ESD là hiện tượng phóng tĩnh điện khi có chênh lệch điện thế giữa hai vật. Trong lắp ráp vi điện tử, ESD có thể làm linh kiện hỏng ngay hoặc tạo lỗi tiềm ẩn khó phát hiện, vì vậy việc kiểm soát không chỉ dừng ở người vận hành mà còn cần xét đến dụng cụ.
Để giảm rủi ro, cần hạn chế tích điện, dùng các biện pháp nối đất phù hợp và bảo đảm dụng cụ lắp ráp có đường dẫn nối đất liên tục đến nguồn đất. Đây là điểm đặc biệt quan trọng với tua vít điện và dụng cụ siết được sử dụng thường xuyên tại bàn lắp ráp.
Tóm tắt: ESD có thể xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn và không nhất thiết con người cảm nhận được. Rủi ro đến từ cơ thể người lẫn dụng cụ dẫn điện tích điện. Lỗi ESD gồm hỏng tức thời và lỗi tiềm ẩn. Dụng cụ cần được thiết kế với đường nối đất liên tục.
ESD là gì trong môi trường sản xuất điện tử?
ESD là sự trao đổi năng lượng điện giữa các vật có điện thế tĩnh điện khác nhau nhằm cân bằng điện thế. Hiện tượng này có thể diễn ra ở thang thời gian từ micro giây đến nano giây, nhưng vẫn đủ gây ảnh hưởng đến linh kiện hoặc mạch điện nhạy cảm.
Một nguồn tạo điện tích tĩnh phổ biến là sự tiếp xúc rồi tách rời cơ học giữa hai vật liệu khác nhau, còn gọi là tích điện do ma sát. Chẳng hạn, việc trượt một tua vít điện có vỏ nhựa trên bề mặt kim loại có thể tạo ra điện tích tĩnh đáng kể.
Vì sao ESD có thể gây hại cho linh kiện điện tử?
ESD có thể làm thay đổi đặc tính điện của bán dẫn hoặc gây hỏng tại vị trí dây liên kết trong vi linh kiện. Dữ liệu nguồn nêu rằng hư hỏng oxit cổng có thể xảy ra ở mức ESD dưới 200 V, trong khi ngưỡng con người thường cảm nhận được vào khoảng 3.000–4.000 V.
Do đó, người lắp ráp có thể không nhìn thấy, nghe thấy hoặc cảm nhận được sự phóng điện. Việc chỉ dựa vào cảm nhận để nhận biết ESD không phù hợp với môi trường có linh kiện nhạy cảm.
ESD gây hỏng tức thời và lỗi tiềm ẩn khác nhau thế nào?
Hỏng tức thời khiến linh kiện hoặc bo mạch không còn hoạt động đúng chức năng và thường được phát hiện trong các phép thử chất lượng cơ bản. Trong trường hợp này, việc thay thế chi tiết hay bo mạch hỏng có thể khắc phục sự cố trước khi xuất xưởng.
Lỗi tiềm ẩn nguy hiểm hơn vì thiết bị có thể vẫn hoạt động trong quá trình kiểm tra sau lắp ráp, dù đã bị suy giảm một phần. Khi đưa vào sử dụng thực tế, tuổi thọ vận hành có thể bị rút ngắn; loại lỗi này cũng khó xác định nếu không kiểm tra chi tiết chuyên sâu.
| Loại ảnh hưởng do ESD | Biểu hiện | Khả năng phát hiện theo dữ liệu nguồn |
|---|---|---|
| Hỏng tức thời | Linh kiện hoặc bo mạch trở nên lỗi ngay | Thường được phát hiện qua thử nghiệm chất lượng, hiệu năng cơ bản |
| Lỗi tiềm ẩn | Linh kiện suy giảm nhưng vẫn có thể hoạt động khi kiểm tra | Khó phát hiện; có thể làm giảm tuổi thọ khi vận hành thực tế |
Human Body Model và Machine Model trong ESD là gì?
Human Body Model mô tả sự truyền điện tích trực tiếp từ cơ thể người sang thiết bị nhạy cảm ESD. Các biện pháp như dây đeo cổ tay và dây đeo gót chân hướng tới giảm rủi ro theo mô hình này.
Machine Model mô tả phóng điện từ một vật dẫn đã tích điện, ví dụ dụng cụ kim loại, sang linh kiện nhạy cảm. Vì vậy, người vận hành đã được nối đất vẫn có thể tạo rủi ro nếu đưa linh kiện tiếp xúc với tua vít điện chưa được nối đất đúng cách.
Vì sao dây đeo chống tĩnh điện chưa đủ để kiểm soát ESD?
Dây đeo cổ tay, dây đeo gót chân, bao giày và thảm dẫn điện chủ yếu giải quyết nguồn điện tích liên quan đến con người hoặc khu vực thao tác. Chúng không tự động loại bỏ điện tích tích lũy trên dụng cụ nếu dụng cụ đó thiếu đường nối đất phù hợp.
Các dụng cụ bàn lắp ráp có thể tích điện; khi điện tích không được tiêu tán hoặc ngăn ngừa, linh kiện có thể bị hư hại. Tua vít điện và dụng cụ siết đai ốc là những ví dụ cần được lưu ý vì xuất hiện rộng rãi trong các công đoạn lắp ráp.
Cần kiểm tra gì ở dụng cụ để giảm rủi ro ESD?
Tiêu chí cốt lõi là dụng cụ phải có đường nối đất hoàn chỉnh, liên tục từ đầu tua vít hoặc đầu siết đến điểm đất tại ổ cắm. Chỉ thêm một dây nối ở đầu dây nguồn không đảm bảo đầy đủ nếu vỏ, đầu kẹp, động cơ và các bộ phận liên quan không tạo được đường tiêu tán điện tích phù hợp.
Vỏ nhựa có thể tích và lưu trữ điện tích, trong khi vỏ hoặc tủ kim loại có tính dẫn điện cao. Khi một dụng cụ nối đất không đầy đủ tiếp xúc với vật dẫn, điện tích tĩnh có thể phóng đi rất nhanh ở điện áp cao.
Lưu ý: Việc lựa chọn dụng cụ cần xét thiết kế đường nối đất của toàn bộ dụng cụ, không chỉ xét tình trạng nối đất của người vận hành. Các đặc tính cụ thể phải được xác nhận theo tài liệu kỹ thuật của từng dụng cụ.
Dụng cụ ESD của Mountz có đặc điểm nối đất nào được nêu?
Theo dữ liệu nguồn, tua vít điện ESD của Mountz sử dụng các giải pháp vật liệu dẫn điện hoặc tiêu tán điện tích ở vỏ dụng cụ, cụm đầu kẹp và động cơ, cũng như phần bọc cáp dẫn đến bộ điều khiển tốc độ/mô-men xoắn. Mục tiêu được mô tả là tạo đường dẫn nối đất không gián đoạn từ đầu dụng cụ đến ổ cắm điện.
Dữ liệu này cũng nêu mức điện trở nhỏ hơn 1 ohm giữa linh kiện nhạy cảm ESD và đất đối với dòng tua vít điện ESD của Mountz. Thông số cần được đối chiếu với tài liệu của đúng cấu hình dụng cụ trước khi áp dụng cho một công đoạn cụ thể.
Khi nào cần ưu tiên kiểm soát ESD tại công đoạn lắp ráp?
Kiểm soát ESD cần được ưu tiên khi thao tác với linh kiện, mạch điện hoặc thiết bị nhạy cảm tĩnh điện, đặc biệt tại các công đoạn dùng dụng cụ điện cầm tay. Phòng ngừa có ý nghĩa quan trọng vì lỗi tiềm ẩn do ESD có thể không bộc lộ trong quá trình thử nghiệm thông thường.
Một cách tiếp cận phù hợp là xem xét đồng thời biện pháp cho nhân sự, bề mặt làm việc và dụng cụ. Cách nhìn tổng thể này giúp tránh bỏ sót rủi ro từ các dụng cụ chưa được nối đất trong môi trường sản xuất điện tử.
