Seperti yang diketahui, elektrik statik merujuk kepada cas yang relatif statik yang terkumpul pada permukaan objek, iaitu ketidakseimbangan cas positif dan negatif dalam skop setempat. ESD, singkatan bagi Pelepasan Elektrostatik (Electrostatic Discharge), merujuk kepada pemindahan cas statik antara objek atau permukaan dengan potensi elektrostatik yang berbeza. ESD boleh dikelaskan kepada pelepasan sentuhan dan pelepasan kerosakan medan elektrik. Selain itu, kerosakan ESD merujuk kepada fenomena kemerosotan prestasi atau kegagalan yang dialami oleh komponen elektronik akibat kesan ESD. Sebagai salah satu teknologi pemasangan yang paling popular pada masa ini, SMT (Teknologi Pemasangan Permukaan) telah digunakan secara meluas dalam produk yang berkhidmat dalam pelbagai bidang. Oleh itu, untuk menjamin kebolehpercayaan dan prestasi optimum produk elektronik, kerosakan ESD harus dicegah semasa proses pemasangan SMT dan artikel ini akan menerangkan caranya.
Penjanaan ESD
Elektrik statik sebenarnya dijana melalui satu siri proses fizikal termasuk sentuhan dan pemisahan bahan, aruhan elektrostatik, pengutuban dielektrik dan pelekatan zarah bercas. Disebabkan ketidakseimbangan sebahagian cas elektrik pada permukaan bahan, elektrik statik wujud pada permukaan bahan sebagai tenaga elektrik yang tinggi. Di mana ada pergerakan, di situ ada elektrik statik. Dari segi proses pemasangan SMT, elektrik statik boleh ditemui dalam situasi berikut:
a. ESD melalui Geseran
Sebagai sumber utama nyahcas elektrik statik, geseran telah menjadi punca utama elektrik statik dalam proses pemasangan SMT. Lagipun, selagi mana-mana dua bahan yang berbeza dipisahkan selepas bersentuhan dalam kehidupan seharian, elektrik statik akan terhasil. Dalam proses pemasangan SMT, ESD biasanya berlaku selepas geseran, sentuhan dan pemisahan antara tubuh manusia dan pakaian, kasut, stoking dan sebagainya. Secara umumnya, lebih banyak bahan penebat digunakan, lebih banyak elektrik statik akan terhasil melalui geseran. Berdasarkan kajian berkaitan, elektrik statik yang disebabkan oleh pergerakan manusia mempunyai voltan dalam julat dari 100V hingga 3,500V, yang dianggap sebagai punca utama kerosakan keras atau kerosakan lembut pada komponen elektronik.
b. ESD melalui Aruhan
Dalam proses pembuatan elektronik, apabila bahan elektrostatik yang menyimpan tenaga yang besar menghampiri bahagian elektronik, bahagian elektronik tersebut juga akan menjadi sumber elektrostatik. Jika bahan pengalir diletakkan dalam medan itu, cas positif dan negatif akan dipindahkan dengan elektrik statik yang terhasil. Namun, jika dua bahan mempunyai sentuhan rapat, migrasi elektron akan terhasil pada sambungan tersebut. Selain itu, ESD juga boleh teraruh pada peralatan dan alat yang digunakan untuk pembuatan elektronik, sepertiPeralatan pemasangan SMT, komputer dan monitor, besi pematerian elektrik, ketuhar pematerian semula, ketuhar pematerian gelombang dan instrumen pemeriksaan.
c. ESD melalui Pengaliran
Kita sering melihat bahawa komponen elektronik mempunyai kaki atau pin logam dan apabila ia bersentuhan dengan objek yang mempunyai elektrik statik, cas akan dipindahkan dengan cepat daripada badan bercas kepada badan logam, menyebabkan komponen elektronik menjadi bermuatan elektrostatik. Sebaik sahaja komponen bermuatan elektrostatik bersentuhan dengan tanah, kerosakan ESD berkemungkinan akan berlaku.
Atribut ESD
Elektrik statik mempunyai potensi tinggi dan kuasa rendah serta voltannya boleh mencapai ratusan hingga ribuan volt, malah kadangkala lebih tinggi. Elektrik statik biasanya berfungsi selama beberapa mikrosaat dan kelembapan sangat berkait rapat dengan elektrik statik sehingga peningkatan kelembapan membantu mengurangkan kerosakan ESD. Atribut lain yang dimiliki oleh elektrik statik termasuk:
a. Menyamar
Elektrik statik biasanya gagal dikesan secara fizikal oleh manusia dan manusia tidak semestinya dapat merasai kejutan elektrik kerana hanya ESD dengan voltan 2kV ke atas yang boleh dikesan oleh manusia, yang merupakan sifat penyamaran elektrostatik. Kegagalan atau kemerosotan prestasi yang disebabkan oleh kerosakan ESD kebanyakannya tidak dapat didedahkan melainkan pemeriksaan dijalankan atau komponen digunakan secara praktikal.
b. Kerumitan
Kuasa ESD tergolong kepada cas ruang yang mempunyai ciri storan tenaga terhad. Sebagai denyutan voltan tinggi seketika, ia hanya mampu membekalkan tenaga renjatan elektrik jangka pendek kepada komponen. Walaupun elektrik statik mengandungi tenaga elektrik yang rendah, ia tidak begitu mudah untuk dinyahcas dengan selamat dan adalah kompleks untuk dikawal. ESSD (Peranti Sensitif Elektrostatik) mempunyai litar yang begitu halus sehingga analisis kegagalan sukar dilaksanakan selepas komponen elektronik mengalami kerosakan ESD.
c. Keterukan
Kegagalan berpotensi akibat ESD hanya mencetuskan perubahan parameter secara separa. Selagi ia kekal dalam julat yang munasabah, komponen yang mengalami kerosakan ESD akan melepasi pemeriksaan dengan lancar, yang akan menjadi punca kepada kegagalan awal. Kecacatan yang terhasil daripada kerosakan ESD hampir mustahil diatasi pada peringkat seterusnya. Lebih buruk lagi, ia gagal didedahkan semasa fasa pemeriksaan.
Kerosakan ESD
Sejauh industri elektronik berkenaan, produk elektronik cenderung menjadi lebih kecil dan pelbagai fungsi, keutuhan sesetengah komponen terus meningkat. Selain itu, lapisan penebat dalaman menjadi semakin nipis, wayar penyambung semakin halus, keupayaan untuk menahan voltan yang digunakan berkurangan. Sebilangan SMD (Surface Mount Devices) sensitif elektrostatik mempunyai voltan kejutan yang lebih rendah daripada voltan elektrostatik yang dapat dirasai oleh manusia. Walau bagaimanapun, voltan elektrostatik yang dijana dalam proses pembuatan, pengangkutan dan penyimpanan adalah jauh lebih tinggi daripada voltan kejutan, yang biasanya menyebabkan komponen mengalami kejutan keras atau kejutan lembut. Akhirnya, SMD akan mengalami kegagalan atau kebolehpercayaannya akan berkurangan dengan ketara.
Menurut statistik, dalam semua punca kegagalan elektronik, ESD menyumbang antara 8% hingga 33% dan kerosakan yang disebabkannya mencecah berbilion dolar AS. Oleh itu, dalam proses pemasangan SMT berteknologi tinggi, kawalan ESD yang berkesan mampu meningkatkan kecekapan pembuatan, menambah baik kualiti produk dan menjana keuntungan. Jadi, adalah sangat penting untuk melaksanakan langkah-langkah berkesan bagi mencegah ESD.
ESD akan menyebabkan kegagalan mengejut atau kegagalan terpendam pada komponen sensitif. Kegagalan mengejut, juga dipanggil kerosakan keras, boleh menyebabkan komponen kehilangan fungsi keseluruhan, menjadikan bahagian dalaman komponen mengalami kegagalan kekal atau litar terbuka. Kegagalan terpendam, juga dipanggil kerosakan lembut, boleh menyebabkan komponen merosot dari segi parameter prestasi, menjadikannya berjalan secara tidak stabil atau fungsi sebahagiannya merosot atau hilang. Dari segi kegagalan keseluruhan yang disebabkan oleh ESD, kegagalan terpendam menyumbang 60% hingga 90% manakala kegagalan mengejut menyumbang 10%, yang bermaksud kebanyakan kegagalan tergolong dalam kegagalan terpendam. Sifat kegagalan terpendam ialah kecacatan komponen sukar didedahkan melalui pemeriksaan dan sukar untuk mencari punca sebenar kegagalan. Selain itu, kerja semula dan pemprosesan melibatkan kos yang tinggi dan jangka hayat komponen juga akan dipendekkan.
Perlindungan ESD dalam Proses Pemasangan SMT
Tujuan penting perlindungan ESD semasaProses pemasangan SMTadalah untuk mengelakkan ESSD (Peranti Sensitif Elektrostatik) daripada rosak oleh elektrik statik. Prinsip asasnya ialah pengumpulan elektrostatik harus dikawal dengan berkesan di tempat di mana ESD mungkin dijana, medan elektrostatik harus dicegah daripada terbentuk, dan sumber elektrostatik harus dikawal dengan ketat. Selain itu, jumlah cas elektrostatik akhirnya harus dikurangkan dan pemantauan masa nyata, pemeriksaan serta penyelenggaraan harus dilaksanakan ke atas semua peralatan kalis elektrostatik. Perlindungan ESD terutamanya dijalankan dari segi persekitaran bengkel, kakitangan operasi, pembumian, dan peneutralan cas elektrostatik.
•Perlindungan ESD dalam Persekitaran Bengkel
a. Aplikasi Pembumian Bebas Statik
Bengkel pembuatan ialah kawasan perlindungan ESD yang sangat penting sehingga semua bahagiannya hendaklah bebas daripada elektrik statik, termasuk lantai, dinding, siling, pintu, tingkap, meja operasi, alat pembuatan dan sebagainya. Sebagai sumber elektrostatik utama, perlindungan ESD hendaklah dilaksanakan dengan baik. Langkah-langkah yang biasa digunakan termasuk penggunaan lantai PVC anti-statik, cat lantai anti-statik dan penggunaan getah.
Untuk menggunakan lantai anti-statik dengan lebih baik dan memanjangkan jangka hayatnya, beberapa langkah perlu diambil dalam kehidupan seharian. Sebagai contoh, lantai perlu dibersihkan dan dijauhkan daripada objek tajam yang boleh menyebabkan calar. Kotoran hendaklah dielakkan daripada dibawa masuk ke bengkel dan kotoran berminyak di atas lantai perlu dibersihkan tepat pada masanya.
b. Kawalan Kelembapan Relatif
Kelembapan relatif (RH) di kilang pembuatan memainkan peranan penting dalam mempengaruhi ESD, jadi ESD yang tinggi akan terhasil apabila ia gagal dikawal dengan baik, sekali gus membawa kepada kemungkinan yang lebih tinggi berlakunya kemalangan pembuatan akibat elektrik statik. Oleh itu, RH boleh dinaikkan dengan sewajarnya di bengkel pemasangan tanpa menyebabkan kemudaratan kepada produk. Selain itu, bahan dengan elektrik statik yang tinggi hendaklah diletakkan jauh dari barisan pembuatan.
c. Penggunaan Bahan Pelindung Statik
Bahan pelindung statik merujuk kepada sejenis bahan yang berupaya menghentikan penjanaan elektrik statik, menghilangkan cas elektrostatik atau menghalang ESD. Oleh itu, prestasi bahan adalah penting untuk keseluruhan sistem perlindungan ESD.
•Sistem Pembumian Elektrostatik Badan Manusia
Sistem perlindungan ESD badan terdiri daripada pakaian perlindungan ESD, gelang pergelangan tangan, kasut, stoking, topi, sarung tangan atau pelindung jari, apron, tali kaki dan sebagainya. Keseluruhan sistem mempunyai fungsi melepaskan, meneutralkan dan melindungi daripada elektrik statik. Sistem pembumian elektrostatik badan manusia sebenarnya ialah satu litar pembumian lengkap untuk menghalang pengumpulan elektrik statik, yang terdiri daripada gelang pergelangan tangan, tali kaki, kasut, pad, lantai, tikar, cabang pembumian dan cabang awam.
•Pembumian ESD
Cara asas untuk menghilangkan elektrik statik dalam proses pemasangan SMT ialah dengan segera menghilangkan elektrik statik yang dijana dalam proses pembuatan dan operasi. Pembumian merujuk kepada proses di mana peranti elektrik boleh disambungkan dengan objek yang berupaya membekalkan atau menerima sejumlah besar cas. Pembumian boleh diklasifikasikan kepada pembumian keras dan pembumian lembut. Yang pertama merujuk kepada sambungan bumi melalui impedans rendah manakala yang kedua merujuk kepada sambungan bumi melalui impedans tinggi.
•Peneutralan Cas Elektrostatik
Apabila melibatkan konduktor atau bahan semikonduktor yang menyebarkan cas, perlindungan ESD boleh dicapai melalui pembumian tetapi ia tidak berkesan pada penebat. Oleh itu, peneutralan ion harus digunakan untuk menghapuskan cas elektrostatik.
Ringkasnya, perlindungan ESD harus digunakan dalam keseluruhan proses pembuatan pemasangan SMT. Seiring dengan kemajuan berterusan teknologi elektronik hari ini, perlindungan ESD juga perlu dipertingkatkan. Sebagai satu proses yang rumit, langkah-langkah yang berbeza perlu diambil bagi menyesuaikan diri dengan keperluan yang berbeza supaya perlindungan ESD yang berkesan dapat dilaksanakan pada peranti.
Pelepasan Elektrostatik (ESD) menimbulkan risiko yang ketara kepada komponen elektronik, terutamanya semasa proses pemasangan Teknologi Lekapan Permukaan (SMT). Didorong oleh elektrik statik, ESD boleh memusnahkan elektronik secara langsung dan secara senyap, menjejaskan kebolehpercayaan dan kefungsian produk. Apabila elektronik menjadi semakin kecil dan kompleks, adalah penting untuk mengurus ESD dengan berkesan melalui persekitaran bebas statik, sistem pembumian, dan peneutralan cas.
Mengintegrasikan prosedur perlindungan ESD yang komprehensif ke dalam proses pengeluaran memastikan kualiti dan jangka hayat produk yang lebih baik. Untuk melindungi pemasangan elektronik anda daripada kecacatan yang disebabkan oleh ESD, pertimbangkan untuk mengintegrasikan langkah-langkah kukuh ini. Kepakaran kami dalam mengintegrasikan langkah berjaga-jaga ESD yang teliti dalam proses pemasangan SMT menjadikan kami rakan kongsi ideal untuk keperluan pembuatan elektronik anda. Dengan bekerjasama dengan PCBCart, anda mendapat manfaat daripada komitmen kami terhadap kualiti dan inovasi. Hubungi kami hari ini untuk menerima sebut harga yang diperibadikan dan ketahui bagaimana penyelesaian inovatif kami dapat melindungi dan meningkatkan projek elektronik anda.
Minta Sebut Harga Pemasangan SMT Tersuai Anda Sekarang
Sumber yang Berguna
•Proses Pemasangan Papan Litar Bercetak (PCBA)
•Reka Bentuk Pelesapan Haba Dalaman PCB berdasarkan Model Terma
•Petua Reka Bentuk Terma untuk PCB yang Dikawal oleh Sistem FPGA
•Reka Bentuk PCB Berkuasa Tinggi dalam Persekitaran Suhu Tinggi
•PCB Teras Teras Logam: Penyelesaian Ideal untuk Isu Terma dalam PCB dan PCBA
•Perkhidmatan Pembuatan PCB Ciri Penuh daripada PCBCart - Pelbagai pilihan Nilai Tambah
•Perkhidmatan Pemasangan PCB Lanjutan daripada PCBCart - Bermula dari 1 keping
