PCBA技術 - ​静電放電（ESD）によるPCBA加工への危害

摩擦帯電と人体帯電はよく発生する。PCBA製品は組立機械の生産、包装と輸送及び加工、調整とテストの過程で、外部又は自己接触摩擦にさらされ、高表面電位を形成することは避けられない。操作者が静電保護措置を取らなければ、人体の静電電位は1.5〜3 kVに達する可能性がある。そのため、摩擦帯電にしても人体静電気にしても、静電気に敏感な電子機器にダメージを与えることになる。静電の力学と放電効果によって、その静電損傷は大きく分けて2種類に分けられ、すなわち静電の塵への吸着と静電放電の敏感な部品への破壊である。

PCBA加工では摩擦帯電や人体帯電がよく発生する。PCBA製品は組立機械の生産、包装と輸送、加工、調整とテストの過程で、外部または自己接触摩擦にさらされ、高表面を形成することは避けられない。潜在的操作者が静電保護措置を取らなければ、人体の静電電位は1.5〜3 kVに達する可能性がある。そのため、摩擦帯電にしても人体静電気にしても、静電気に敏感な電子機器にダメージを与えることになる。静電の力学と放電効果によって、その静電損傷は大きく分けて2種類に分けられ、すなわち静電の塵への吸着と静電放電の敏感な部品への破壊である。

1.静電吸着：

SiO 2及び高分子材料は、半導体及び半導体装置の製造過程に広く用いられている。これらの高絶縁性のため、製造過程で高静電が蓄積され、空気中の帯電粒子を吸収しやすくなり、半導体界面が破壊され、故障することがよくあります。危険を防止するためには、半導体及び半導体装置の製造はクリーンルームで行わなければならない。また、クリーンルームの壁、天井、床、作業員、およびすべての工具と用具に静電気防止措置を講じる。

2.静電破壊とソフト破壊：

超大規模集積回路は高集積度と高入力インピーダンスを持ち、静電によるこのような素子の破壊はますます明らかになっている。特に、金属酸化物半導体（MOS）素子は、より高い静電破壊確率を有する。

ここではMOS電界効果トランジスタ（MOSFET）を例に説明する：MOS電界効果トランジスタのアルミニウムゲートはSiO 2膜上に被覆され、チャネル全体を被覆する。シリコン酸化膜は絶縁性に優れているため、デバイスの入力インピーダンスは1012島以上に達する。アルミニウムゲートに静電荷が発生すると、SiO 2膜の高抵抗で漏れないため、アルミニウムゲートに蓄積される。この場合、アルミニウムゲート、SiO 2膜と半導体チャネルは1つの平板コンデンサに相当し、SiO 2膜厚は103 Aにすぎず、その耐圧は80 ~ 100 V、電界効果管の入力容量は3 pFにすぎず、たとえそうであっても。少量の電荷でも電圧は増加する。電圧が100 Vを超えると、SiO 2膜が破壊され、ゲートトレンチ通信やデバイスの損傷を招くことになる。電圧破壊が発生すると、通常は一定の過電圧下でSiO 2膜の各点でネットワークタップが発生する。その後、電圧がさらに低ければ、大面積の雪崩破壊が発生し、恒久的な故障を招く。高圧静電はチップ内部のリード線を直接損傷し、ICが永久に故障することがある。

静電放電による静電感受性素子の損傷は主に以下のように現れた：

ハードブレークダウン。一度にデバイス全体の障害と破損をもたらします。

ソフトブレークダウン。それは設備に局所的な損傷を与え、設備の技術性能を低下させ、人々に発見されにくい隠れた危険性を残し、設備を正常に動作させない。ソフトブレークダウンによるダメージはハードブレークダウンよりも危険な場合があります。ソフトブレークダウンの初期段階では、デバイスの性能はわずかに低下した。使用中、時間が経つにつれて部品の永久故障に発展し、設備に損傷を与えることがあります。

静電によるデバイス故障のメカニズムには、主に誘電体破壊、PCB表面破壊、ガスアーク放電、静電電力による損傷は、主に熱二次破壊、体積破壊、金属溶融を含む。

生産においては、静電反応に敏感な電子機器を静電敏感機器（SSD）と呼ぶことが多い。このような電子デバイスとは、主に非常に大規模な集積回路、特に金属酸化物膜半導体（MOS）デバイスを指す