Elektrostatisk utladning (ESD) er en stille, men potensielt dødelig trussel mot elektroniske enheter og komponenter. På et øyeblikk kan en liten elektrostatisk gnist gjøre dine dyrebare dingser og ømfintlige kretser helt ubrukelige. Det er viktig for alle som arbeider med elektronikk å forstå ESD og hvordan man beskytter seg mot det. I denne artikkelen skal vi se nærmere på ESD-vern, betydningen av ESD og ulike strategier for å beskytte elektronikken din.
Se for deg følgende scenario: Du jobber med et komplisert elektronisk prosjekt og griper etter en ømfintlig mikrobrikke. Så snart fingertuppen får kontakt, spretter det en liten gnist, og du hører et svakt “zapp”. Du har nettopp vært vitne til elektrostatisk utladning. Selv om det kanskje ikke ser så farlig ut, kan disse små gnistene av statisk elektrisitet forårsake betydelig skade på følsom elektronikk.
Hva er ESD?
Elektrostatisk utladning refererer til overføring av elektrostatisk ladning mellom to objekter med forskjellig elektrisk potensial. Denne overføringen kan skje når objektene kommer i kontakt med hverandre eller skilles fra hverandre, slik at det oppstår en gnist. Selv om disse gnistene kanskje ikke er synlige for det blotte øye, kan de inneholde tusenvis av volt. Elektrostatiske utladninger kan oppstå når du går over et teppe, tar på et dørhåndtak eller til og med tar opp en elektronisk komponent. Dette skyldes at kroppen vår akkumulerer statisk ladning, som så utlades som en gnist når vi berører noe med et annet elektrisk potensial.
Skadene forårsaket av ESD er ofte snikende og kumulative. En enkel ESD-hendelse er kanskje ikke umiddelbart merkbar, men gjentatte utladninger kan forringe elektroniske komponenter over tid. Her er noen vanlige skademekanismer ved ESD:
- Latch-up – Når en parasittisk tyristor aktiveres i en integrert krets, dannes det en kanal med lav impedans mellom strømkilden og jord. Dette kan føre til at enheten svikter.
- Skader på gate-oksid – ESD kan punktere gate-oksidet på transistorer i integrerte kretser og gjøre dem ubrukelige.
- Dielektrisk nedbrytning – ESD kan føre til at det dielektriske materialet i kondensatorer brytes ned, noe som kan endre kapasitansverdiene eller føre til at kondensatoren svikter helt.
- PN-overgangsskader– ESD kan forårsake PN-overgangsskader i transistorer og dioder, noe som kan påvirke ytelsen og påliteligheten.
- Datakorrupsjon – ESD kan forårsake datakorrupsjon i minneenheter, noe som kan føre til feil og systemkrasj.
Tiltak for ESD-vern
Fordi elektrostatiske utladninger ofte er irreversible og kan føre til kostbare komponentfeil, er det viktig å beskytte seg mot ESD. Selv en liten elektrostatisk utladning kan føre til at elektroniske komponenter som er følsomme for ESD, ikke fungerer som de skal. ESD-vern er ikke bare en anbefalt praksis for sektorer som luftfart, medisinsk utstyr, bilindustri og elektronikkproduksjon; det er også nødvendig for å overholde bransjestandarder og forskrifter.
ESD-vern er en mangesidig tilnærming som innebærer en kombinasjon av strategier, verktøy og praksis. Noen av nøkkelkomponentene i effektiv ESD-vern er som følger:
ESD-sikre arbeidsstasjoner
Oppbygging av statisk elektrisitet forhindres med en ESD-sikker arbeidsstasjon. Den har ofte en ESD-dissipativ arbeidsflate for å hindre at det bygger seg opp ladninger på arbeidsbenken. For å tømme oppsamlet ladning på en sikker måte, er disse overflatene koblet til bakken.
ESD-sikre klær
For å redusere akkumulering av statisk elektrisitet på kroppen brukes ESD-sikre klær, for eksempel labfrakker og kittel. Disse klærne er laget av ledende eller statisk avledende materialer, slik at eventuelle statiske ladninger avledes på en ufarlig måte.
ESD-sikre gulv
Gulvbelegg i ESD-sensitive områder bør utformes for å forhindre statisk oppbygging. Ledende eller avledende gulvmaterialer bidrar til å opprettholde et kontrollert miljø der statiske ladninger kan utlades trygt gjennom jording.
Verktøy med ESD-vern
Bruk av spesialiserte ESD-sikre verktøy skal hindre utladning av statisk elektrisitet. Håndtering av ESD-sensitive komponenter og enheter krever bruk av verktøy med ledende eller avledende håndtak.
Opplæring i ESD-vern
Det er viktig å lære opp de ansatte i korrekt ESD-sikker håndtering. Dette innebærer å holde ting så stille som mulig, forhindre plutselige eller glidende bevegelser og sørge for at ESD-sensitive komponenter transporteres og oppbevares i ESD-sikker emballasje.
Anbefalte produkter for ESD-vern
Elektrostatiske utladninger unngås ved hjelp av en rekke verktøy og utstyr som gir fullstendig ESD-beskyttelse. Nedenfor finner du noen av de vanligste ESD-beskyttelsesanordningene:
Hæl for jording
Hæljordinger er utformet for å gi et ekstra jordingspunkt gjennom operatørens sko. De er spesielt nyttige i situasjoner der håndremene i seg selv ikke gir tilstrekkelig forankring.
Håndrem
Ingeniører bruker ESD-håndremer for å sikre kontrollert avledning av statisk elektrisitet. Når du arbeider med ESD-sensitive komponenter, bør du bruke dem fordi de ofte er festet til et jordingspunkt.
Vernehansker
Ved å unngå direkte kontakt mellom operatørens hud og ESD-sensitive komponenter, gir ESD-hanskene et ekstra beskyttelseslag. Disse hanskene er vanligvis laget av materialer som avleder statisk elektrisitet, og de er skreddersydd for å passe godt til hendene.
Jordingsmatter
ESD-jordingsmatter og benker har ledende eller avledende overflater som forhindrer oppbygging av statisk elektrisitet. Disse overflatene er jordet og gir et sikkert arbeidsområde for håndtering av ESD-sensitive komponenter.
Emballasje
ESD-sensitive komponenter må oppbevares og transporteres i ESD-sikker emballasje for å beskytte dem mot elektrostatisk utladning. Disse pakkene er konstruert for å avlede eventuelle ladninger som kan samle seg på emballasjen.
Konklusjon
Alle som arbeider med elektroniske enheter og komponenter må bruke ESD-beskyttelse; dette er ikke et valg. Tilstrekkelig ESD-vern må være på plass for å unngå kostbare komponentfeil, tap av data og sikkerhetsproblemer. Du kan sikre påliteligheten og utholdenheten til dine elektroniske komponenter ved å forstå ESD, potensielle effekter og betydningen av beskyttelsestiltak. Beskyttelse av elektronikk mot den usynlige faren for elektrostatisk utladning er en viktig prosedyre som må integreres i alle trinn i produksjonen og håndteringen av elektronikk.
