Bagaimanakah Bahaya Elektrik Statik Terbentuk dalam Industri Elektronik?
Bahaya elektrik statik dalam industri elektronik boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu ialah penjerapan habuk bawaan udara yang disebabkan oleh tarikan elektrostatik; satu lagi ialah kerosakan dielektrik yang disebabkan oleh nyahcas elektrostatik.
1. Penjerapan Elektrostatik
Dalam proses pembuatan komponen semikonduktor, disebabkan oleh penggunaan meluas alat dan bahan yang diperbuat daripada kuarza dan polimer, yang mempunyai sifat penebat yang tinggi, geseran yang tidak dapat dielakkan semasa penggunaan boleh menyebabkan caj permukaan terkumpul secara berterusan, meningkatkan potensi.
Disebabkan oleh kesan mekanikal elektrik statik, habuk bawaan udara di tempat kerja boleh dengan mudah melekat pada permukaan cip di bawah keadaan ini. Malah zarah habuk kecil boleh menjejaskan prestasi peranti semikonduktor. Oleh itu, pengeluaran produk elektronik mesti dijalankan dalam persekitaran yang bersih, dan pengendali, alatan dan persekitaran mesti mengambil satu siri langkah anti-statik untuk mencegah dan mengurangkan pembentukan bahaya elektrik statik.
2. Klasifikasi Pecahan Dielektrik
Pecahan komponen yang disebabkan oleh elektrik statik adalah bentuk utama bahaya elektrik statik dalam industri elektronik. Dalam medan elektrik yang kuat, apabila kekuatan medan meningkat, cas terkumpul. Apabila ia mencapai tahap tertentu, dielektrik kehilangan polarisasinya dan menjadi konduktor, akhirnya membawa kepada kerosakan haba. Fenomena ini dipanggil pecahan dielektrik. Pecahan dielektrik boleh dikategorikan kepada tiga jenis: kerosakan haba, kerosakan kimia, dan kerosakan elektrik.
(1) Pecahan Terma
Apabila dielektrik sedang beroperasi, jika haba yang dijana oleh kehilangan tenaga melebihi haba yang dilesapkan ke persekitaran sekeliling, suhu dielektrik meningkat dengan cepat, meningkatkan kekonduksian sehingga kerosakan haba berlaku. Oleh itu, isu teras dalam pecahan haba ialah pelesapan haba. Reka bentuk terma adalah aspek penting dalam reka bentuk produk.
(2) Pecahan Kimia
Di bawah voltan tinggi, medan elektrik yang kuat boleh menyebabkan pengionan perlanggaran udara setempat berhampiran kecacatan atau liang pada permukaan dielektrik atau dalam dielektrik. Pengionan ini menyebabkan cahaya dielektrik, menghasilkan bahan kimia-ozon dan karbon dioksida-yang mengurangkan prestasi penebat dan membawa kepada kerosakan dielektrik.
(3) Kerosakan Elektrik
Kerosakan elektrik berlaku apabila dielektrik tertakluk kepada medan elektrik yang kuat, menyebabkan ia mengeluarkan elektron bebas. Elektron bebas meningkat dengan cepat dengan peningkatan kekuatan medan elektrik, sekali gus memusnahkan sifat penebat dielektrik. Adalah jelas bahawa kerosakan elektrik pada asasnya disebabkan oleh pengumpulan cas; oleh itu, mencegah pengumpulan cas boleh mengelakkan kerosakan elektrik.
3. Kerosakan dan Pelepasan Elektrostatik
(1) Nyahcas Elektrostatik
Walaupun nyahcas dan nyahcas elektrostatik yang dihasilkan oleh bekalan kuasa stabil luaran kedua-duanya disebabkan oleh pengumpulan cas, ia mempunyai perbezaan yang ketara. Pertama, dalam kes nyahcas elektrostatik, sumber nyahcas adalah cas ruang, dan oleh itu tenaga tersimpannya adalah terhad, tidak seperti bekalan kuasa luaran yang mempunyai keupayaan untuk nyahcas secara berterusan. Oleh itu, ia hanya boleh membekalkan tenaga untuk-pemecahan setempat jangka pendek. Walaupun tenaga nyahcas elektrostatik agak kecil, bentuk gelombang nyahcasnya sangat kompleks dan sukar dikawal. Pecahan lembut peranti semikonduktor adalah berkaitan dengan ini.
(2) Kerosakan Elektrostatik
Kerosakan pecahan komponen yang disebabkan oleh nyahcas elektrostatik adalah bahaya yang paling biasa dan serius dalam industri elektronik, terutamanya dalam pembuatan dan pemasangan produk elektronik. Pelepasan elektrostatik boleh menyebabkan kerosakan keras atau kerosakan lembut peranti. Pecahan keras ialah satu-kegagalan kekal peranti, seperti litar terbuka atau litar pintas antara output dan input peranti. Pecahan lembut boleh merendahkan prestasi komponen dan mengurangkan spesifikasinya, mewujudkan potensi kegagalan. Oleh kerana kerosakan lembut menyebabkan litar tidak berfungsi secara berselang-seli (disebabkan oleh spesifikasi yang dikurangkan) dan sukar untuk dikesan, ia menyebabkan masalah besar untuk keseluruhan operasi sistem dan penyelesaian masalah. Semasa kerosakan lembut, peralatan masih boleh beroperasi dengan "kesalahan", prestasinya tidak berubah secara asas, dan ia mungkin lulus pemeriksaan kilang, tetapi ia terdedah kepada kegagalan lagi pada bila-bila masa. Pelbagai kerosakan lembut boleh menyebabkan kerosakan keras, menyebabkan operasi peralatan yang tidak normal, mengakibatkan kerugian kepada pengguna, merosakkan reputasi pengilang dan jualan produk, dan juga kerugian yang tidak boleh diperbaiki kepada negara.
4. Elektrik Statik dari Badan Manusia
Dalam pengeluaran perindustrian, punca utama kerosakan komponen dan gangguan terhadap operasi normal peralatan elektronik ialah pelepasan elektrostatik dari badan manusia. Pelepasan elektrostatik dari badan manusia boleh menyebabkan renjatan elektrik dan kecederaan, dan juga boleh mencetuskan kemalangan sekunder (iaitu, kerosakan komponen), oleh itu, ia perlu diambil serius. Elektrik statik dijana oleh badan manusia yang menukar tenaga mekanikal yang digunakan semasa kerja harian kepada tenaga elektrik. Tubuh manusia adalah konduktor statik. Apabila diasingkan dari tanah (cth, dengan kasut yang diperbuat daripada bahan penebat), kapasitor terbentuk di antara badan dan tanah, menyimpan cas elektrik. Voltan pengecasan biasanya Kurang daripada atau sama dengan 50kV.
Tindakan yang sangat biasa dan halus boleh menghasilkan voltan statik yang agak tinggi. Apabila badan manusia mengeluarkan bahan bercas, ia akan bertindak balas kepada tahap yang berbeza-beza; tindak balas ini dipanggil sensitiviti kejutan elektrik. Walaupun kejutan statik tidak akan menyebabkan kerosakan fisiologi yang besar, ia boleh menjejaskan kesihatan atau membahayakan badan.
Had untuk kecederaan renjatan elektrik ialah 3.0kV. Tambahan pula, menyentuh peranti sensitif -statik dengan badan yang dicas boleh merosakkan peranti ini.
III. Teknologi Kawalan Anti-statik (Langkah)
Berdasarkan prinsip, bahaya dan undang-undang nyahcas elektrostatik, prinsip berikut boleh diikuti untuk mewujudkan langkah kawalan anti-statik yang berkesan untuk mengelakkan bahaya.
a) Masukkan kawalan elektrostatik ke dalam reka bentuk
b) Menghalang pengumpulan cas elektrostatik dan menyekat serta mengurangkan penjanaan elektrik statik
c) Wujudkan saluran pembuangan yang cepat dan selamat
d) Kesan dan pantau keberkesanan langkah anti-statik
1. Masukkan kawalan elektrostatik ke dalam reka bentuk
(1) Anti-reka bentuk persekitaran pengeluaran
Reka bentuk anti-statik persekitaran pengeluaran untuk produk elektronik adalah kunci kepada kawalan ESD. Reka bentuk adalah berdasarkan filem penebat komponen elektronik, voltan kerosakan elektrostatik peranti sensitif elektrostatik (ESDS) dalam keseluruhan mesin dan prestasi anti-statik peralatan pengeluaran. Pengilang mesti menentukan tahap kawalan ESD tertentu, yang ditentukan oleh komponen paling sensitif dalam proses pengeluaran, dan persekitaran pengeluaran mesti memastikan keselamatan tahap ini. Menurut DGJ08-83-2000 "Spesifikasi Teknikal untuk Kejuruteraan Anti-statik", reka bentuk kejuruteraan untuk mengawal elektrik statik secara khusus dibahagikan kepada tiga peringkat: Tahap 1 standard ialah nilai mutlak potensi elektrostatik dalam bilik kawalan tidak melebihi 100V; Tahap 2 standard ialah nilai mutlak potensi elektrostatik di dalam bilik kawalan tidak lebih daripada 200V; Tahap 3 standard ialah nilai mutlak potensi elektrostatik dalam bilik kawalan tidak lebih daripada 1000V. Lokasi yang berkenaan untuk piawaian klasifikasi kejuruteraan anti-statik ditunjukkan dalam Jadual 5 di bawah:
Memandangkan kerosakan elektrik statik tidak dapat dilihat, menghapuskan bahaya ESD memerlukan pencegahan sebagai pendekatan utama. Kawasan perlindungan elektrostatik (EPA) mesti disediakan di kawasan kerja. Menurut IEC 1340-5-1 (1995) "Keperluan am untuk perlindungan peranti elektronik", keperluan teras untuk EPA ialah ikatan ekuipotensial, yang menghubungkan kakitangan, bahan dan permukaan kerja bersama-sama dan menyambungkannya secara elektrik ke tempat yang sama untuk mengelakkan perbezaan potensi antara objek yang berbeza. Oleh kerana ESD tidak berlaku antara bahan yang mengekalkan potensi yang sama atau potensi sifar, peranti rawan ESD atau papan litar dalam persekitaran EPA dilindungi daripada kerosakan ESD.