Klassifizierung der Gefahren statischer Elektrizität
Die Hauptgefahr statischer Elektrizität liegt in der elektrostatischen Entladung (ESD). ESD dauert nur Millisekunden, mit einem hohen Momentanimpuls und einer durchschnittlichen Leistung von mehr als Kilowatt, die ausreicht, um Komponenten zu beschädigen und zu Fehlfunktionen elektronischer Geräte oder Systeme zu führen.
Die herausragenden Merkmale von ESD-Schäden sind ihre Zufälligkeit, Unvorhersehbarkeit und Schwierigkeit bei der Erkennung. In der modernen Industrie, insbesondere in der Groß--Elektronikproduktion, treten ESD-Schäden unbemerkt auf und sind schwer zu erkennen. Die Folgen von ESD-Schäden an Bauteilen sind Hard Breakdown und Soft Breakdown. Bei einem harten Durchschlag kommt es in einem Schritt zu einer inneren Erwärmung des Chips, gefolgt von einem sekundären Durchschlag der Metallbindung, geschmolzenen Medien und Oberflächendefekten, was letztendlich zu einem vollständigen und dauerhaften Ausfall des integrierten Schaltkreises führt. Ein sanfter Ausfall kann zu Leistungseinbußen oder einer Verschlechterung der Parameter von Komponenten führen, jedoch ohne vollständige Beschädigung, wodurch versteckte Gefahren entstehen, die bei der abschließenden Qualitätskontrolle nur schwer zu erkennen sind. Während des Gebrauchs führt der potenzielle Schaden, der durch statische Elektrizität im Stromkreis verursacht wird, zu Parameteränderungen, Qualitätsverlusten und verkürzter Lebensdauer, was nach einer gewissen Betriebszeit aufgrund von Temperatur-, Zeit- und Spannungsänderungen zu verschiedenen Fehlfunktionen führt und letztendlich den normalen Betrieb verhindert. Wenn der beschädigte Chip zu einem kritischen Steuerungssystem gehört, beispielsweise einem Netzwerkzentrums-Steuerungssystem, einem automatischen Rundfunksteuerungssystem, einem Produktionsplanungs-Steuerungszentrum, einem elektronischen Kriegsführungs-Befehlssystem, einem automatischen Navigationssystem oder verschiedenen Startsteuerungssystemen, kann der daraus resultierende Schaden unvorhersehbar sein. Potenzielle Schäden können tatsächlich gefährlicher sein und schwerwiegendere direkte oder indirekte Verluste verursachen. Daten zeigen, dass 90 % der durch ESD- verursachten Geräteschäden potenzielle Soft Breakdown-Schäden und 10 % ein sofortiger Ausfall sind.
Darüber hinaus stellen elektromagnetische Impulse, die bei elektrostatischer Induktion und elektrostatischer Entladung entstehen, auch eine gewisse Gefahr dar: Elektrostatische Entladung erzeugt typischerweise elektromagnetische Impulsinterferenzen mit Frequenzen im Bereich von Hunderten von Kilohertz (kHz) bis zu mehreren zehn Megahertz (MHz) und Pegeln von bis zu mehreren zehn Millivolt, die empfindlich auf elektrostatische Entladungen (SSDs) reagieren können.
Manche Leute glauben, dass integrierte Leiterplatten mit ESD-Schutzschaltungen immun gegen elektrostatische Schäden sind. Obwohl Schutzschaltungen zwar einen gewissen Schutz bieten, können empfindliche Geräte selbst mit internen Schutzschaltungen Tausenden Volt statischer Elektrizität vom menschlichen Körper oder der Arbeitsumgebung nicht standhalten. Alle integrierten Schaltkreise reagieren empfindlich auf elektrostatische Entladung; Der einzige Unterschied besteht in der Schwellenspannung, der sie standhalten können.
Statische Elektrizität und Gefahren an Halbleiter- und IC-Produktionslinien:
1. Langsames Gehen auf einem sauberen Boden und das Tragen von Nylonkleidung und Schuhen auf Kunststoffbasis- kann eine statische Spannung von 7–8 kV am Körper erzeugen.
2. Wenn ein Kristallträger aus Glasfaser über eine Tischplatte aus Polyethylen gleitet, kann er leicht 10 kV statische Elektrizität erzeugen.
3. Auf Wafer-Montagelinien: Die statische Elektrizität von Wafern kann 5 kV erreichen, Wafer-Ladeboxen 35 kV, Arbeitskleidung 10 kV, Plexiglasabdeckungen 8 kV, Quarzkristalle 1,5 kV und Wafer-Tabletts 6 kV.
4. In Fotolithographieräumen erreichen Kunststoffböden 500–1000 V; in Metallgittertrennwänden, 500-1000 V; in Diffusionsräumen erreichen Kunststoffböden 500–1500 V; Kunststoffwände erreichen etwa 700 V; und bewegliche Lederstuhloberflächen aus Metall erreichen 500–3000 V.