Khi tìm hiểu về vật liệu chống tĩnh điện, nhiều người thường bắt gặp những thông số như 10⁶ Ω, 10⁹ Ω hoặc 10¹² Ω trên catalogue sản phẩm, tiêu chuẩn ESD hay màn hình của máy đo điện trở bề mặt. Chỉ khác nhau vài ký tự nhưng mỗi giá trị lại phản ánh khả năng kiểm soát điện tích hoàn toàn khác nhau.
Hiểu đúng ý nghĩa của các dải điện trở không chỉ giúp lựa chọn vật liệu phù hợp mà còn tránh nhầm lẫn giữa vật liệu chống tĩnh điện và vật liệu cách điện thông thường.
Điện trở bề mặt phản ánh điều gì?
Mỗi vật liệu đều có tốc độ giải phóng điện tích khác nhau sau khi phát sinh do ma sát hoặc tiếp xúc. Có loại truyền điện tích rất nhanh, có loại giữ điện tích khá lâu trên bề mặt, cũng có loại nằm ở khoảng trung gian để điện tích tiêu tán từ từ.
Điện trở bề mặt chính là thông số mô tả đặc tính đó. Giá trị càng nhỏ, điện tích càng dễ dịch chuyển. Giá trị càng lớn, điện tích càng khó thoát khỏi bề mặt và dễ tích tụ hơn.
Chính vì vậy, hai vật liệu có hình thức gần như giống nhau vẫn có thể cho kết quả hoàn toàn khác khi đo điện trở bề mặt.
Điện trở bề mặt 10⁶ Ω có ý nghĩa gì?
Nhóm vật liệu có điện trở khoảng 10⁶ Ω thường được xếp vào vùng tiêu tán tĩnh điện.
Điện tích sau khi xuất hiện sẽ được truyền đi với tốc độ phù hợp, đủ nhanh để hạn chế tích tụ nhưng không quá nhanh đến mức tạo ra hiện tượng phóng điện đột ngột. Dải điện trở này thường xuất hiện trên bàn thao tác ESD, thảm chống tĩnh điện, khay đựng linh kiện hoặc nhiều bề mặt làm việc của dây chuyền điện tử.
Đó cũng là khoảng điện trở được nhiều doanh nghiệp ưu tiên khi xây dựng khu vực EPA nhằm giảm nguy cơ gây hư hỏng cho linh kiện nhạy cảm.
Điện trở bề mặt 10⁹ Ω khác gì so với 10⁶ Ω?
Mặc dù điện trở cao hơn khoảng một nghìn lần, 10⁹ Ω vẫn thuộc vùng tiêu tán tĩnh điện theo nhiều tiêu chuẩn ESD.
Sự khác biệt chủ yếu nằm ở tốc độ giải phóng điện tích. So với nhóm vật liệu khoảng 10⁶ Ω, điện tích sẽ dịch chuyển chậm hơn nhưng vẫn đủ để hạn chế hiện tượng tích tụ kéo dài.
Không ít sản phẩm như găng tay ESD, băng dính chống tĩnh điện, bao bì linh kiện hoặc một số vật liệu đóng gói đều được thiết kế quanh dải điện trở này nhằm cân bằng giữa khả năng kiểm soát tĩnh điện và yêu cầu của từng ứng dụng.
Điện trở bề mặt 10¹² Ω có còn là vật liệu chống tĩnh điện?
Khi điện trở tăng lên khoảng 10¹² Ω, vật liệu đã tiến rất gần đến nhóm cách điện.
Điện tích phát sinh do ma sát gần như không còn đường thoát nên sẽ lưu lại trên bề mặt trong thời gian dài. Khi lượng điện tích đủ lớn, chỉ một lần chạm hoặc đưa linh kiện đến gần cũng có thể tạo ra hiện tượng phóng tĩnh điện (ESD).
Đó là lý do nhiều loại nhựa thông thường, mica hoặc cao su không có phụ gia chống tĩnh điện không được khuyến nghị cho khu vực lắp ráp điện tử mặc dù bề ngoài khá giống các vật liệu ESD.
Điện trở càng thấp có phải càng tốt?
Khá nhiều người mặc định điện trở càng nhỏ thì khả năng chống tĩnh điện càng cao. Cách hiểu này chưa thật sự phù hợp.
Kim loại có điện trở rất thấp nhưng lại dẫn điện quá nhanh. Ngược lại, vật liệu cách điện giữ điện tích quá lâu trên bề mặt. Vật liệu ESD được phát triển để nằm giữa hai trạng thái đó, tạo ra tốc độ tiêu tán điện tích phù hợp với môi trường sản xuất điện tử.
Vì vậy, khi đánh giá một vật liệu ESD, điều đáng quan tâm không phải điện trở thấp nhất hay cao nhất mà là điện trở có nằm đúng dải thiết kế dành cho mục đích sử dụng hay không.
Làm sao biết vật liệu đang nằm ở dải điện trở nào?
Quan sát bằng mắt gần như không phản ánh được đặc tính điện của vật liệu.
Một tấm thảm chống tĩnh điện sau nhiều năm sử dụng vẫn có thể giữ nguyên màu sắc, trong khi điện trở bề mặt đã thay đổi do lão hóa, hóa chất vệ sinh hoặc điều kiện môi trường. Bàn thao tác, hộp nhựa ESD hay bao bì chống tĩnh điện cũng gặp tình trạng tương tự.
Bởi vậy, nhiều nhà máy điện tử xây dựng kế hoạch đo điện trở định kỳ bằng máy đo điện trở bề mặt để theo dõi tình trạng của từng vật liệu. Kết quả đo cho biết điện trở còn nằm trong dải thiết kế hay đã chuyển sang vùng cách điện, từ đó có cơ sở đánh giá chất lượng và thay thế khi cần.
Nếu muốn đánh giá riêng tình trạng của thảm chống tĩnh điện, bạn có thể tham khảo thêm bài viết Cách kiểm tra thảm ESD còn sử dụng được hay không, sẽ trình bày chi tiết quy trình đo điện trở bề mặt và điện trở nối đất theo tiêu chuẩn ESD.
