Ταξινόμηση Κινδύνων Στατικού Ηλεκτρισμού
Ο κύριος κίνδυνος του στατικού ηλεκτρισμού έγκειται στην ηλεκτροστατική εκφόρτιση (ESD). Το ESD διαρκεί μόνο χιλιοστά του δευτερολέπτου, με υψηλό στιγμιαίο παλμό και μέση ισχύ που υπερβαίνει τα κιλοβάτ, επαρκή για να διασπάσει εξαρτήματα και να προκαλέσει δυσλειτουργία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού ή συστημάτων.
Τα κύρια χαρακτηριστικά της βλάβης της ESD είναι η τυχαιότητα, η απρόβλεπτη ικανότητα και η δυσκολία ανίχνευσης. Στη σύγχρονη βιομηχανία, ειδικά στην παραγωγή ηλεκτρονικών ειδών μεγάλης-κλίμακας, η βλάβη του ESD συμβαίνει χωρίς να το αντιληφθεί ο κόσμος και είναι δύσκολο να εντοπιστεί. Οι συνέπειες της βλάβης ESD στα εξαρτήματα είναι η σκληρή βλάβη και η μαλακή βλάβη. Η σκληρή διάσπαση προκαλεί εσωτερική θέρμανση του τσιπ σε ένα βήμα, ακολουθούμενη από δευτερεύουσα διάσπαση της συγκόλλησης μετάλλων, των λιωμένων μέσων και των επιφανειακών ελαττωμάτων, οδηγώντας τελικά σε πλήρη και μόνιμη αστοχία του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Η ήπια βλάβη μπορεί να προκαλέσει υποβάθμιση της απόδοσης ή μείωση των παραμέτρων των εξαρτημάτων, αλλά χωρίς πλήρη ζημιά, δημιουργώντας έτσι κρυφούς κινδύνους που είναι δύσκολο να εντοπιστούν κατά τον τελικό ποιοτικό έλεγχο. Κατά τη χρήση, η πιθανή ζημιά που προκαλείται από τον στατικό ηλεκτρισμό στο κύκλωμα θα προκαλέσει αλλαγές στις παραμέτρους, υποβάθμιση της ποιότητας και μειωμένη διάρκεια ζωής, οδηγώντας σε διάφορες δυσλειτουργίες μετά από μια περίοδο λειτουργίας λόγω αλλαγών στη θερμοκρασία, στο χρόνο και στην τάση, αποτρέποντας τελικά την κανονική λειτουργία. Εάν το κατεστραμμένο τσιπ ανήκει σε ένα κρίσιμο σύστημα ελέγχου, όπως σύστημα ελέγχου κέντρου δικτύου, σύστημα αυτόματου ελέγχου εκπομπής, κέντρο ελέγχου προγραμματισμού παραγωγής, σύστημα εντολών ηλεκτρονικού πολέμου, σύστημα αυτόματης πλοήγησης ή διάφορα συστήματα ελέγχου εκτόξευσης, η προκύπτουσα ζημιά μπορεί να είναι απρόβλεπτη. Η πιθανή ζημιά μπορεί στην πραγματικότητα να είναι πιο επικίνδυνη, προκαλώντας πιο σοβαρές άμεσες ή έμμεσες απώλειες. Τα δεδομένα δείχνουν ότι το 90% της βλάβης της συσκευής που προκαλείται από ESD{10}}είναι πιθανή βλάβη από ήπια βλάβη και το 10% είναι άμεση αποτυχία.
Επιπλέον, οι ηλεκτρομαγνητικοί παλμοί που παράγονται κατά την ηλεκτροστατική επαγωγή και την ηλεκτροστατική εκφόρτιση ενέχουν επίσης έναν ορισμένο κίνδυνο: η ηλεκτροστατική εκφόρτιση συνήθως δημιουργεί ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές παλμών με συχνότητες που κυμαίνονται από εκατοντάδες kilohertz (kHz) έως δεκάδες megahertz (MHz) και τα επίπεδα των οποίων μπορεί να προκαλέσει ζημιά σε υψηλές ηλεκτροστατικές συσκευές. (SSD).
Μερικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι οι πλακέτες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων με κυκλώματα προστασίας ESD είναι απρόσβλητες από ηλεκτροστατική βλάβη. Ωστόσο, ενώ τα προστατευτικά κυκλώματα παρέχουν κάποια προστασία, ακόμη και με εσωτερικά κυκλώματα προστασίας, οι ευαίσθητες συσκευές δεν μπορούν να αντέξουν χιλιάδες βολτ στατικού ηλεκτρισμού από το ανθρώπινο σώμα ή το περιβάλλον εργασίας. Όλα τα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι ευαίσθητα στην ηλεκτροστατική εκφόρτιση. η μόνη διαφορά έγκειται στην τάση κατωφλίου που μπορούν να αντέξουν.
Στατικός ηλεκτρισμός και κίνδυνοι σε γραμμές παραγωγής ημιαγωγών και IC:
1. Το να περπατάτε αργά σε καθαρό δάπεδο ενώ φοράτε νάιλον ρούχα και παπούτσια{1} με βάση το πλαστικό μπορεί να δημιουργήσει στατική τάση 7-8KV στο σώμα.
2. Όταν ένας φορέας κρυστάλλου από υαλοβάμβακα ολισθαίνει πάνω σε μια επιτραπέζια επιφάνεια πολυαιθυλενίου, μπορεί εύκολα να παράγει στατικό ηλεκτρισμό 10 KV.
3. Σε γραμμές συναρμολόγησης γκοφρέτας: ο στατικός ηλεκτρισμός γκοφρέτας μπορεί να φτάσει τα 5KV, τα κιβώτια φόρτωσης γκοφρέτας 35KV, τα ρούχα εργασίας 10KV, τα καλύμματα από πλεξιγκλάς 8KV, οι κρύσταλλοι χαλαζία 1,5KV και οι δίσκοι γκοφρέτας 6KV.
4. Στις αίθουσες φωτολιθογραφίας τα πλαστικά δάπεδα φτάνουν τα 500-1000V. σε χωρίσματα από μεταλλικό πλέγμα, 500-1000V; σε δωμάτια διάχυσης, τα πλαστικά δάπεδα φτάνουν τα 500-1500V. Οι πλαστικοί τοίχοι φτάνουν περίπου τα 700V. και οι μεταλλικές κινητές δερμάτινες επιφάνειες καρέκλας φτάνουν τα 500-3000V.