的接触和分离以及由于静电感应等原因，均可产生静电。
当人体与其他物体之间发生放电时，人即遭到电击。
消除静电危害有两条主要途径：一是采取措施，加速工艺过程中静电的泄漏或中和，限制静电的积累，使其不超过安全限度；二是控制工艺过程，限制静电的产生，使之不超过安全限度。
石油静电的预防技术1、控制流速2、选择合适的静置时间3、油罐和管道和可靠接地和跨接金属油罐景点接地点按油罐周长计算，每30m接地一处，且不得少于2处；接地体与管理距离应大于3m。
静电基础知识
静电防护基础知识一． 静电是什么?静电：没有作定向运动的电子或离子所带的电；静电是物体表面过剩或不足的静止电荷；静电是一种电能，它留存于物体表面；静电是正电荷和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是通过电子或离子转移而形成的。
二． 静电有些什么特点?1． 高电位：数百伏到数万伏2． 低电量：微库仑级。
3．作用时间短：微秒级三.静电是怎样产生的？接触、摩檫、感应、冲流、冷冻、电解、压电、温差等接触――――电荷转移――――偶电层形成――――电荷分离材料排序物理效应 ⏹ 力学效应：同性相斥，异性相吸。
⏹ 放电效应：当垂直于物体表面的静电场梯度较大时，可发生静电放电。
⏹ 感应效应：当带电体附近存在被绝缘的导体时，在该导体表面会出现感应电荷的现象。
四.静电的危害静电危害时机⏹ 放电前的静电场（静电感应）⏹ 放电时的电荷注入（电荷转移）⏹ 放电时的电、磁、光、声、热影响（尤其是电、热现象）静电危害形式⏹ 静电吸附⏹ 静电放电引起的器件击穿：⏹ 硬击穿：一次性芯片介质击穿、烧毁等永久性失效。
⏹ 软击穿：造成器件的性能劣化或参数指标下降而成为隐患。
正极性 负极性⏹静电感应：当导体和电介质置于静电场中，在其上感应出正或负电荷，⏹静电放电时产生的电磁脉冲：当脉冲干扰耦合到计算机和低电平数字电路时致使电路出现误动作。
典型的静电源⏹人⏹终端台、工作台：⏹各种绝缘地面：⏹烘箱：⏹空气压缩机：⏹某些电子生产设备：静电放电（ESD）的损伤模型⏹人体带电模型（HBM）：HBM是根据带有静电的操作者在工作过程中与器件的管脚接触，将存储于人体的静电荷通过器件对地放电致使器件损坏而建立的，因此称为人体带电模型⏹器件带电模型（CDM）：CD M是基于已带电的器件通过引脚与地接触时，发生对地放电引起器件失效而建立的。
⏹电场感应模型（FIM）：FIM是当器件处于静电场环境中时，在器件内部将感应出电位差，所感应的电位差引起器件击穿而建立的。
静电知识点
静电知识点摘要：静电现象是日常生活中常见的自然现象，涉及电荷的积累和转移。
本文旨在介绍静电的基本原理、产生方式、影响因素以及在科学和工业中的应用。
同时，还将探讨静电的防范措施，以减少其可能带来的不利影响。
1. 静电的基本概念静电（Electrostatics）是指静止电荷（即不随时间变化的电荷分布）所产生的电场和电势。
当物体表面积累了过量的电荷，而这些电荷又不能自由流动时，就会产生静电。
2. 静电的产生静电通常由以下几种方式产生：- 摩擦起电：两个不同材料的物体接触并相互摩擦时，电子可能从一个物体转移到另一个物体，导致电荷分离。
- 接触起电：两个物体接触时，电子也可能从一个物体转移到另一个物体。
- 压电效应：某些材料在受到机械压力时会产生电荷。
- 热电效应：温度变化导致材料内部电荷分布不均，产生静电。
3. 静电的影响因素影响静电产生和积累的因素包括：- 材料性质：不同材料的电子亲和力不同，影响电荷的转移。
- 接触面积：接触面积越大，电荷转移的机会越多。
- 湿度：高湿度环境下，空气中的水分子可以吸收或释放电荷，减少静电积累。
- 温度：温度的变化会影响材料的电荷分布。
4. 静电的应用静电在多个领域有广泛应用，包括：- 静电喷涂：利用静电力使涂料均匀附着在物体表面。
- 静电除尘：静电场吸附带电粒子，用于空气净化。
- 静电筛选：利用静电力分离不同电荷的颗粒。
- 静电印刷：在印刷过程中，静电力帮助将墨水转移到纸上。
5. 静电的防范措施由于静电可能导致电子设备的损坏或火灾爆炸等危险，因此需要采取适当的防范措施：- 增加湿度：在干燥环境中增加湿度，减少静电积累。
- 接地：通过导电材料将积累的静电安全地释放到地面。
- 使用防静电材料：在易产生静电的环境中使用防静电地板、工作台和包装材料。
- 穿戴防静电设备：如防静电手环、防静电服等。
6. 结论静电是自然界中普遍存在的现象，它既有有益的应用，也可能带来潜在的风险。
静电场知识归纳
一、静电场基本公式归纳1.（矢量）静电力F：F=qE（适用一切电场）F=k q1q2r2（适用于真空，点电荷）2.（矢量）场强E: E=Fq（适用一切电场、定义式，E大小与二者没有关系）E=k Qr2（决定式，适用于真空，点电荷）E=U ABd（适用匀强电场，d为沿电场线方向上的距离）（标量）电势ᵩ：ᵩ=E pq（定义式，ᵩ大小与二者没有关系）ᵩA =U AB (B点为零电势点)（标量）电势能Ep ：E p=qᵩE pA=WA∞(无限远处为零电势能点)（标量）电势差U AB ：U AB=ᵩA−ᵩB（适用一切电场）U AB=W ABq（适用一切电场）U AB=Ed（适用匀强电场，d为沿电场线方向上的距离，正负要判断）（标量）静电力做功W AB :W AB=qU AB（适用一切电场）W AB=E PA−E PBW AB=−∆E PW AB=qEd（适用匀强电场，d为沿电场线方向上的距离，正负要判断）二、电场的叠加在几个点电荷共同形成的电场中，某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和，这叫做电场的叠加原理。
三、电场线1、电场线：为了形象地描述电场而在电场中画出的一些曲线，曲线的疏密程度表示场强的大小，曲线上某点的切线方向表示场强的方向。
2、电场线的特征1）、电场线密的地方场强强，电场线疏的地方场强弱2）、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止无穷远处点3）、电场线不会相交，也不会相切4）、电场线是假想的，实际电场中并不存在5）、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系3、几种典型电场的电场线1）正、负点电荷的电场中电场线的分布特点：a 、离点电荷越近，电场线越密，场强越大b 、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。
2）、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布特点：a 、沿点电荷的连线，场强先变小后变大b 、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直c 、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点 0等距离各点场强相等。
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静电电压在工作室
25
微电子器件带电型
微电子器件带电型式即这些ESD敏感的装置,尤其对塑料件,
当在自动化生产过程中,会产生摩擦电荷,而这些摩擦电荷通过 低电阻的线路非常迅速地泄放到高度导电的牢固接地表面,因
此造成损坏.
26
场感应型式
场感应型式即指有强电场围绕,这可能来之于塑料件或
人的衣服,会发生电子极化跨过氧化层.若电子差超氧化层的
种由接触产生,其机理作示图5(a),(b),(c).
13
图4(a). 从A处发生电场E, 在导体B上感 应出的极性.
A
B
图4(b).当导体B接地,电子从 地流入将所有正电荷中和.
图4(c)断去接地时,导体 B变成负电荷.
14
图5(a).导体B开始时呈中性 状态.
图5(b).导体A和B相互接触 时,电荷从A流向B直至电 压平衡.
18
微 污 染
因为任何时候芯片本身或空气中的灰尘粒子带 有电荷,在它 附近即会出现一个电场,靠近这些材料将感应由此被极化. 库伦 力F即会出现并将它们拉在一起, 如果两者带 有不相同的电荷, 那结果更不用说了.
19
A
B
F
图6,由于B上发生极化而感出库伦力F
20
不同器件SiO2层横截面及下一代发展趋势
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易遭受静电破坏的场所
电子组件及产品在什幺情况不会遭受静电破坏呢?可以这幺 说:电子产品从生产到使用的全过程都遭受静电破坏的威胁, 从器件制造到插件装焊,整机装联,包装运输直至产品应用都 在静电的威胁之下.
静 电 基 本 认 识
What is ESD
1
静电的基本认识 包括:
1.何谓静电?
2.静电如何产生?
3.静电带来的问题?
4.何谓静电敏感组件?
2
3
4
静 电 是 什 幺?
*自然规律是试图将正电荷和负电荷保持平衡,理想的物体应保
待不带电的中性状态.
*当物体表面的分子带有电荷或极化时,带电现象就出现了.
7
图1,由材料的接触和分离形 成静电电荷.
8
接触面
图2.二种材料中电子从一个原子移到另一个原子
图2.所示当二种材料接触,由于在材料A中其原子核 对其最外围电子的吸收力较小, 因此附到材料B上, 最后A极性为“+”, B为“-”.
10
摩擦生电强弱之系列
+ Hand Asbestos Glass 人手 石棉 玻璃
21
ESD 失 效 大规模的生产,包装或测试过程中,静电放电对电子装置所造 成的危害是无须置疑的. 随着对器件体积各容限的要求的提高, 电路尺寸也已不断地减少,但这也使得器件对静电放电的危害的 承受力的将下降.特别是在专为越来越低的工作电压所设计的电 路中,微小的电荷就能导致件损坏.
22
ESD 3 种 型 式
介电常数,则会产生电弧以破坏氧化层,其结果短路.
27
半导体装置的静电敏感度-静电敏感器件
(Static Sensitive Device 简称SED)
Ë ¸ ¸ m « ¬ ¦¡ VMOS MOSFET GaAsFET EPROM JFET SAW OP-AMP(¹ B© ñ ¾ ¹ ) C MOS/N MOS ² ² ´ É (¨ v ¯ S ° ò )¤ GÌ å º Þ ¡ ¤ Á ù ¹ q ª ý (« p ,² Ó) ù ¦V ´  ¹ Ê ^ º Þ ECL(µ o ® g Ì å ° ¸ ¦X Å Þ ¿ è ¹ q ¸ ô ) SCR(¥ i ± Ö º ) ² ² ´ É (¨ v ¯ S ° ò )´ ¹ Ê ^ º Þ -´ ¹ Ê ^ º Þ Å Þ ¿ è ¹ q ¸ ô R¹ À q © ñ ¹ q ± Ó· P « × S ³ ò (¥ ñ ) 30-1800 100-200 100-300 100 104-700 150-500 190-2500 250-3000 300-2500 300-3000 380-7000 500-1500 680-1000 1000-2500
Human Hair
Nylon Wool Lead
人发
耐隆 羊毛 铅
Silk
Paper Cotton Steel Wood Acetate Rayon Orlon Saran Polyethylene - Teflon
丝
纸张 棉花 钢铁 木材 醋酸螺莹丝 奥龙 莎冉树脂(包食物用透明膜) 聚乙烯树脂 铁氟龙
*任何一种材料都可能带静电,而产生静电的最普通方式,就是 感 应和摩擦生电.
*从发生的结果来看,所谓静电应为离子在两接触面产生位移. 5
6
静电如何产生?
*摩擦是产生静电的主要方法 *当两个物体表面紧密接触,然后在分开时,一个物体的表面就
会因失去电子而带正电荷, 而另一个物体的表面也会因得到
等量的电子而带 负电荷.(如图1)
图5(c).最后导体B带有电荷.
15
静电的基本物理特性
1.有吸引或排斥的力量.(F=
Q1 Q2 1 4πε r2
N
)
2.有电场存在,与大地有电位差.(V= 3.会产生放电电流.(I= V )
R
Q C
)
16
静电所ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的问题
*组件吸附灰尘改变线路间的阻抗,影响组件的 功能或寿命.
*静电放电现象对敏感的电子装置所造成的破坏,包括因电场
11
感 应 生 电
◆ 当带电的物体产生静电场时, 应生电现象就产生了.如果你将 一块导电体放置于感应导电体中, 它将会获取静电荷,而全然不必 与原带 电子接触.
12
感应生电
对导电材料, 因电子能在它的表面自由流动,
所以有其它两种方式可令其上产生静电荷. 第
一种由感应造成, 机理作用示图4(a),(b),(c).第二
就工业上发现,ESD基本上有3 种型式, 它们会引起ESD敏感
的降质或损坏有:
1.人体型式.
2.微电子器件带电型式.
3.场 感 应 型 式
23
人 体 型 式
人体型式即指当人体活动时身体和衣服之间的摩擦产生摩
擦电荷.若人们手持ESD敏感的装置而不先泄放电荷到地,摩擦
电荷将会移向ESD敏感的装置而造成损坏.
或电流坏组件绝缘层和导体,使组件不能工作 (完全破坏)以
及因瞬间的电场软击穿或电流产生过热使组件 受伤, 仍然工 作, 但是寿命受损. *静电使微处理器产生误操作和死循环. *静电荷所引起的生产线和制造流程方面的问题.
17
静电电荷对微电子工业的影响
由静电电荷所形成的主要问题是:
(1) 微污染.
(2) ESD失效