Classificazione dei pericoli dell'elettricità statica
Il pericolo principale dell'elettricità statica risiede nelle scariche elettrostatiche (ESD). L'ESD dura solo millisecondi, con un impulso istantaneo elevato e una potenza media superiore ai kilowatt, sufficiente a rompere i componenti e causare il malfunzionamento di apparecchiature o sistemi elettronici.
Le caratteristiche principali del danno da ESD sono la sua casualità, imprevedibilità e difficoltà di rilevamento. Nell'industria moderna, soprattutto nella produzione elettronica su-scala, i danni da scariche elettrostatiche si verificano senza che le persone se ne accorgano e sono difficili da rilevare. Le conseguenze dei danni ESD ai componenti sono guasti gravi e guasti lievi. La rottura dura provoca il riscaldamento interno del chip in un unico passaggio, seguito dalla rottura secondaria dei legami metallici, dei mezzi fusi e dei difetti superficiali, portando infine al guasto completo e permanente del circuito integrato. I guasti lievi possono causare un degrado delle prestazioni o una diminuzione dei parametri dei componenti, ma senza danni completi, creando così pericoli nascosti difficili da rilevare durante l'ispezione di qualità finale. Durante l'uso, il potenziale danno causato dall'elettricità statica al circuito causerà cambiamenti nei parametri, degrado della qualità e durata di vita ridotta, portando a vari malfunzionamenti dopo un periodo di funzionamento a causa di cambiamenti di temperatura, tempo e tensione, impedendo in definitiva il normale funzionamento. Se il chip danneggiato appartiene a un sistema di controllo critico, come un sistema di controllo del centro di rete, un sistema di controllo automatico della trasmissione, un centro di controllo della pianificazione della produzione, un sistema di comando di guerra elettronica, un sistema di navigazione automatica o vari sistemi di controllo del lancio, il danno risultante può essere imprevedibile. Il danno potenziale può effettivamente essere più pericoloso, causando perdite dirette o indirette più gravi. I dati mostrano che il 90% dei danni ai dispositivi indotti dalle scariche elettrostatiche-è un potenziale danno da guasto lieve, mentre il 10% è un guasto immediato.
Inoltre, anche gli impulsi elettromagnetici generati durante l'induzione elettrostatica e la scarica elettrostatica rappresentano un certo rischio: la scarica elettrostatica genera in genere interferenze di impulsi elettromagnetici con frequenze che vanno da centinaia di kilohertz (kHz) a decine di megahertz (MHz) e livelli fino a decine di millivolt, che possono danneggiare i dispositivi sensibili alle scariche elettrostatiche (SSD).
Alcune persone credono che i circuiti integrati con circuiti di protezione ESD siano immuni ai danni elettrostatici. Tuttavia, sebbene i circuiti di protezione forniscano una certa protezione, anche con i circuiti di protezione interni, i dispositivi sensibili non possono sopportare migliaia di volt di elettricità statica provenienti dal corpo umano o dall'ambiente di lavoro. Tutti i circuiti integrati sono sensibili alle scariche elettrostatiche; l'unica differenza sta nella tensione di soglia che possono sopportare.
Elettricità statica e rischi sulle linee di produzione di semiconduttori e circuiti integrati:
1. Camminare lentamente su un pavimento pulito indossando indumenti di nylon e scarpe di plastica- può generare una tensione statica di 7-8 KV sul corpo.
2. Quando un supporto di cristallo in fibra di vetro scivola su un piano di polietilene, può facilmente generare 10 KV di elettricità statica.
3. Sulle linee di assemblaggio dei wafer: l'elettricità statica dei wafer può raggiungere 5 KV, le scatole di caricamento dei wafer 35 KV, gli abiti da lavoro 10 KV, le coperture in plexiglass 8 KV, i cristalli di quarzo 1,5 KV e i vassoi dei wafer 6 KV.
4. Nelle sale di fotolitografia, i pavimenti in plastica raggiungono 500-1000 V; in pareti divisorie in rete metallica, 500-1000 V; nelle sale di diffusione, i pavimenti in plastica raggiungono 500-1500 V; le pareti in plastica raggiungono circa 700V; e le superfici mobili delle sedie in pelle in metallo raggiungono 500-3000 V.