การคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) เกิดขึ้นเมื่อประจุไฟฟ้าที่สร้างขึ้นบนวัตถุ ไหลไปยังวัตถุอื่นอย่างกะทันหัน สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อวัสดุสองชนิดสัมผัสกันแล้วแยกออกจากกันอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าไทรโบชาร์จ เช่น การเดินบนพรมอาจทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตบนร่างกายได้
ESD เป็นข้อกังวลอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการทำงานกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากแม้แต่การคายประจุเล็กน้อยซึ่งมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ ก็สามารถสร้างความเสียหายให้กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนได้ ความเสียหายอาจเกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยจนไม่ทำลายส่วนประกอบในทันที แต่อาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลงหรือทำให้ทำงานผิดปกติได้
ESD ไม่เพียงแต่เกี่ยวกับการปล่อยประจุเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับสภาวะที่ทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตอีกด้วย ปัจจัยต่างๆ เช่น ความชื้น ประเภทของวัสดุ และการมีอยู่ของพื้นผิวฉนวน (ซึ่งป้องกันไม่ให้ไฟฟ้าสถิตหาเส้นทางลงสู่พื้น) ก็มีปัจจัยสำคัญเช่นเดียวกันสำหรับ ESD
กลยุทธ์พื้นฐานในการจัดการกับ ESD
กลยุทธ์พื้นฐานสองประการในการควบคุม ESD คือการต่อสายดินและการแตกตัวเป็นไอออน การต่อสายดินเป็นวิธีการพื้นฐานที่สุด ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสร้างเส้นทางให้ประจุไฟฟ้าไหลลงสู่พื้นโลกโดยตรง โดยทั่วไปสามารถทำได้โดยการใช้สายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิต แผ่นรอง ESD และการต่อสายดินของเวิร์กสเตชัน เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้แน่ใจว่าประจุไฟฟ้าสถิตที่สะสมบนบุคคลหรือพื้นผิวการทำงานจะกระจายลงสู่พื้นอย่างปลอดภัย
ในทางกลับกัน ไอออนไนซ์ใช้ในการต่อต้านประจุไฟฟ้าสถิตบนฉนวน (วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้า) และตัวนำแยกเดี่ยว (ตัวนำที่ไม่ได้สัมผัสกับพื้น) เครื่องสร้างประจุไอออนจะสร้างสมดุลของไอออนบวกและลบในอากาศ ซึ่งจะทำให้ประจุเป็นกลางบนพื้นผิวใกล้เคียง สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการปรับสมดุลของไฟฟ้าสถิตบนวัตถุที่ไม่สามารถต่อสายดินได้ เช่น ส่วนประกอบและเครื่องมือที่เป็นพลาสติกจำนวนมาก ทั้งการต่อสายดินและการเกิดไอออนไนซ์ถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการควบคุม ESD ที่ครอบคลุม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่มีการผลิต จัดการ หรือซ่อมแซมชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน
การควบคุม ESD ในโรงงาน
- พื้นผิวการทำงานที่มีการต่อสายดิน: โต๊ะและเวิร์คสเตชั่นต้องเชื่อมต่อกับสายกราวด์
- เสื่อ ESD: วางบนพื้นและโต๊ะทำงานเพื่อกระจายประจุไฟฟ้าสถิต
- สายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิตย์: สวมใส่โดยคนงานเพื่อต่อเข้ากับกราวด์ เพื่อป้องกันการสะสมไฟฟ้าสถิตบนร่างกาย
- สายรัดส้น/รองเท้า ESD: เหมาะสำหรับการทำงานที่ต้องขยับร่างกายหรือเดินไปเดินมาในโรงงาน
- เครื่องมือการทำงาน: เครื่องมือที่ใช้ควรทำจากวัสดุที่ไม่สะสมประจุไฟฟ้าสถิต
- บรรจุภัณฑ์ที่ปลอดภัยจาก ESD: ควรใช้ถุงป้องกันไฟฟ้าสถิตและถังขยะนำไฟฟ้าสำหรับจัดเก็บและขนส่งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
- เสื้อผ้าป้องกันไฟฟ้าสถิต: พนักงานควรสวมเสื้อผ้าที่ไม่ก่อให้เกิดประจุไฟฟ้าสถิต เช่น ผ้าฝ้ายหรือเสื้อผ้าพิเศษที่ปลอดภัยจาก ESD
- การควบคุมสภาพแวดล้อม: รักษาระดับความชื้นที่เหมาะสม (ควรอยู่ระหว่าง 40-60%) เพื่อลดการเกิดไฟฟ้าสถิต
ANSI/ESD S20.20
ANSI/ESD S20.20 เป็นมาตรฐานอเมริกันสำหรับการสร้างมาตรการการควบคุมการปล่อยประจุไฟฟ้าสถิต โดยมุ่งเน้นที่การปกป้องชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จากความเสียหายจาก ESD ในระหว่างการผลิตและการจัดการ ประเด็นสำคัญ ได้แก่ :
- แผนควบคุม ESD: การสร้างขั้นตอนสำหรับการจัดการสิ่งของที่ไวต่อ ESD
- การฝึกอบรม: จัดให้มีการฝึกอบรมและความตระหนักรู้แก่พนักงาน
- การตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด: การตรวจสอบและการตรวจสอบมาตรการควบคุม ESD เป็นประจำ
IEC 61340-5-1
IEC 61340-5-1 เป็นมาตรฐานสากลที่ระบุข้อกำหนดสำหรับมาตรการควบคุม ESD ซึ่งมีจุดประสงค์คล้ายกับ ANSI/ESD S20.20 แต่ใช้กันในระดับสากล ข้อกำหนดหลักคือ
- พื้นที่ป้องกัน ESD (EPA): แนวทางสำหรับการสร้างและบำรุงรักษาพื้นที่ที่มีการจัดการสินค้าที่ไวต่อ ESD
- การต่อสายดิน: ข้อกำหนดเฉพาะของบุคลากรในการต่อลงดินเพื่อป้องกันการสะสมประจุไฟฟ้าสถิต
- มาตรฐานอุปกรณ์และบรรจุภัณฑ์: ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ป้องกัน ESD และบรรจุภัณฑ์
สุดท้ายนี้ สิ่งที่สำคัญ คือ การตรวจสอบระบบไฟฟ้า ตามกฎหมายเป็นการปฏิบัติที่มีความสำคัญอย่างมากในการรักษาความปลอดภัยและความประสิทธิภาพของระบบไฟฟ้า การดำเนินการตรวจสอบนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้ระบบไฟฟ้าทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและปลอดภัย แต่ยังเป็นหลักฐานทางกฎหมายที่สามารถนำมาใช้ในกรณีที่จำเป็น
การตรวจระบบไฟฟ้าตามกฎหมายทำให้เรามั่นใจได้ว่าระบบไฟฟ้าได้รับการดูแลและตรวจสอบตามข้อกำหนดของกฎหมายและมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้ยังช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นจากปัญหาในระบบไฟฟ้า
