مخاطر الكهرباء الساكنة في غرف الأبحاث
1. قوة كولوم الكهروستاتيكية
Under the action of electrostatic Coulomb force, adsorbed dust and dirt cause increased leakage or short circuits in components, damaging performance and significantly reducing yield and reliability. For example, when the dust particle size is >100 ميكرومتر، وعرض سلك الألومنيوم حوالي 100 ميكرومتر، وسمك طبقة الأكسيد 50 ميكرومتر، ومن المرجح أن يتم إلغاء المنتج. الآن، مع أقطار الأسلاك الدقيقة وأغشية الأكسيد الرقيقة، يمكن حتى لجزيئات الغبار الصغيرة جدًا أن تلحق الضرر بالمكونات. يحدث هذا غالبًا أثناء عمليات مثل النقش والتنظيف والطباعة الحجرية الضوئية واللحام البقعي والتعبئة والتغليف.
2. التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)
(1) يتم تكسير طبقة الأكسيد العازلة للمكونات، ويتم حرق أو صهر الخيوط بين الأسلاك. إذا كان جسم الإنسان يحمل شحنة ثابتة تبلغ 10 كيلو فولت (100PF)، ولمس أحد أطراف الجهاز، فسوف يحدث التفريغ الإلكتروستاتيكي (ESD). يمكن أن يصل تيار تفريغ النبض الفوري إلى الأرض إلى ذروة 20 أمبير (10 ~ 100 ثانية). وهذا أمر مدمر، ولا يقتصر فقط على إتلاف أجهزة SiO2 عالية الكثافة-والقطر-الدقيقة والأغشية الرقيقة-مثل Lsi وVlsi، ولكن أيضًا أجهزة IC وMOS العامة. بشكل عام، جهد التحمل للبوابة العازلة لفيلم SiO2 للجهاز هو E=(5-10) × 10⁶ فولت/سم. إذا كان سمك طبقة SiO2 هو 1000، فإن تطبيق جهد ثابت من 50 فولت إلى 100 فولت أو أعلى على طرف إدخال الجهاز سيؤدي إلى حدوث عطل. من الشائع جدًا أن يحمل جسم الإنسان كهرباء ساكنة تتجاوز 50 فولت أو 100 فولت.
(2) التسبب في الضوضاء والتداخل الكهرومغناطيسي
ESD-يحتوي EMI المستحث على قمم حادة وإشارات قوية، تعادل عدة فولتات من الطاقة في الدائرة. يمكن أن يؤدي الضجيج القوي، بترددات تمتد لعدة ميجاهرتز أو حتى مئات ميجاهرتز، إلى إتلاف المكونات، والتسبب في خلل في المعدات وأجهزة الاستشعار، وحتى التسبب في تعطل المعدات. ESD-يمكن أن يتسبب التداخل الكهرومغناطيسي المستحث أيضًا في إدخال إشارة خاطئة أو ظواهر مزلاج-. على سبيل المثال، في غرفة الأبحاث، إذا تم وضع درع EMI الخاص بالرقاقة على عربة فولاذية، فسيتم نقل ESD من الرقاقة إلى العربة من خلال الحث. نظرًا لأن العجلات معزولة، فإن انتشار EMI يمكن أن يتسبب في تعطل آلة معالجة البسكويت.
(3) الصدمة الكهربائية لجسم الإنسان
ESD كرة التفريغ الثابتة لجسم الإنسان
عندما يتجاوز ESD على جسم الإنسان أو ESD على جسم الإنسان حد الصدمة الكهربائية لجسم الإنسان بأكثر من 5 مللي أمبير، سيواجه الأشخاص أحاسيس ضارة مختلفة، مما يسبب ضائقة عاطفية وأخطاء تشغيلية بين الموظفين.
على الرغم من الجهود الكبيرة، فإن مشاكل الكهرباء الساكنة في غرف الأبحاث لأشباه الموصلات، وشاشات العرض المسطحة، والإلكترونيات الضوئية، وما إلى ذلك، لا تزال تؤثر على سلامة الإنتاج ومخرجات المنتج، وتكاليف التصنيع والكفاءة، وجودة المنتج وموثوقيته. يقدر خبراء الصناعة الأجانب أن متوسط خسارة المنتج السنوية بسبب الكهرباء الساكنة في الولايات المتحدة هو 8-33%، ويقدر البعض أن الضرر السنوي الذي يلحق بصناعة الإلكترونيات بسبب الكهرباء الساكنة في الولايات المتحدة يصل إلى 10 مليارات دولار. وفي الثمانينيات، قامت اليابان بتحليل المنتجات الإلكترونية الخردة ووجدت أن الخسائر الناجمة عن البيئة والتنمية المستدامة تمثل الثلث. لقد بدأت صناعات أشباه الموصلات، وشاشات الكريستال السائل المسطحة، والصناعات الإلكترونية الضوئية في بلدي في وقت متأخر نسبياً، ولكن مخاطر التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) لا تزال تحدث بشكل متكرر، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات الإنتاج. في البنوك وشركات الأوراق المالية وقواعد البيانات السرية ومراكز المراقبة وغرف توزيع الطاقة وغيرها من الإعدادات المماثلة، يمكن أن يتسبب ESD بسهولة في حدوث تداخل وفقدان البيانات، مما يؤدي إلى مواقف أكثر خطورة.