حفاظت از الکتریسیته ساکن

تولید، تاثیر و حفاظت از الکتریسیته ساکن

I. تولید الکتریسیته ساکن:

1. اصطکاک: در زندگی روزمره، الکتریسیته ساکن زمانی ایجاد می شود که هر دو جسم از مواد مختلف با هم تماس پیدا کنند و سپس از هم جدا شوند. رایج ترین روش تولید الکتریسیته ساکن از طریق اصطکاک است. هرچه عایق بندی یک ماده بهتر باشد، تولید الکتریسیته ساکن از طریق اصطکاک آسان تر است. علاوه بر این، الکتریسیته ساکن همچنین می تواند زمانی که هر دو جسم از مواد مختلف در تماس هستند و سپس از هم جدا می شوند، تولید می شود.

2. القاء: برای مواد رسانا، الکترون ها می توانند آزادانه روی سطح آنها جریان داشته باشند. اگر در میدان الکتریکی قرار گیرند، الکترون های مثبت و منفی به دلیل دفع بارهای مشابه و جذب بارهای غیرمشابه منتقل می شوند.

3. رسانایی: برای مواد رسانا، الکترون ها می توانند آزادانه روی سطح آنها جریان داشته باشند. اگر آنها با یک جسم باردار تماس پیدا کنند، انتقال شارژ رخ می دهد.

II. تاثیر الکتریسیته ساکن بر صنعت الکترونیک

کوچک شدن مدار، قابلیت تحمل ولتاژ کمتر و مساحت مدار کوچکتر در اجزای مدار مجتمع، مقاومت آنها را در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) ضعیف می کند. میدان ها و جریان های الکترواستاتیک به تهدیدی مرگبار برای این اجزای{1}} با چگالی بالا تبدیل می شوند. به طور همزمان، استفاده گسترده از مواد بسیار عایق مانند پلاستیک، شانس تولید الکتریسیته ساکن را به شدت افزایش می دهد. الکتریسیته ساکن در زندگی روزمره از طریق فعالیت هایی مانند راه رفتن، حرکت هوا و جابجایی تولید می شود. در حالی که معمولاً اعتقاد بر این است که فقط تراشه‌های CMOS به الکتریسیته ساکن حساس هستند، در واقعیت، قطعات الکترونیکی بسیار یکپارچه کاملاً حساس هستند.

الف. اثرات الکتریسیته ساکن بر اجزای الکترونیکی

1. الکتریسیته ساکن گرد و غبار را جذب می کند، امپدانس بین مدارها را تغییر می دهد و بر عملکرد و طول عمر محصول تأثیر می گذارد.

2. میدان‌های الکتریکی یا جریان‌ها می‌توانند به عایق یا هادی‌های اجزا آسیب رسانده و آن‌ها را از کار بیاندازند (کاملاً نابود شوند).

3. گرمای تولید شده توسط میدان‌های الکتریکی یا جریان‌های لحظه‌ای می‌تواند به اجزای سازنده آسیب برساند، و به آنها اجازه می‌دهد به عملکرد خود ادامه دهند اما طول عمر آن‌ها را کوتاه می‌کند.

ب. ویژگی های آسیب الکتریسیته ساکن:

1. موذیانه: بدن انسان نمی تواند به طور مستقیم الکتریسیته ساکن را درک کند مگر اینکه تخلیه الکترواستاتیکی رخ دهد. حتی در آن زمان، احساس شوک الکتریکی همیشه احساس نمی شود. این به این دلیل است که بدن انسان تنها می تواند ولتاژ تخلیه الکترواستاتیک 2-3 کیلو ولت را درک کند.

2. نهفته: برخی از قطعات الکترونیکی پس از آسیب الکتریسیته ساکن، کاهش عملکرد آشکاری از خود نشان نمی دهند، اما تخلیه مکرر می تواند باعث آسیب داخلی، ایجاد خطرات پنهان و افزایش حساسیت قطعه به الکتریسیته ساکن شود. هیچ درمانی برای مشکلات موجود وجود ندارد. 3. تصادفی: در چه شرایطی قطعات الکترونیکی دچار آسیب تخلیه الکترواستاتیک (ESD) می‌شوند؟ می توان گفت از لحظه ای که قطعه ای ساخته می شود تا زمانی که از کار بیفتد، توسط ESD تهدید می شود و تولید این ESD به صورت تصادفی است. از آنجایی که تولید و تخلیه ESD به صورت آنی اتفاق می افتد، پیش بینی و محافظت در برابر آنها دشوار است.

4. پیچیدگی آسیب ESD: ساختار پیچیده و ظریف محصولات الکترونیکی باعث می‌شود کار ESD زمان-مختلف، کار- فشرده و پرهزینه باشد. اغلب نیاز به فناوری پیچیده ای دارد که اغلب نیاز به استفاده از ابزار دقیق مانند میکروسکوپ های الکترونی روبشی دارد. با این وجود، تشخیص برخی از پدیده های آسیب ESD از آسیب های ناشی از دلایل دیگر دشوار است، که منجر به تعبیر نادرست خرابی های ESD به عنوان انواع دیگر خرابی ها می شود. قبل از دستیابی به درک کامل آسیب ESD، اغلب به خرابی های اولیه یا خرابی هایی با منشا ناشناخته نسبت داده می شود، بنابراین ناخودآگاه علت واقعی خرابی پنهان می شود.

5. شدت: در حالی که به نظر می رسد مشکلات ESD فقط بر روی کاربران محصولات نهایی تأثیر می گذارد، اما در واقع تولید کنندگان را در تمام سطوح، مانند هزینه های گارانتی، هزینه های تعمیر، و شهرت شرکت تحت تأثیر قرار می دهد.

III. سه نوع ESD

1. نوع بدن انسان: این به بار اصطکاکی ایجاد شده بین بدن و لباس در طول فعالیت انسانی اشاره دارد. 1. وقتی افراد دستگاه های حساس ESD{2}} را بدون اتصال به زمین نگه می دارند، بارهای تریبوالکتریک به دستگاه های حساس ESD- منتقل می شود و باعث آسیب می شود.

2. نوع شارژ دستگاه های میکروالکترونیک: این به دستگاه های حساس{1} ESD، به ویژه قطعات پلاستیکی اشاره دارد. در طول تولید خودکار، بارهای تریبوالکتریک تولید می شود. این بارها می‌توانند به سرعت از طریق خطوط مقاومت پایین{4} به سطحی با رسانایی بالا و زمین محکم تخلیه شوند و باعث آسیب شوند. یا می توانند باعث شوند که قطعات فلزی دستگاه حساس{5}}ESD از طریق القایی شارژ شوند و در نتیجه آسیب ببینند.

3. نوع القا شده از میدان: زمانی اتفاق می‌افتد که یک میدان الکتریکی قوی اطراف دستگاه را احاطه کند که ممکن است از مواد پلاستیکی یا لباس نشات بگیرد. تبدیل الکترون در سراسر لایه اکسید رخ می دهد. اگر اختلاف پتانسیل از ثابت دی الکتریک لایه اکسید بیشتر شود، قوس الکتریکی برای تخریب لایه اکسید ایجاد می شود و در نتیجه یک اتصال کوتاه ایجاد می شود.

IV. حفاظت الکترواستاتیک

1. زمین

اتصال زمین مستقیماً الکتریسیته ساکن را از طریق یک اتصال سیمی به زمین تخلیه می کند. این مستقیمترین و مؤثرترین معیار ضد{1}}استاتیکی است. برای هادی ها معمولاً از اتصال به زمین استفاده می شود، مانند پوشیدن مچ بندهای ضد ساکن-و سطوح کار زمین.

گراندینگ از طریق روش های زیر انجام می شود:

1) زمین بدن انسان از طریق مچ بند.

2) زمین کردن بدن انسان از طریق کفش‌های ضد ساکن (یا بند کفش) و ضد{2}}کف‌پوش‌های ساکن.

3) زمین کردن سطح میز کار.

4) زمین ابزار تست، نگهدارنده ابزار، و آهن لحیم کاری.

5) زمین‌بندی کف‌پوش‌ها و تشک‌های ضد استاتیک-.

6) گاری‌های حمل و نقل، جعبه‌ها و قفسه‌های ضد استاتیک را در صورت امکان به زمین متصل کنید.

7) زمین کردن صندلی‌های ضد استاتیک-.

2. محافظ الکترواستاتیک

اجزای حساس به الکترواستاتیک ممکن است در هنگام ذخیره سازی یا حمل و نقل در معرض الکتریسیته ساکن قرار گیرند. محافظ الکترواستاتیک می تواند تاثیر الکتریسیته ساکن خارجی را بر روی قطعات الکترونیکی کاهش دهد. متداول‌ترین روش‌ها استفاده از کیسه‌های محافظ الکترواستاتیک و جعبه‌های چرخش ضد استاتیک-برای محافظت است. علاوه بر این، لباس‌های ضد الکتریسیته ساکن در برابر الکتریسیته ساکن محافظت می‌کنند.