Teknologi pencegahan listrik statis
Untuk melawan dan mencegah pelepasan muatan listrik statis (ESD, pelepasan muatan listrik statis) secara efektif, peralatan yang tepat harus digunakan dengan cara yang benar. Berkat serangkaian peralatan pencegahan, pemantauan, dan ionisasi ESD loop tertutup yang kuat, ESD sekarang dapat dianggap sebagai masalah kontrol proses.
Pelepasan muatan listrik statis (ESD) adalah sumber kerusakan papan sirkuit dan komponen yang umum dan diremehkan dalam perakitan elektronik. Ini mempengaruhi setiap produsen, tidak peduli seberapa besar atau kecilnya itu. Meskipun banyak orang berpikir bahwa mereka memproduksi produk di lingkungan yang aman untuk ESD, kenyataannya, kerusakan terkait ESD terus merugikan industri manufaktur elektronik dunia' miliaran dolar per tahun.
Apa sebenarnya ESD itu? Pelepasan muatan listrik statis (ESD) didefinisikan sebagai pelepasan (arus elektron) ke atau dari muatan (kekurangan atau kelebihan elektron) yang telah dielektrostatis (tetap). Muatan stabil dalam dua kondisi:
Ketika"tenggelam" menjadi objek konduktif tetapi isolasi listrik, seperti obeng logam dengan pegangan plastik.
Ketika itu berada di permukaan isolasi (seperti plastik) dan tidak dapat mengalir di atasnya.
Namun, jika konduktor (obeng) berinsulasi listrik dengan muatan listrik yang cukup tinggi dekat dengan sirkuit terpadu (IC) dengan potensial listrik yang berlawanan, muatan listrik"melintasi", menyebabkan pelepasan elektrostatik ( ESD).
ESD terjadi sangat cepat dengan intensitas yang sangat tinggi, dan biasanya menghasilkan panas yang cukup untuk melelehkan sirkuit internal chip semikonduktor, dan terlihat seperti lubang peluru kecil yang meledak di bawah mikroskop elektron, menyebabkan kerusakan langsung dan tidak dapat diubah.
Yang lebih serius adalah bahaya ini hanya sepersepuluh dari waktu yang sangat buruk sehingga menyebabkan seluruh komponen yang diuji setelah * gagal. Dalam 90% kasus lainnya, kerusakan ESD hanya menyebabkan degradasi sebagian—artinya komponen yang rusak dapat lulus *post-test tanpa disadari, dan hanya mengalami kegagalan lapangan dini setelah dikirim ke pelanggan. Hasilnya adalah * kerusakan reputasi, tempat bagi produsen untuk memperbaiki setiap cacat produksi * untuk membayar harga.
Namun, kesulitan utama dalam mengendalikan ESD adalah tidak terlihat, tetapi dapat merusak komponen elektronik. Untuk menghasilkan tanda"centang" debit membutuhkan muatan yang relatif besar sekitar 2000 volt untuk menumpuk, sementara sengatan listrik kecil dapat dirasakan pada 3000 volt, dan percikan dapat dilihat pada 5000 volt.
Misalnya, komponen umum seperti semikonduktor oksida logam komplementer (CMOS, semikonduktor oksida logam komplementer) atau memori hanya baca yang dapat diprogram listrik (EPROM, memori hanya baca yang dapat diprogram secara elektrik) dapat dipengaruhi oleh perbedaan potensial ESD yang hanya 250 volt dan 100 volt , masing-masing. Penghancuran, dan semakin banyak komponen modern yang sensitif, termasuk prosesor Pentium, dapat dihancurkan selama 5 volt.
Masalah tersebut diperparah dengan aktivitas sehari-hari yang menimbulkan kerusakan. Misalnya, berjalan melintasi lantai pabrik vinil menciptakan gesekan antara permukaan lantai dan sepatu. Hasilnya adalah objek bermuatan murni, mengumpulkan muatan 3 hingga 2000 volt, tergantung pada kelembaban relatif udara setempat.
Bahkan gesekan yang disebabkan oleh gerakan alami pekerja di atas panggung dapat menghasilkan 400~6000 volt. Jika pekerja telah menangani isolator selama proses membongkar atau mengemas PCB dalam kotak busa atau tas gelembung, muatan bersih yang terkumpul di permukaan tubuh pekerja' dapat mencapai sekitar 26.000 volt.
Oleh karena itu, sebagai sumber utama bahaya ESD, semua pekerja yang memasuki area lindung elektrostatik (EPA, area lindung elektrostatik) harus diarde untuk mencegah akumulasi muatan, dan semua permukaan harus diarde untuk menjaga segala sesuatu pada potensi yang sama untuk mencegah ESD terjadi.
Produk utama yang digunakan untuk mencegah ESD adalah gelang, yang memiliki korduroi yang melengkung dan permukaan atau tempat tidur yang disipatif—keduanya harus diarde dengan benar. Alat bantu tambahan seperti alas kaki disipatif atau tali tumit dan pakaian yang sesuai dirancang untuk mencegah personel mengumpulkan dan mempertahankan muatan bersih saat bergerak di area perlindungan elektrostatis (EPA).
Selama dan setelah perakitan, PCB juga harus mencegah ESD dari transportasi internal dan eksternal. Ada banyak produk kemasan papan sirkuit yang dapat digunakan di area ini, termasuk tas pelindung, kotak pengiriman, dan kereta dorong. Meskipun penggunaan peralatan di atas dengan benar akan mencegah 90% masalah terkait ESD, untuk mencapai 10% terakhir, diperlukan jenis perlindungan lain: ionisasi.
Cara paling efektif untuk menetralisir peralatan rakitan dan permukaan yang dapat menghasilkan muatan elektrostatik adalah dengan menggunakan ionizer-alat yang mengeluarkan aliran udara terionisasi di atas area kerja untuk menetralkan muatan yang terkumpul pada bahan isolasi.
Kekeliruan umum adalah karena sabuk mangkuk dipakai di tempat kerja, isolator di area tersebut, seperti cangkir polistiren atau kotak kardus, akan hilang dengan aman. Menurut definisi, isolator tidak menghantarkan listrik, kecuali bahwa tidak mungkin untuk melepaskan melalui ionisasi.
Jika isolator bermuatan tetap berada di EPA, ia akan memancarkan medan elektrostatik, menyebabkan muatan bersih ke objek terdekat, sehingga meningkatkan risiko kerusakan ESD pada produk. Meskipun banyak produsen berusaha untuk melarang bahan isolasi dari EPA mereka, metode ini sulit untuk diterapkan. Isolasi merupakan bagian yang terlalu penting dalam kehidupan sehari-hari—mulai dari bantalan busa tempat operator duduk dengan nyaman, hingga sesuatu di dalam penutup plastik.
Karena penggunaan ionizers, produsen dapat menerima kenyataan bahwa beberapa bahan isolasi muncul di EPA mereka. Karena sistem pembangkit ion secara terus menerus menetralisir akumulasi muatan yang mungkin terjadi pada isolator, ini merupakan investasi yang wajar untuk program ESD apa pun.
Ada dua bentuk dasar peralatan pembangkit ion dalam rakitan elektronik standar:
Jenis desktop (kipas tunggal)
Peralatan tipe overhead (dalam satu unit overhead, ada serangkaian kipas)
Ada juga generator ion dalam ruangan, tetapi mereka terutama digunakan untuk membersihkan lingkungan ruangan.
Pilihannya tergantung pada ukuran area yang akan dilindungi. Desktop ionizer akan menutupi satu permukaan kerja, sedangkan ionizer overhead akan menutupi dua atau tiga. Keuntungan lainnya adalah ionizer juga dapat mencegah debu menempel pada produk secara statis, yang dapat menurunkan penampilan.
Namun, jika tidak ada pengujian normal dan pemantauan efektivitas peralatan ESD, maka tidak ada rencana perlindungan yang sempurna. Pakar kontrol dan ionisasi ESD terkemuka melaporkan contoh produsen yang menggunakan peralatan ESD yang gagal (dan karenanya tidak berguna) tanpa mengetahui kegagalannya.
Untuk mencegah situasi ini, selain peralatan ESD standar, pemasok ESD juga menyediakan berbagai monitor konstan, yang secara otomatis alarm jika kinerja melebihi peraturan. Monitor dapat digunakan sebagai unit independen atau terhubung bersama dalam jaringan. Ada juga perangkat lunak jaringan untuk pengumpulan data otomatis, yang menampilkan kinerja sistem dari operator dan stasiun kerja terkait secara real time.
Monitor dapat menyederhanakan perencanaan ESD dengan menghilangkan banyak tugas sehari-hari, seperti memastikan bahwa sabuk mangkuk diukur dengan benar setiap hari, ionizer seimbang dan dirawat dengan benar, dan titik arde meja kerja tidak rusak.
Kesimpulannya
Langkah pertama untuk mencegah ESD adalah mengevaluasi dengan benar bagaimana detail kecil dapat menyebabkan kerusakan yang tidak dapat diperbaiki jika diabaikan. Rencana yang efektif tidak hanya memerlukan penggunaan peralatan perlindungan ESD yang efektif, tetapi juga prosedur operasi yang ketat untuk memastikan bahwa perilaku semua personel pabrik di lapangan aman untuk ESD.
Meskipun banyak produsen menggunakan penguji sabuk mangkuk otomatis, sering terlihat bahwa operator lulus tes atau gagal karena sabuk mangkuk terlalu longgar. Banyak operator mencoba untuk lulus tes hanya dengan memegang tester dekat dengan pergelangan tangan mereka dengan tangan yang lain.
Namun demikian, kabar baiknya adalah ESD dapat dihindari. Waktu dan biaya yang diinvestasikan dalam peralatan yang tepat dan meningkatkan prosedur keselamatan akan dihargai dengan peningkatan yang sesuai dalam tingkat kelulusan.