エレクトロニクス業界で静電気の危険はどのようにして発生するのでしょうか?
エレクトロニクス産業における静電気の危険は 2 つのカテゴリに分類できます。1 つは静電気引力によって引き起こされる浮遊粉塵の吸着です。もう1つは静電気放電による絶縁破壊です。
1. 静電吸着
半導体部品の製造工程では、絶縁性の高い石英やポリマーなどの工具や材料が多用されるため、使用中に避けられない摩擦により表面電荷が継続的に蓄積され、電位が上昇する可能性があります。
このような条件下では、静電気の機械的影響により、作業場で浮遊する粉塵がチップ表面に付着しやすくなります。小さな塵粒子であっても、半導体デバイスの性能に影響を与える可能性があります。したがって、電子製品の製造は清潔な環境で実行する必要があり、オペレーター、工具、環境は静電気の危険の発生を防止および軽減するために一連の静電気防止対策を講じる必要があります。-
2. 絶縁破壊の分類
静電気によって引き起こされるコンポーネントの故障は、エレクトロニクス業界における静電気の危険の主な形態です。強い電界では、電界の強度が増加するにつれて電荷が蓄積します。一定のレベルに達すると、誘電体は分極を失い導体になり、最終的には熱損傷につながります。この現象を絶縁破壊といいます。絶縁破壊は、熱破壊、化学破壊、電気破壊の 3 種類に分類できます。
(1) 熱破壊
誘電体の動作中、エネルギー損失によって発生する熱が周囲環境への放散熱を超えると、誘電体の温度が急速に上昇し、熱損傷が発生するまで導電率が増加します。したがって、熱破壊における中心的な問題は熱放散です。熱設計は製品設計の重要な側面です。
(2) 化学分解
高電圧下では、強い電場により、誘電体表面または誘電体内の欠陥や細孔の近くで局所的な空気衝突イオン化が発生する可能性があります。このイオン化により誘電グローが発生し、化学物質-オゾンと二酸化炭素-が生成され、絶縁性能が低下して誘電損傷につながります。
(3) 電気的故障
絶縁破壊は、誘電体が強い電界にさらされると発生し、自由電子を放出します。自由電子は電界強度の増加とともに急速に増加し、誘電体の絶縁特性を破壊します。電気的破壊が本質的に電荷の蓄積によって引き起こされることは明らかです。したがって、電荷の蓄積を防ぐことで絶縁破壊を防ぐことができます。
3. 静電気破壊と放電
(1) 静電気の放電
静電気放電と外部安定電源による放電はどちらも電荷の蓄積によって引き起こされますが、両者には大きな違いがあります。まず、静電気放電の場合、放電源は空間電荷であるため、継続的に放電できる外部電源とは異なり、蓄えられるエネルギーは限られています。したがって、短期間の局所的な故障に対してのみエネルギーを供給できます。-静電気放電のエネルギーは比較的小さいですが、その放電波形は非常に複雑で制御が困難です。これには半導体デバイスのソフトブレークダウンが関係しています。
(2) 静電気破壊
静電気放電によるコンポーネントの破壊は、エレクトロニクス業界、特に電子製品の製造と組み立てにおいて最も一般的かつ深刻な危険です。静電気放電は、デバイスのハードブレークダウンまたはソフトブレークダウンを引き起こす可能性があります。ハード故障とは、デバイスの出力と入力間の開回路や短絡など、デバイスの 1 回限りの永続的な故障です。-ソフトブレークダウンはコンポーネントのパフォーマンスを低下させ、仕様を低下させ、故障の可能性を生み出す可能性があります。ソフトブレークダウンは（仕様の低下により）断続的に回路の誤動作を引き起こし、検出が難しいため、システム全体の動作とトラブルシューティングに重大な問題を引き起こします。ソフトブレークダウン中、機器は「障害」を抱えたまま動作する可能性があり、その性能は基本的には変化せず、工場での検査に合格する可能性がありますが、いつでも再び障害が発生する可能性があります。複数のソフト故障がハード故障につながり、機器の異常動作を引き起こし、ユーザーに損失を与え、メーカーの評判や製品の販売に損害を与え、さらには国家に取り返しのつかない損失をもたらす可能性があります。
4. 人体からの静電気
工業生産において、部品の損傷や電子機器の通常の動作への干渉の主な原因は、人体からの静電気の放電です。人体からの静電気放電は、感電や傷害を引き起こす可能性があるほか、部品の損傷などの二次災害を引き起こす可能性もあるため、十分に注意する必要があります。静電気は、人体が日常業務で消費する機械エネルギーを電気エネルギーに変換することによって発生します。人体は静電気伝導体です。地面から絶縁されている場合（絶縁素材の靴など）、身体と地面の間にコンデンサが形成され、電荷が蓄えられます。充電電圧は通常 50kV 以下です。
非常に一般的で微妙な動作によって、かなり高い静電圧が発生する可能性があります。人体が帯電した物質を放出すると、程度はさまざまですが反応します。この反応は感電過敏症と呼ばれます。静電気による衝撃は大きな生理的損傷を引き起こすことはありませんが、健康に影響を与えたり、身体に害を及ぼす可能性があります。
感電傷害の限界は 3.0kV です。さらに、帯電した身体が静電気に弱いデバイスに触れると、これらのデバイスが損傷する可能性があります。-
Ⅲ． -帯電防止制御技術（対策）
静電気放電の原理、危険性、法則に基づいて、次の原則に従って、害を防ぐための効果的な静電気防止対策を確立できます。{0}
a) 静電気制御を設計に組み込む
b) 静電気の蓄積を防止し、静電気の発生を抑制・低減する
c) 迅速かつ安全な排出路を確立する
d) 静電気防止対策の有効性を検出および監視する-
1. 静電気制御を設計に組み込む
(1) 本番環境の静電気防止設計-
電子製品の製造環境の静電気防止設計は、ESD 制御の鍵となります。{0}}設計は、電子部品の絶縁膜、機械全体の静電気に敏感なデバイス (ESDS) の静電気破壊電圧、および生産装置の帯電防止性能に基づいています。-メーカーは特定の ESD 制御レベルを決定する必要があります。このレベルは生産プロセスで最も敏感なコンポーネントによって決まり、生産環境はこのレベルの安全性を確保する必要があります。 DGJ08-83-2000 年「静電気対策技術仕様書」によると、静電気を制御するための工学設計は特に 3 つのレベルに分けられます。レベル 1 の標準は、制御室内の静電位の絶対値が 100V 以下であることです。レベル 2 の基準は、制御室内の静電位の絶対値が 200V 以下であることです。レベル 3 の基準は、制御室内の静電位の絶対値が 1000V 以下であることです。帯電防止工学分類基準の適用場所を以下の表 5 に示します。
静電気による損傷は目に見えないため、ESD の危険を排除するには主なアプローチとして予防が必要です。作業エリアには静電気保護エリア (EPA) を設置する必要があります。 IEC 1340-5-1 (1995)「電子機器の保護に関する一般要件」によると、EPA の中心要件は等電位ボンディングです。これは、人員、材料、作業面を一緒に接続し、それらを共通のアースに電気的に接続して、異なる物体間の電位差を防ぎます。同じ電位またはゼロ電位を維持する材料間では ESD は発生しないため、EPA 環境内の ESD が発生しやすいデバイスまたは回路基板は ESD 損傷から保護されます。