Statinės elektros generavimas, poveikis ir apsauga
I. Statinės elektros generavimas:
1. Trintis: kasdieniame gyvenime statinė elektra susidaro, kai bet kurie du skirtingų medžiagų objektai susiliečia ir atsiskiria. Dažniausias statinės elektros generavimo būdas yra trintis. Kuo geresnė medžiagos izoliacija, tuo lengviau dėl trinties generuoti statinę elektros energiją. Be to, statinė elektra taip pat gali susidaryti, kai bet kurie du skirtingų medžiagų objektai susiliečia ir tada atsiskiria.
2. Indukcija: laidžioms medžiagoms elektronai gali laisvai tekėti jų paviršiumi. Jei jie bus patalpinti į elektrinį lauką, teigiami ir neigiami elektronai persikels dėl panašių krūvių atstūmimo ir nepanašių krūvių pritraukimo.
3. Laidumas: laidžioms medžiagoms elektronai gali laisvai tekėti jų paviršiumi. Jei jie liečiasi su įkrautu objektu, įvyks įkrovos perdavimas.
II. Statinės elektros poveikis elektronikos pramonei
Dėl schemų miniatiūrizavimo, mažesnės įtampos atsparumo ir mažesnio grandinės ploto integrinių grandynų komponentuose susilpnėja jų atsparumas elektrostatinei iškrovai (ESD). Elektrostatiniai laukai ir srovės tampa mirtina grėsme šiems didelio-tankio komponentams. Tuo pačiu metu plačiai naudojamos labai izoliuojančios medžiagos, tokios kaip plastikas, labai padidina statinės elektros susidarymo tikimybę. Kasdieniame gyvenime statinė elektra susidaro vaikščiojant, judant oru ir tvarkant. Nors paprastai manoma, kad tik CMOS lustai yra jautrūs statinei elektrai, iš tikrųjų labai integruoti elektroniniai komponentai yra gana jautrūs.
A. Statinės elektros poveikis elektroniniams komponentams
1. Statinė elektra pritraukia dulkes, pakeisdama varžą tarp grandinių ir paveikdama gaminio funkcionalumą bei tarnavimo laiką.
2. Elektriniai laukai arba srovės gali pažeisti komponentų izoliaciją arba laidininkus, todėl jie gali tapti neveikiančiais (visiškai sunaikinti).
3. Momentinių elektrinių laukų ar srovių skleidžiama šiluma gali sugadinti komponentus, todėl jie gali toliau veikti, bet sutrumpina jų tarnavimo laiką.
B. Statinės elektros žalos charakteristikos:
1. Klastingas: Žmogaus kūnas negali tiesiogiai suvokti statinės elektros, nebent įvyktų elektrostatinė iškrova. Net ir tada ne visada jaučiamas elektros smūgio pojūtis. Taip yra todėl, kad žmogaus kūnas gali suvokti tik 2–3 KV elektrostatinės iškrovos įtampą.
2. Latentinis: kai kurių elektroninių komponentų veikimas akivaizdžiai nesumažėja po statinės elektros pažeidimo, tačiau pasikartojantis iškrovimas gali sukelti vidinius pažeidimus, sukurdamas paslėptus pavojus ir padidindamas komponento jautrumą statinei elektrai. Esamos problemos nėra išgydomos. 3. Atsitiktinis: kokiomis aplinkybėmis elektroniniai komponentai bus pažeisti dėl elektrostatinės iškrovos (ESD)? Galima sakyti, kad nuo komponento pagaminimo iki jo sugedimo jam gresia ESD, o šio ESD generavimas yra atsitiktinis. Kadangi ESD susidarymas ir iškrovimas atsiranda akimirksniu, juos sunku numatyti ir nuo jų apsisaugoti.
4. ESD padarytos žalos sudėtingumas: dėl sudėtingos ir subtilios elektroninių gaminių struktūros ESD darbas užima daug laiko-, reikalauja daug darbo{2}} ir brangiai kainuoja. Tam dažnai reikia sudėtingų technologijų, todėl dažnai reikia naudoti tikslius instrumentus, tokius kaip skenuojantys elektroniniai mikroskopai. Nepaisant to, kai kuriuos ESD pažeidimo reiškinius sunku atskirti nuo žalos, kurią sukelia kitos priežastys, todėl ESD gedimai klaidingai interpretuojami kaip kitų tipų gedimai. Prieš visapusiškai suvokiant ESD žalą, ji dažnai priskiriama ankstyviems arba neaiškios kilmės gedimams, taip nesąmoningai užgožiant tikrąją gedimo priežastį.
5. Sunkumas: Nors gali atrodyti, kad ESD problemos turi įtakos tik gatavų gaminių naudotojams, jos iš tikrųjų turi įtakos gamintojams visais lygiais, pvz., garantijos išlaidoms, remonto išlaidoms ir įmonės reputacijai.
III. Trys ESD tipai
1. Žmogaus kūno tipas: tai trinties krūvis, susidarantis tarp kūno ir drabužių žmogaus veiklos metu. 1. Kai žmonės laiko ESD-jautrius įrenginius prieš tai jų neįžeminę, triboelektriniai krūviai persikels į ESD-jautrius įrenginius ir sukels žalą.
2. Mikroelektroninių įrenginių įkrovimo tipas: tai susiję su ESD{1}}jautriais įrenginiais, ypač plastikinėmis dalimis. Automatizuotos gamybos metu susidaro triboelektriniai krūviai. Šie įkrovimai gali būti greitai iškraunami per mažos-varžos linijas į labai laidų, tvirtai įžemintą paviršių, todėl gali būti pažeista; arba dėl jų metalinės ESD{5}}jautrio įrenginio dalys gali būti įkraunamos dėl indukcijos ir gali būti sugadintos.
3. Lauko -sukeltas tipas: tai atsitinka, kai įrenginį supa stiprus elektrinis laukas, kuris gali kilti dėl plastikinių medžiagų arba drabužių. Elektronų konversija vyksta per oksido sluoksnį. Jei potencialų skirtumas viršija oksido sluoksnio dielektrinę konstantą, bus sukurtas elektros lankas, kuris sunaikins oksido sluoksnį, todėl įvyks trumpasis jungimas.
IV. Elektrostatinė apsauga
1. Įžeminimas
Įžeminimas tiesiogiai iškrauna statinę elektrą į žemę per laidą. Tai pati tiesioginė ir veiksmingiausia antistatinė priemonė. Laidininkams dažniausiai naudojamas įžeminimas, pvz., nešiojant antistatinius riešo dirželius ir įžeminant darbinius paviršius.
Įžeminimas atliekamas šiais būdais:
1) Žmogaus kūno įžeminimas riešo dirželiais.
2) Žmogaus kūno įžeminimas naudojant anti-statinius batus (arba batų raištelius) ir antistatinę grindų dangą.
3) Darbo stalo paviršiaus įžeminimas.
4) Bandymo prietaisų, įrankių laikiklių ir lituoklių įžeminimas.
5) Antistatinių grindų ir kilimėlių įžeminimas.
6) Kai įmanoma, antistatinių vežimėlių, dėžių ir stelažų įžeminimas.
7) Antistatinių kėdžių įžeminimas.
2. Elektrostatinis ekranavimas
Elektrostatiniam krūviui jautrius komponentus sandėliuojant ar transportuojant gali veikti statinė elektros energija. Elektrostatinis ekranavimas gali sumažinti išorinės statinės elektros poveikį elektroniniams komponentams. Dažniausiai naudojami elektrostatiniai ekranavimo maišeliai ir anti-statiniai apyvartos dėžės apsaugai. Be to, anti-statiniai drabužiai šiek tiek apsaugo nuo statinės elektros.