ไฟฟ้าสถิต (ESD: Electrostatic Discharge Training)

บทความย่อ ตอนที่ 1

มาทำความรู้จักกับไฟฟ้า แต่ละประเภท

1. ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) คือ ไฟฟ้าที่ใช้ในบ้านเรือน เช่น ใช้กับ TV, ตู้เย็น

2. ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) คือ แบตเตอรี่รถยนต์ หรือ แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ

3. ไฟฟ้าสถิต (ESD) คือ ที่ใกล้ตัวเราที่คนส่วนใหญ่รู้จักร เช่น ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า หรือ ไฟฟ้าสถิตจากร่างกายคนเป็นต้น

ไฟฟ้าสถิตเกิดจาก อนุภาคพื้นฐานในอะตอม นั่นเอง

อะตอมจะประกอบไปด้วย 3 อนุภาค คือ

วัตถุชิ้นหนึ่งๆ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากมายแต่ละอะตอมประกอบด้วย นิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วย

อนุภาคที่มีประจุบวก เรียกว่า โปรตอน

อนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เรียกว่า นิวตรอน

อนุภาคที่มีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน

=====================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 2

ประจุไฟฟ้า มี 2 ชนิด : ประจุบวก(+), ประจุลบ(-)

111

ประจุไฟฟ้าสถิตสามารถเกิดได้ด้วยวิธีใดบ้าง

1.การเสียดสี : การเสียดสีเมื่อนำวัตถุต่างชนิดที่มีความเหมาะสมกันมาถูกัน

2.การสัมผัส : การสัมผัสหรือการถ่ายเทเมื่อนำวัตถุที่มีประจุมาสัมผัสกับวัตถุที่เป็นกลาง  หรือนำวัตถุที่มีประจุทั้งคู่มาสัมผัสกัน จะเกิดการถ่ายเทประจุระหว่างวัตถุทั้งสอง  และจะหยุดการถ่ายเทเมื่อจนวัตถุทั้งสองจะมีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน

3.การเหนี่ยวนำ: การเหนี่ยวนำ วัตถุใดๆ ก็ตาม  เมื่อปรากฏมีประจุไฟฟ้าขึ้นแล้ว ส่งอำนาจไฟฟ้าออกไปเป็นบริเวณโดยรอบ  เรียกว่า  “สนามไฟฟ้าไฟฟ้าสถิต”

สสารจะประกอบประกอบด้วย อนุภาคที่เล็กที่สุดคือโมเลกุล (Molecule) ซึ่งโมเลกุลประกอบด้วย ธาตุต่างๆ ที่มารวมตัวกันแล้วมีคุณสมบัติแตกต่างไปจากธาตุเดิม ธาตุประกอบด้วย อะตอม (Atom) ซึ่งเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุแต่ยังคงมีคุณสมบัติของธาตุนั้นๆ อยู่ อะตอมประกอบด้วยนิวตรอน (Neutron) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นกลางทางไฟฟ้าโปรตรอน(Protron) และอิเลคตรอน (Electron) โดยนิวตรอนและโปรตรอนจะรวมตัวกันอยู่ตรงกลางของอะตอม โดยมีอิเลคตรอนวิ่งอยู่รอบนอกอิเลคตรอน ที่อยู่วงนอกสุด (Valence Shell) เราเรียกว่าวาเลนซ์อิเลคตรอน (Valence Electron) อะตอมจะกลายเป็นประจุลบ (NegativeCharge) เมื่อรับอิเลคตรอนเพิ่มเข้ามา และจะกลายเป็นประจุบวก (Positive Charge) เมื่อสูญเสียอิเลคตรอนไป

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับ วัตถุชิ้นหนึ่งๆ ประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากมาย แต่ละอะตอมประกอบด้วย นิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วย

– อนุภาคที่มีประจุบวก เรียกว่า โปรตอน
– อนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า เรียกว่า นิวตรอน
– อนุภาคที่มีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน

========================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 3

การเกิดเพลิงไหม้จะต้องมีองค์ประกอบหลัก 3 อย่าง คือ

เชื้อเพลิง

ประกายไฟ/ความร้อน

ออกซิเจน

การป้องกันการระเบิดในสถานที่ที่มีไอระเหยของสารไวไฟรั่วไหลอยู่เสมอเราจะต้องหลีกเลี่ยงการเกิดประกายไฟหรือความร้อนสูง และประกายไฟจากการสปาร์กของประจุไฟฟ้าสถิตก็เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดเพลิงไหม้ขึ้นได้ เพื่อให้เข้าใจสถานการณ์ที่จะทำให้เกิดประกายไฟอันตรายจากไฟฟ้าสถิตย์ เราจะต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆที่สำคัญ ดังนี้
การสะสมของประจุ (Accumulation of Charge)

ความสามารถในการนำไฟฟ้าของน้ำมันเชื้อเพลิง พิจารณาจากค่าความนำ
(Conductivity) ซึ่งมีหน่วยเป็น picoSiemens/meter (ps/m) ตัวอย่างเช่นน้ำมันดีเซลมีค่าความนำประมาณ 25 ps/m จะสามารถสะสมประจุไฟฟ้าได้มาก ดังนั้นการถ่ายเทน้ำมันผ่านท่อ จึงจำเป็นต้องใช้อัตราการไหลต่ำเพื่อป้องกันการเหนี่ยวนำประจุไฟฟ้าให้เกิดประจุไฟฟ้าตรงข้ามขึ้นบนท่อจะอาจทำให้เกิดความเสี่ยงในการเกิดสปาร์กไปยังโครงสร้างที่เป็นตัวนำไฟฟ้าอื่นที่เข้ามาใกล้

5555

==========================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 4

การป้องกันการสปาร์กจากประจุไฟฟ้าสถิตย์สามารถทำได้โดย

– แสดงวัตถุที่มีประจุและไม่มีประจุที่แยกจากพื้นดิน

212

– แสดงการ Bonding ที่ทำให้วัตถุทั้งสองมีประจุไฟฟ้าสถิตเท่ากัน

444444

– แสดงการ Grounding ทำให้วัตถุทั้งสองไม่มีประจุไฟฟ้าสถิตย์

33333

=========================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 5

ตัวอย่างการสลายไฟฟ้าสถิตลงกราวด์ ในรูปแบบของสายกราวด์ กับ IONIZER

ขอยกตัวอย่าง การใช้สายกราวด์ ต่อ กับ การใช้ Ionizer ซึ่งสองชนิดนี้ท่านต้องเข้าใจก่อน วัสดุชนิดใดควรที่จะต่อสายกราวด์หรือวัสดุชนิดใด ต้องใช้ Ionizer มาสลายประจุไฟฟ้าสถิต

การใช้ Ionizer คือ วัสดุชนิดนั้นต้องเป็น ฉนวน เพราะหลักการของฉนวนด้านไฟฟ้า ฉนวนจะไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้าใหลผ่านได้ หรือ อาจจะกล่าวอีกในนึ่งว่า ฉนวนเป็นตัวนำที่ไม่ดี

 

การต่อสายกราวด์ สามารถนำไปต่อวัสดุนั้นที่เป็นตัวนำที่ดี เช่น การ Bonding โครงของเครื่องจักร หรือ Fixture สเตนเลสเป็นต้น ซึ่งไม่จำเป็นต้องติดตั้ง Ionizer ก็ได้จะทำให้เพิ่มงบในการป้องกันไฟฟ้าสถิตตามมาด้วย

การสลายประจุไฟฟ้าสถิต

==========================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 6

จะพบคำถามบ่อย รถเข็นต้องต่อโซ่หรือเปล่า คำตอบก็คือ ต้องต่อ อ้างอิงจาก มาตราฐานข้อที่ 8.1

8.1 Grounding / Equipotential Bonding Systems
Grounding / Equipotential Bonding Systems shall be used to ensure that ESDS items, personnel and any other conductors that come into contact with ESDS items (e.g., mobile equipment) are at the same electrical potential. An implementing process shall be selected from Table 1.

Chain

=========================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 7

EPA ย่อมาจาก ESD PROTECT AREA คือพื้นที่ที่เรากำหนดเป็นพื้นที่กำหนดหรือป้องกันไฟฟ้าสถิต นั่นเอง ซึ่งส่วนใหญ่จะมีอะไรบ้างโดยคร่าวๆๆ แต่ถ้าอ้างอิงมาตราฐาน ANSI/ESD จะมีรายละเอียดมากว่านี้ ควบคุมมากกว่านี้ เช่นกัน

ตัวอย่างคร่าวๆ เพื่อให้ได้รู้จักรในเบื้องต้น

EPA

==========================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 8

สายรัดข้อมือ Wrist Strap ที่เราทราบกันดีว่าจะมีความต้านทาน 1M Ohm เรามาดูกันว่าภายในสายมีอะไรต่ออยู่ที่หัวสเน็ปต่อกับสายวิสแบนส์กันครับ

เฉลย: รูปด้านล่างนี้เอง

ยยยยยย

==========================================================================================

บทความย่อ ตอนที่ 9

คำถาม: พนักงานนั่งทำงาน แต่งกายใส่ Garment, ESD Glove และ ใส่รองเท้า ESD จำเป็นต้องใส่สาย Wrist Strap หรือเปล่า

คำตอบ: ต้องนั่งทำงานที่โต๊ะในพื้นที่ EPA ต้องเสียบสาย Wrist Strap ตามข้อกำหนด 8.2 Personnel Grounding

8.2 Personnel Grounding
All personnel shall be bonded or electrically connected to the grounding / equipotential bonding system when handling ESDS items. The personnel grounding method(s) shall be selected from Table 2.
When personnel are seated at ESD protective workstations, they shall be connected to the grounding / equipotential bonding system via a wrist strap.

==========================================

บทความย่อ ตอนที่ 10

Surface Resistance (More Detail please refer to ESD Tips)

The Surface Resistance Meter Kit (or its Meter) is referenced and designed to be used to make measurements in accordance with the test procedures in:

  • Compliance Verification – ESD TR53 – Resistance Measurements
  • Worksurfaces – ANSI/ESD S4.1 Worksurfaces
  • Floors – ANSI/ESD S7.1- Resistive Characterization of Materials Floor Materials
  • Foot Grounders – ESD SP9.2 – Foot Grounders Resistive Characterization
  • Garments – ANSI/ESD STM2.1 Garments
  • Seating – ANSI/ESD STM12.1- Seating – Resistive Measurement
  • Floor/Footwear – ANSI/ESD STM97.1 – Floor Materials and Footwear- Resistance Measurement in Combination with a Person

“A Compliance Verification Plan shall be established to ensure the Organization’s fulfillment of the technical requirements of the ESD Control Program Plan. Process monitoring (measurements) shall be conducted in accordance with a Compliance Verification Plan that identifies the technical requirements to be verified, the measurement limits and the frequency at which those verifications shall occur. The Compliance Verification Plan shall document the test methods and equipment used for process monitoring and measurements. If the test methods used by the Organization differ from any of the standards referenced in this document, then there must be a tailoring statement that is documented as part of the ESD Control Program Plan. Compliance verification records shall be established and maintained to provide evidence of conformity to the technical requirements.

The test equipment selected shall be capable of making the measurements defined in the Compliance Verification Plan.” (ANSI/ESD S20.20 section 7.3)

Reference Literature

In addition to those noted above:

ANSI/ESD S20.20 – Development of ESD Control Program

ESD ADV1.0 – Glossary of Terms ANSI/ESD S6.1 Grounding

Field Meter (More Detail please refer to ESD Tips)

Charger (More Detail please refer to ESD Tips)

EM eye (More Detail please refer to ESD Tips)

ESD event measurement- offers same performance as the 3M™ EM Aware ESD Monitor

And the 3M™ ESD Pro ESD Event Indicator

  1. Highly sensitive ESD event measurements
  2. CDM mode-rejection of non-ESD EMI events

     iii. Full characterization for ESD event strength

  1. Threshold setting
  2. Data logging

The base unit is never obsolete as each sensor carries its own software.

Target Market Segments

  • Printed circuit board manufacturing (contract manufacturers)
  • Hard disk drive manufacturers of final drive assembly, heads and disk media
  • Defense/aerospace
  • Medical equipment manufacturing
  • Companies that install and manage mobile phone towers
  • Design and maintenance engineers interested in RF measurements
  • Semi-conductor

Ground Pro (More Detail please refer to ESD Tips)

ESD Tester (Check Wrist Strap and ESD Shoes)

 

ESDA:  ANSI/ESD STD Lists

ANSI/ESD S1.1-2006 – Wrist Straps
ESD STM2.1-1997 – Garments
ANSI/ESD STM3.1-2006 – Ionization
ESD DSP3.3-2012 – Periodic Verification of Air Ionizers
ESD DSP3.4-2012 – Periodic Verification of Air Ionizers Using a Small Test Fixture
ANSI/ESD S4.1-2006 – Worksurfaces – Resistance Measurements
ANSI/ESD STM4.2-2012 – ESD Protective Worksurfaces – Charge Dissipation Characteristics
ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2012 – Human Body Model (HBM) – Component Level
ESD DSTM5.2-2012 – Machine Model (MM) – Component Level
ESD DSP5.2.1-2012 – Machine Model (MM) Alternative Test Method: Supply Pin Ganging – Component Level
ESD DSP5.2.2-2012 – Machine Model (MM) Alternative Test Method: Split Signal Pin – Component Level
ANSI/ESD S5.3.1-2009 – Charged Device Model (CDM) – Component Level
ANSI/ESD SP5.3.2-2008 – Socketed Device (SDM) – Component Level
ANSI/ESD STM5.5.1-2008 – Transmission Line Pulse (TLP) – Component Level
ANSI/ESD SP5.5.2-2007 – Very Fast Transmission Line Pulse (VF-TLP) – Component Level
ANSI/ESD SP5.6-2009 – Human Metal Model (HMM) – Component Level
ANSI/ESD S6.1-2009 – Grounding
ANSI/ESD S7.1-2005 – Floor Materials – Characterization of Materials
ESD DS8.1-2012 – Symbols – ESD Awareness
ANSI/ESD STM9.1-2006 – Footwear – Resistive Characterizations (not to include heel straps and toe grounders)
ESD SP9.2-2003 – Footwear – Foot Grounders Resistive Characterization (not to include static control shoes)
ANSI/ESD SP10.1-2007 – Automated Handling Equipment (AHE)
ANSI/ESD STM11.11-2006 – Surface Resistance Measurement of Static Dissipative Planar Materials
ANSI/ESD STM11.12-2007 – Volume Resistance Measurements of Static Dissipative Planar Materials
ANSI/ESD STM11.13-2004 – Two-Point Resistance Measurement
ANSI/ESD STM11.31-2012 – Bags
ANSI/ESD STM12.1-2006 – Seating – Resistive Measurement
ESD STM13.1-2000 – Electrical Soldering/Desoldering Hand Tools
ESD DSP14.1-2012 – System Level Electrostatic Discharge (ESD) Simulator Verification
ANSI/ESD SP15.1-2011 – In-Use Resistance Testing of Gloves and Finger Cots
ANSI/ESD S20.20-2007 – Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equipment (Excluding Electrically Initiated Explosive Devices)
ANSI/ESD STM97.1-2006 – Floor Materials and Footwear – Resistance Measurement in Combination with a Person
ANSI/ESD STM97.2-2006 – Floor Materials and Footwear – Voltage Measurement in Combination with a Person
ANSI/ESD S541-2008 – Packaging Materials for ESD Sensitive Items
ESD ADV1.0-2012 – Glossary of Terms
ESD ADV11.2-1995 – Triboelectric Charge Accumulation Testing
ESD ADV53.1-1995 – ESD Protective Workstations
ESD TR1.0-01-01 – Survey of Constant (Continuous) Monitors for Wrist Straps
ESD TR2.0-01-00 – Consideration for Developing ESD Garment Specifications
ESD TR2.0-02-00 – Static Electricity Hazards of Triboelectrically Charged Garments
ESD TR3.0-01-02 – Alternate Techniques for Measuring Ionizer Offset Voltage and Discharge Time
ESD TR3.0-02-05 – Selection and Acceptance of Air Ionizers
ESD TR4.0-01-02 – Survey of Worksurfaces and Grounding Mechanisms
ESD JTR001-01-12 – ESD Association Technical Report User Guide of ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 Human Body Model Testing of Integrated Circuits
ESD TR5.2-01-01 – Machine Model (MM) Electrostatic Discharge (ESD) Investigation-Reduction in Pulse Number and Delay Time
ESD TR5.3.2-01-00 – Socket Device Model (SDM) Tester
ESD TR5.4-01-00 – Transient Induced Latch-up (TLU)
ESD TR5.4-02-08 – Determination of CMOS Latch-up Susceptibility – Transient Latch-up – Technical Report No 2
ESD TR5.4-03-11 – Transient Latch-up Testing – Component Level – Supply Transient Stimulation
ESD TR5.5-01-2008 – Transmission Line Pulse (TLP)
ESD TR5.5-02-2008 – Transmission Line Pulse Round Robin
ESD TR5.6-01-09 – Human Metal Model (HMM)
ESD TR7.0-01-11 – Static Protective Floor Materials
ESD TR10.0-01-02 – Measurement and ESD Control Issues for Automated Equipment Handling of ESD Sensitive Devices below 100 Volts
ESD TR13.0-01-99 – EOS Safe Soldering Iron Requirements
ESD TR14.0-01-00 – Calculation of Uncertainty Associated with Measurement of Electrostatic Discharge (ESD) Current
ESD TR15.0-01-99 – ESD Glove and Finger Cots
ESD TR18.01-01-11 – ESD Electronic Design Automation Checks
ESD TR53-01-06 – Compliance Verification of ESD Protective Equipment and Materials

 

หลักสูตรอบรมไฟฟ้าสถิต:

cccc

 

 

อาจารย์ ปิติศักดิ์ ลิ้มไทย

Mobile: +66 80 5634168
ESDConsultantDevelopment@gmail.com

13,082 total views, 40 views today