تصنيف مخاطر الكهرباء الساكنة
يكمن الخطر الرئيسي للكهرباء الساكنة في التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يدوم التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) ميلي ثانية فقط، مع نبضة لحظية عالية ومتوسط طاقة يتجاوز كيلووات، وهو ما يكفي لتفكيك المكونات والتسبب في تعطل المعدات أو الأنظمة الإلكترونية.
الخصائص البارزة لأضرار ESD هي العشوائية وعدم القدرة على التنبؤ وصعوبة اكتشافها. في الصناعة الحديثة، وخاصة في إنتاج الإلكترونيات-على نطاق واسع، يحدث تلف التفريغ الكهروستاتيكي دون ملاحظة الأشخاص ويصعب اكتشافه. عواقب تلف ESD للمكونات هي الانهيار الشديد والانهيار الناعم. يؤدي الانهيار الصلب إلى تسخين داخلي للرقاقة في خطوة واحدة، يليه انهيار ثانوي للروابط المعدنية، والوسائط المنصهرة، وعيوب السطح، مما يؤدي في النهاية إلى فشل كامل ودائم للدائرة المتكاملة. يمكن أن يؤدي العطل البسيط إلى تدهور الأداء أو انخفاض في معلمات المكونات، ولكن دون حدوث ضرر كامل، وبالتالي خلق مخاطر مخفية يصعب اكتشافها أثناء فحص الجودة النهائي. أثناء الاستخدام، سيؤدي الضرر المحتمل الذي تسببه الكهرباء الساكنة للدائرة إلى حدوث تغييرات في المعلمات وتدهور الجودة وتقليل العمر الافتراضي، مما يؤدي إلى حدوث أعطال مختلفة بعد فترة من التشغيل بسبب التغيرات في درجة الحرارة والوقت والجهد، مما يمنع في النهاية التشغيل العادي. إذا كانت الشريحة التالفة تنتمي إلى نظام تحكم حرج، مثل نظام التحكم في مركز الشبكة، أو نظام التحكم في البث التلقائي، أو مركز التحكم في جدولة الإنتاج، أو نظام قيادة الحرب الإلكترونية، أو نظام الملاحة التلقائي، أو نظام التحكم في الإطلاق المتنوع، فقد يكون الضرر الناتج غير قابل للتنبؤ. يمكن أن يكون الضرر المحتمل في الواقع أكثر خطورة، مما يتسبب في خسائر مباشرة أو غير مباشرة أكثر خطورة. تشير البيانات إلى أن 90% من تلف الأجهزة الناجم عن التفريغ الكهروستاتيكي (ESD){10}}يرجع إلى تلف محتمل بسبب العطل البسيط، و10% هو فشل فوري.
علاوة على ذلك، فإن النبضات الكهرومغناطيسية المتولدة أثناء الحث الكهروستاتيكي والتفريغ الكهروستاتيكي تشكل أيضًا خطرًا معينًا: عادةً ما يولد التفريغ الكهروستاتيكي تداخلًا للنبض الكهرومغناطيسي بترددات تتراوح من مئات الكيلو هرتز (كيلو هرتز) إلى عشرات الميجا هرتز (MHz)، ومستويات تصل إلى عشرات الميلي فولت، والتي يمكن أن تلحق الضرر بالأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (SSD).
يعتقد بعض الناس أن لوحات الدوائر المتكاملة المزودة بدوائر الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي محصنة ضد التلف الكهروستاتيكي. ومع ذلك، في حين أن دوائر الحماية توفر بعض الحماية، حتى مع دوائر الحماية الداخلية، فإن الأجهزة الحساسة لا يمكنها تحمل آلاف الفولتات من الكهرباء الساكنة المنبعثة من جسم الإنسان أو بيئة العمل. جميع الدوائر المتكاملة حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. والفرق الوحيد يكمن في عتبة الجهد التي يمكنهم تحملها.
الكهرباء الساكنة والمخاطر على خطوط إنتاج أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة:
1. المشي ببطء على أرضية نظيفة أثناء ارتداء الملابس المصنوعة من النايلون والأحذية المصنوعة من البلاستيك-يمكن أن يولد جهدًا ثابتًا يبلغ 7-8 كيلو فولت على الجسم.
2. عندما ينزلق حامل كريستال مصنوع من الألياف الزجاجية عبر سطح طاولة من البولي إيثيلين، فإنه يمكنه بسهولة توليد 10KV من الكهرباء الساكنة.
3. على خطوط تجميع الويفر: الكهرباء الساكنة للويفر يمكن أن تصل إلى 5KV، صناديق تحميل الويفر 35KV، ملابس العمل 10KV، أغطية شبكية 8KV، بلورات الكوارتز 1.5KV، وصواني الويفر 6KV.
4. في غرف الطباعة الحجرية الضوئية، تصل قوة الأرضيات البلاستيكية إلى 500-1000 فولت؛ في أقسام شبكية معدنية، 500-1000 فولت؛ في غرف الانتشار، تصل الأرضيات البلاستيكية إلى 500-1500 فولت؛ الجدران البلاستيكية تصل إلى حوالي 700 فولت. وأسطح الكراسي الجلدية المعدنية المتحركة تصل إلى 500-3000 فولت.