Sự tạo ra, tác động và bảo vệ tĩnh điện
I. Sự phát sinh tĩnh điện:
1. Ma sát: Trong đời sống hằng ngày, tĩnh điện được tạo ra khi hai vật bất kỳ có chất liệu khác nhau tiếp xúc với nhau rồi tách ra. Phương pháp phổ biến nhất để tạo ra tĩnh điện là thông qua ma sát. Vật liệu cách nhiệt càng tốt thì càng dễ tạo ra tĩnh điện thông qua ma sát. Ngoài ra, tĩnh điện cũng có thể được tạo ra khi hai vật thể có chất khác nhau tiếp xúc với nhau rồi tách ra.
2. Cảm ứng: Đối với vật liệu dẫn điện, các electron có thể chuyển động tự do trên bề mặt của chúng. Nếu đặt trong điện trường, các electron dương và âm sẽ dịch chuyển do lực đẩy của các điện tích cùng loại và lực hút của các điện tích khác loại.
3. Tính dẫn điện: Đối với vật liệu dẫn điện, các electron có thể chuyển động tự do trên bề mặt của chúng. Nếu chúng tiếp xúc với vật nhiễm điện thì sự chuyển điện tích sẽ xảy ra.
II. Tác động của tĩnh điện đến ngành điện tử
Việc thu nhỏ mạch điện, khả năng chịu điện áp thấp hơn và diện tích mạch nhỏ hơn trong các thành phần mạch tích hợp làm suy yếu khả năng chống phóng tĩnh điện (ESD) của chúng. Trường tĩnh điện và dòng điện trở thành mối đe dọa chết người đối với các thành phần có mật độ-cao này. Đồng thời, việc sử dụng rộng rãi các vật liệu cách điện cao như nhựa làm tăng đáng kể nguy cơ phát sinh tĩnh điện. Tĩnh điện được tạo ra trong cuộc sống hàng ngày thông qua các hoạt động như đi bộ, chuyển động của không khí và xử lý. Mặc dù người ta thường tin rằng chỉ có chip CMOS mới nhạy cảm với tĩnh điện, nhưng trên thực tế, các linh kiện điện tử tích hợp cao lại khá nhạy cảm.
A. Ảnh hưởng của tĩnh điện đến linh kiện điện tử
1. Tĩnh điện thu hút bụi, làm thay đổi trở kháng giữa các mạch điện và ảnh hưởng đến chức năng cũng như tuổi thọ của sản phẩm.
2. Điện trường hoặc dòng điện có thể làm hỏng lớp cách điện hoặc dây dẫn của các bộ phận, khiến chúng không thể hoạt động (bị phá hủy hoàn toàn).
3. Nhiệt sinh ra bởi điện trường hoặc dòng điện tức thời có thể làm hỏng các bộ phận, khiến chúng tiếp tục hoạt động nhưng rút ngắn tuổi thọ.
B. Đặc điểm hư hỏng do tĩnh điện:
1. Quỷ quyệt: Cơ thể con người không thể trực tiếp cảm nhận được tĩnh điện trừ khi xảy ra hiện tượng phóng tĩnh điện. Ngay cả khi đó, không phải lúc nào bạn cũng cảm nhận được cảm giác bị điện giật. Điều này là do cơ thể con người chỉ có thể cảm nhận được điện áp phóng tĩnh điện từ 2-3KV.
2. Tiềm ẩn: Một số linh kiện điện tử không có biểu hiện suy giảm hiệu suất rõ ràng sau khi bị hư hỏng tĩnh điện, nhưng việc phóng điện nhiều lần có thể gây hư hỏng bên trong, tạo ra những nguy hiểm tiềm ẩn và làm tăng độ nhạy của linh kiện với tĩnh điện. Không có cách chữa trị cho các sự cố hiện tại. 3. Tính ngẫu nhiên: Trong trường hợp nào các bộ phận điện tử sẽ bị hư hỏng do phóng tĩnh điện (ESD)? Có thể nói, từ lúc một bộ phận được sản xuất cho đến khi nó bị hỏng, nó bị đe dọa bởi ESD và việc tạo ra ESD này là ngẫu nhiên. Bởi vì việc tạo ra và phóng điện ESD xảy ra ngay lập tức nên rất khó dự đoán và phòng ngừa chúng.
4. Mức độ phức tạp của thiệt hại ESD: Cấu trúc phức tạp và tinh vi của các sản phẩm điện tử khiến cho việc xử lý ESD tốn nhiều thời gian-tốn nhiều công sức-và tốn kém. Nó thường đòi hỏi công nghệ phức tạp, thường đòi hỏi phải sử dụng các dụng cụ chính xác như kính hiển vi điện tử quét. Mặc dù vậy, một số hiện tượng hư hỏng ESD rất khó phân biệt với hư hỏng do các nguyên nhân khác gây ra, dẫn đến việc hiểu sai lỗi ESD như các loại hư hỏng khác. Trước khi đạt được sự hiểu biết đầy đủ về thiệt hại của ESD, người ta thường cho rằng đó là do hỏng hóc sớm hoặc hỏng hóc không rõ nguồn gốc, do đó che khuất nguyên nhân thực sự của hỏng hóc một cách vô thức.
5. Mức độ nghiêm trọng: Mặc dù các vấn đề về ESD dường như chỉ ảnh hưởng đến người sử dụng thành phẩm nhưng chúng thực sự ảnh hưởng đến nhà sản xuất ở mọi cấp độ, chẳng hạn như chi phí bảo hành, chi phí sửa chữa và danh tiếng của công ty.
III. Ba loại ESD
1. Loại cơ thể con người: Điều này đề cập đến điện tích ma sát được tạo ra giữa cơ thể và quần áo trong quá trình hoạt động của con người. 1. Khi mọi người cầm các thiết bị nhạy cảm ESD-mà không nối đất trước, điện tích ma sát sẽ truyền đến các thiết bị nhạy cảm ESD-và gây hư hỏng.
2. Loại sạc của thiết bị vi điện tử: Điều này đề cập đến các thiết bị nhạy cảm với ESD{1}}, đặc biệt là các bộ phận bằng nhựa. Trong quá trình sản xuất tự động, điện tích ma sát được tạo ra. Các điện tích này có thể được phóng điện nhanh chóng qua các đường dây có điện trở-thấp tới bề mặt được nối đất chắc chắn, có tính dẫn điện cao, gây hư hỏng; hoặc chúng có thể khiến các bộ phận kim loại của thiết bị nhạy cảm ESD{5}}bị tích điện thông qua cảm ứng, dẫn đến hư hỏng.
3. Loại cảm ứng từ trường: Điều này xảy ra khi một điện trường mạnh bao quanh thiết bị, có thể bắt nguồn từ vật liệu nhựa hoặc quần áo. Sự chuyển đổi điện tử xảy ra trên lớp oxit. Nếu hiệu điện thế vượt quá hằng số điện môi của lớp oxit thì hồ quang điện sẽ được tạo ra để phá hủy lớp oxit, dẫn đến đoản mạch.
IV. Bảo vệ tĩnh điện
1. Nối đất
Nối đất trực tiếp phóng tĩnh điện xuống đất thông qua kết nối dây. Đây là biện pháp chống tĩnh-trực tiếp và hiệu quả nhất. Đối với dây dẫn, cách nối đất thường được áp dụng, chẳng hạn như đeo-dây đeo cổ tay chống tĩnh điện và bề mặt làm việc nối đất.
Việc nối đất được thực hiện thông qua các phương pháp sau:
1) Nối đất cơ thể con người thông qua dây đeo cổ tay.
2) Tiếp đất cho cơ thể con người thông qua-giày (hoặc dây giày) chống tĩnh điện và sàn chống-tĩnh.
3) Nối đất bề mặt bàn làm việc.
4) Nối đất các dụng cụ kiểm tra, giá đỡ dụng cụ và bàn ủi hàn.
5) Nối đất cho-sàn và thảm chống tĩnh điện.
6) Nối đất cho-xe vận chuyển, hộp và giá đỡ chống tĩnh điện bất cứ khi nào có thể.
7) Tiếp đất cho ghế chống tĩnh điện.
2. Che chắn tĩnh điện
Các bộ phận nhạy cảm với tĩnh điện có thể tiếp xúc với tĩnh điện trong quá trình bảo quản hoặc vận chuyển. Tấm chắn tĩnh điện có thể làm giảm tác động của tĩnh điện bên ngoài lên các linh kiện điện tử. Các phương pháp phổ biến nhất là sử dụng túi chắn tĩnh điện và hộp-chống tĩnh điện để bảo vệ. Ngoài ra,-quần áo chống tĩnh điện còn cung cấp một số khả năng che chắn chống lại tĩnh điện.