ESD Là gì

Định nghĩa ESD là gì

ESD là dòng điện chạy đột ngột và tức thời giữa hai vật nhiễm điện do tiếp xúc, đoản mạch, hoặc thủng điện môi. Sự tích tụ tĩnh điện có thể gây ra bởi quá trình sạc ba chiều hoặc do cảm ứng tĩnh điện.

ESD là viết tắt của “Electrostatic discharge” nghĩa là sự phóng tĩnh điện.

ESD- Electrostatic Discharge

ESD xảy ra khi các vật mang điện tích khác nhau được đưa lại gần nhau hoặc khi chất điện mỗi giữa chúng bị vỡ, thường tạo ra tia lửa điện chúng ta có thể nhìn thấy được.

Nguồn gốc của ESD

Nguyên nhân gây ra các sự cố ESD là do tĩnh điện.

Tĩnh điện được tạo ra thông qua sự tích điện ba chiều, sự phân tách các điện tích xảy ra khi hai vật liệu được đưa vào tiếp xúc sau đó tách ra. Một số ví dụ chúng ta thường thấy như: Cọ xát một cái lược nhựa vào tóc khô, cọ quả bóng vào áo len, hay khi chúng ta mặc quần áo vào mùa đông, … Trong những ví dụ này, nguyên lý xảy ra từ việc chúng ta tách sự tiếp xúc giữa 2 vật liệu, dẫn đến tích điện 3 chiều, do đó tạo ra sự khác biệt về điện thế và sau đó dẫn đến sự cố phóng tĩnh điện.

ESD bắt nguồn từ tĩnh điện.

Ngoài ra, ESD cũng có thể được gây ra bởi các hạt mang điện tích năng lượng xung quanh một vật thể. Đây là một mối nguy hiểm tiềm tàng đối với hầu hết các tàu vũ trụ . Phóng tĩnh điện ESD là một trong 2 sự cố gây ra bởi tĩnh điện, sự cố còn lại là Sự bám hút (ESA – Electrostatic Attraction)

Găng tay chống tĩnh điện.

Thường được sử dụng trong các nhà máy điện tử.

Loại phóng tĩnh điện phổ biến

Hình thức phóng tĩnh điện phổ biến và ngoạn mục nhất là tia lửa. Tia lửa điện xảy ra khi một điện trường nặng tạo ra một đường dẫn ion hóa trong không khí. Nó có thể gây khó chịu nhẹ cho con người, làm hỏng các thiết bị điện tử và cháy nổ nếu không khí chứa các hạt hoặc khí dễ cháy.

Tia lửa có thể nhìn thấy và nghe được. Tuy nhiên, nhiều sự cố ESD xảy ra mà không thể nhìn thấy hoăc nghe thấy. Một người mang điện tích tương đối nhỏ có thể khioong cảm thấy phóng điện đủ để làm hỏng các bộ phận điện tử nhạy cảm. Một số thiết bị điện tử có thể bị hỏng do phóng điện nhỏ đến 30V. Các dạng ESD vô hình đó có thể gây ra hỏng hóc thiết bị hoàn toàn, hoặc làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng, độ tin cậy và hiệu suất của thiết bị.

Một ví dụ điển hình nhất mà chúng ta thường thấy đó là hiện tượng phóng điện dưới dạng tia chớp. Điện thế giữa một đám mây và mặt đất, hoặc giữa hai đám mây có thể lên tới hàng trăm triệu vôn.

Tại sao phải kiểm soát ESD

Trong sản xuất công nghiệp, hiện tượng ESD thường được hình thành trong quá trình máy móc vận hành, trong quá trình chuyển động của người vận hành, quá trình di chuyển từ vị trí này qua vị trí khác. Đối với một số ngành công nghiệp thì phóng tĩnh điện rất bình thường, có ảnh hưởng rất nhỏ, và có thể không được chú ý tới bởi vì không gây ra ảnh hưởng nghiêm trọng tới sản phẩm và con người.

Ảnh hưởng của ESD với ngành công nghiệp điện tử.

ESD gây ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử, nó có thể không làm hỏng các sản phẩm ngay lập tức nhưng sẽ làm chất lượng kém đi. Nó gây ảnh hưởng đến cả nhà sản xuất và người sử dụng vì chúng ta không thể biết sản phẩm sẽ hỏng khi nào, có xảy ra sự cố khi sử dụng không và tuổi thọ của thiết bị cũng giảm đáng kể. Phóng tĩnh điện còn gây ra vấn đề trục trặc, suy giảm chất lượng của các thiết bị điện tử, bản mạch linh kiện điện tử, thậm chí gây ra thiệt hại cả thiết bị sản phẩm hoàn chỉnh, dẫn tới thiết bị không hoạt động được, hoặc gặp nhiều lỗi không khắc phục được. Đây là những thiệt hại thông qua dòng điện, thông qua sóng điện từ trường trong môi trường làm việc. Do bản chất điện môi của linh kiện và cụm điện tử, không thể ngăn chặn hoàn toàn quá trình nhiễm tĩnh điện trong khi xử lý thiết bị. Hầu hết các cụm và linh kiện điện tử nhạy cảm của ESD cũng rất nhỏ nên việc sản xuất và xử lý được thực hiện bằng các thiết bị tự động.

 Do đó việc ngăn ngừa ESD rất quan trọng đối với những quá trình mà các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với bề mặt thiết bị. Ngoài ra, chúng ta cần phải ngăn chặn ESD khi một bộ phận nhạy cảm phóng điện được kết nối với các bộ phận dẫn điện khác của chính sản phẩm đó.

Bảo vệ Trong Quá Trình Sản Xuất

Trong sản xuất, việc ngăn ngừa ESD được dựa trên Khu vực bảo vệ phóng điện tĩnh điện (EPA - Electrostatic Protected Area). EPA có thể là một trạm làm việc nhỏ hoặc một khu vực sản xuất lớn. Nguyên tắc chính của EPA là không có vật liệu có tính sạc cao trong vùng lân cận của thiết bị điện tử nhạy cảm với ESD, tất cả vật liệu dẫn điện đều được nối đất, ngăn chặn sự tích tụ điện tích trên thiết bị điện tử nhạy cảm ESD. Các tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng để xác định một EPA điển hình và có thể được tìm thấy ví dụ từ Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) hoặc Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI).

Khu vực EPA

Sử dụng Ion Hóa

Bộ ion hóa sẽ được sử dụng đặc biệt khi không thể nối đất các vật liệu cách điện. Hệ thống Ion hóa sẽ giúp trung hòa các vùng bề mặt tích điện trên những vật liệu cách điện hoặc điện môi. Những vật liệu cách điện dễ bị nhiễm điện ba cực hơn 2.000V cần phải đặt cách xa các thiết bị nhạy cảm khoảng cách ít nhất là 12inch để tránh vô tình nhiễm điện thông qua cảm ứng.

Sử dụng vật liệu có tính dẫn điện thấp

Còn một cách hiệu quả khác để ngăn ngừa ESD là sử dụng các vật liệu không quá dẫn điện nhưng vẫn có thể dẫn đi các điện tích tĩnh. Các vật liệu này được gọi là vật liệu tiêu tán tĩnh điện và có giá trị điện trở suất dưới 10^12ohm-mét. Trong quá trình sản xuất tự động các vật liệu sẽ chạm vào những khu vực dẫn điện của các linh kiện điện tử nhạy cảm với ESD, các vật liệu này đều làm bằng vật liệu tiêu tán tĩnh điện và nó cần phải được tiếp địa. Những vật liệu đặc biệt này có thể dẫn điện, nhưng rất chậm. Mọi điện tích tĩnh tích tụ sẽ tiêu tan mà không có sự phóng điện đột ngột có thể gây hại cho cấu trúc bên trong của mạch silicon

Băng dính chống tĩnh điện được phủ một lớp keo silicon chống tĩnh điện

Bảo vệ trong quá trình vận chuyển

Những sản phẩm nhạy cảm với phóng tĩnh điện cần được bảo vệ trong quá trình vận chuyển, xếp dỡ và bảo quản. Hiện tượng tích tụ và phóng điện tĩnh có thể được giảm thiểu bằng cách kiểm soát điện trở trên bề mặt và điện trở suất thể tích của vật liệu đóng gói. Bao bì đóng gói Cũng cần được thiết kế và chế tạo để giảm thiểu ma sát hoặc sạc điện ba chiều do chúng cọ xát với nhau trong khi vận chuyển.

Túi nhôm chống tĩnh điện.

Một ví dụ phổ biến mà chúng ta có thể biết là các thiết bị bán dẫn và linh kiện máy tính thường được vận chuyển trong một túi chống tĩnh điện làm bằng nhựa dẫn điện một phần, hoạt động như một cái lồng Faraday để bảo vệ bên trong khỏi ESD.

Bảo vệ cho các thiết bị Nhạy cảm phóng điện (ESDS)

Điều cần thiết phải làm đầu tiên là phải xử lý các thiết bị ESDS tại các máy trạm an toàn tĩnh. Việc này sẽ ngăn ngừa mất năng suất (thông qua những thiệt hại nghiêm trọng) hoặc phát sinh, các lỗi tiềm ẩn về chất lượng của sản phẩm. Vật liệu cách điện tại các trạm làm việc an toàn tĩnh điện cần sử dụng máy ion hóa không khí được thiết kế để trung hòa các điện tích tĩnh điện hoặc áp dụng chất chống tĩnh điện tại chỗ để kiểm soát sự phát sinh cũng như tụ điện tích tĩnh. Khi sử dụng máy ion hóa không khí, yếu tố quan trọng là phải tuân thủ các quy trình và lịch trình bảo trì để đảm bảo rằng các ion do máy ion hóa tạo ra được cân bằng đủ. Tránh để các nguồn tĩnh điện trong phạm vi 1 mét của bàn làm việc an toàn tĩnh điện Trong trường hợp cần thiết phải sử dụng súng hơi, hãy sử dụng các kiểu máy đặc biệt không tạo ra điện tích tĩnh trong dòng không

Việc Chống phóng tĩnh điện -ESD, quả thật vô cùng quan trọng trong các ngành công nghiệp liên quan, đặc biệt là ngành công nghiệp điện tử. Hi vọng bài viết trên sẽ giúp ích cho bạn trong việc tìm hiểu thêm kiến thức về ESD.

Sue Ng.