Генерисање, утицај и заштита статичког електрицитета
И. Генерисање статичког електрицитета:
1. Трење: У свакодневном животу, статички електрицитет настаје када било која два објекта од различитих материјала дођу у контакт и затим се раздвоје. Најчешћи метод генерисања статичког електрицитета је трењем. Што је материјал боља изолација, лакше је генерисати статички електрицитет кроз трење. Поред тога, статички електрицитет се такође може генерисати када било која два објекта различитих супстанци дођу у контакт, а затим се раздвоје.
2. Индукција: За проводне материјале, електрони могу слободно тећи по њиховој површини. Ако се ставе у електрично поље, позитивни и негативни електрони ће се преносити услед одбијања сличних наелектрисања и привлачења различитих наелектрисања.
3. Проводност: За проводне материјале, електрони могу слободно да тече на њиховој површини. Ако дођу у контакт са наелектрисаним објектом, доћи ће до преноса наелектрисања.
ИИ. Утицај статичког електрицитета на електронску индустрију
Минијатуризација кола, могућност отпорности на нижи напон и мања површина кола у компонентама интегрисаног кола слаби њихову отпорност на електростатичко пражњење (ЕСД). Електростатичка поља и струје постају смртоносне претње овим компонентама високе{1}}густине. Истовремено, широка употреба високоизолационих материјала као што је пластика увелико повећава шансе за стварање статичког електрицитета. Статички електрицитет се ствара у свакодневном животу кроз активности као што су ходање, кретање ваздуха и руковање. Иако се уобичајено верује да су само ЦМОС чипови осетљиви на статички електрицитет, у стварности су високо интегрисане електронске компоненте прилично осетљиве.
А. Ефекти статичког електрицитета на електронске компоненте
1. Статички електрицитет привлачи прашину, мењајући импедансу између кола и утиче на функционалност и животни век производа.
2. Електрична поља или струје могу оштетити изолацију или проводнике компоненти, чинећи их нефункционалним (потпуно уништеним).
3. Топлота коју стварају тренутна електрична поља или струје може оштетити компоненте, омогућавајући им да наставе да функционишу, али скраћујући њихов животни век.
Б. Карактеристике оштећења од статичког електрицитета:
1. Подмукло: Људско тело не може директно да перципира статички електрицитет осим ако се не појави електростатичко пражњење. Чак и тада, осећај електричног удара се не осећа увек. То је зато што људско тело може да перципира само напон електростатичког пражњења од 2-3КВ.
2. Латентно: Неке електронске компоненте не показују очигледан пад перформанси након оштећења статичког електрицитета, али поновљена пражњења могу изазвати унутрашња оштећења, стварајући скривене опасности и повећавајући осетљивост компоненте на статички електрицитет. Не постоји лек за постојеће проблеме. 3. Случајност: Под којим околностима ће електронске компоненте претрпети штету од електростатичког пражњења (ЕСД)? Може се рећи да је од тренутка када је компонента произведена до квара, угрожена ЕСД-ом, а генерисање овог ЕСД-а је насумично. Пошто се стварање и пражњење ЕСД дешава тренутно, тешко их је предвидети и заштитити од њих.
4. Сложеност оштећења ЕСД-а: Сложена и деликатна структура електронских производа чини рад ЕСД-а-трајним, радно-интензивним и скупим. Често захтева софистицирану технологију, која често захтева употребу прецизних инструмената као што су скенирајући електронски микроскопи. Чак и тако, неке феномене ЕСД оштећења је тешко разликовати од оштећења узрокованих другим разлозима, што доводи до погрешног тумачења кварова ЕСД-а као других врста кварова. Пре него што се постигне потпуно разумевање ЕСД оштећења, оно се често приписује раним кваровима или кваровима непознатог порекла, чиме се несвесно прикрива прави узрок квара.
5. Озбиљност: Иако се чини да проблеми са ЕСД-ом утичу само на кориснике готових производа, они заправо утичу на произвођаче на свим нивоима, као што су трошкови гаранције, трошкови поправке и репутација компаније.
ИИИ. Три врсте ЕСД-а
1. Тип људског тела: Ово се односи на наелектрисање које се ствара између тела и одеће током људске активности. 1. Када људи држе уређаје осетљиве на ЕСД-а без претходног уземљења, трибоелектрични набоји ће се пренети на ЕСД-осетљиве уређаје и изазвати штету.
2. Тип пуњења микроелектронских уређаја: Ово се односи на уређаје осетљиве на ЕСД-, посебно пластичне делове. Током аутоматизоване производње, генеришу се трибоелектрични набоји. Ова наелектрисања се могу брзо испразнити кроз водове ниске{4}}отпорности до високо проводљиве, чврсто уземљене површине, узрокујући штету; или могу проузроковати да се метални делови уређаја осетљивог на ЕСД{5}}напуне индукцијом, што може довести до оштећења.
3. Тип изазван пољем{1}}: Ово се дешава када снажно електрично поље окружује уређај, које може да потиче од пластичних материјала или одеће. Конверзија електрона се дешава преко оксидног слоја. Ако разлика потенцијала премашује диелектричну константу оксидног слоја, створиће се електрични лук који ће уништити оксидни слој, што ће резултирати кратким спојем.
ИВ. Електростатичка заштита
1. Уземљење
Уземљење директно испушта статички електрицитет у земљу преко жичане везе. Ово је најдиректнија и најефикаснија антистатичка мера. За проводнике се обично користи уземљење, као што је ношење анти-статичких наруквица и уземљење радних површина.
Уземљење се спроводи на следеће методе:
1) Уземљење људског тела преко наруквица.
2) Уземљење људског тела помоћу анти-статичких ципела (или пертле) и анти-статичких подова.
3) Уземљење површине радног стола.
4) Уземљење инструмената за испитивање, држача алата и лемилица.
5) Уземљење анти-статичких подова и простирки.
6) Уземљење анти-статички транспортних колица, кутија и регала кад год је то могуће.
7) Уземљење анти-статичких столица.
2. Електростатичка заштита
Компоненте осетљиве на електростатику могу бити изложене статичком електрицитету током складиштења или транспорта. Електростатичка заштита може смањити утицај спољашњег статичког електрицитета на електронске компоненте. Најчешћи методи су коришћење електростатичких заштитних кеса и анти-окретних кутија за заштиту. Поред тога, анти-статичка одећа пружа одређену заштиту од статичког електрицитета.