1. الحماية الكهروستاتيكية للمنتجات الإلكترونية
تحدث تراكم الشحنات على أسطح الأجسام، أي الكهربة، نتيجة لفصل الاتصال بين الأجسام (مثل الاحتكاك، التقشير، التمزق والتصادم أثناء المناولة) أو تحريض المجال الكهربائي، مما يؤدي إلى انتشار ونقل وهجرة الجسيمات المشحونة داخل أو بين الأجسام.
قد تجذب هذه الكهربة جزيئات الغبار الدقيقة ذات الشحنات المعاكسة في الهواء، مما يقلل من أداء العزل، ويسبب تآكلًا هيكليًا أو تلفًا للمكونات الإلكترونية الحساسة للكهربة الساكنة. تحت ظروف خارجية مناسبة، ستولد الشحنات المتراكمة تفريغًا كهروستاتيكيًا (ESD)، مما يؤدي إلى انهيار محلي أو تلف للمكونات. في الحالات الشديدة، قد يؤدي ذلك إلى اندلاع حرائق وانفجارات. وقد تم الإبلاغ عن حوادث انفجار ناجمة عن الكهرباء الساكنة أثناء صيانة الدوائر المتكاملة للموصلات شبه الموصلة على المفاتيح التي تتحكم بها البرامج.
من الجدير بالذكر أن الأضرار الهيكلية وتدهور الأداء للمكونات الإلكترونية الناتجة عن الكهرباء الساكنة تشكل مخاطر طويلة الأمد محتملة، وغالبًا ما تكون أكثر ضررًا من الحرائق والانفجارات. هذه العيوب يصعب اكتشافها، مما يؤدي إلى فشل عشوائي، وغالبًا ما يتم الخلط بينها وبين أسباب فشل أخرى.
مع الانتشار الواسع لتطبيق المواد البوليمرية، أصبحت الظواهر الساكنة في المنتجات الإلكترونية أكثر خطورة. وفي الوقت نفسه، تصبح المكونات الإلكترونية أصغر وأكثر كثافة، مما يزيد بشكل كبير من مخاطر الكهرباء الساكنة. لقد اعتمدت صناعة الدوائر الدقيقة في الخارج على تقنية معالجة تتراوح بين 0.8 إلى 1.0 ميكرون، بينما وصلت الصين إلى دقة تتراوح بين 2 إلى 3 ميكرون. تجعل المعالجة فائقة الدقة والهياكل المصغرة المنتجات عرضة بشدة للتلف الناتج عن الكهرباء الساكنة.
تتميز الحماية الكهروستاتيكية للمنتجات الإلكترونية بخصائص مميزة:
- تجعل تقنيات المعالجة فائقة الدقة والرقيقة والهياكل المصغرة المكونات أكثر حساسية للتفريغ الكهروستاتيكي مقارنة بالصناعات الأخرى. حتى جهد التفريغ الكهروستاتيكي الذي يقل عن 20 فولت يمكن أن يتسبب في تلف المكونات الإلكترونية.
- تعمل الأجهزة الحساسة للكهرباء الساكنة بما في ذلك أشباه الموصلات المنفصلة، والدوائر المتكاملة، والدوائر السميكة والرقيقة، والمقاومات، والمكثفات، والبلورات الكهروضغطية كجوهر المعدات الإلكترونية. لذلك، تغطي الحماية الكهروستاتيكية تقريبًا جميع المجالات التقنية للمنتجات الإلكترونية، خاصة الأجهزة الإلكترونية المدمجة وعالية التردد والكثافة.
- تعتبر الحماية الكهروستاتيكية مشروعًا منهجيًا يغطي التصنيع، والتجميع، والمناولة، والفحص، والاختبار، والصيانة، والتغليف، والنقل، والتخزين، والتطبيق. يعمل في وضع ربط تسلسلي، وأي إهمال في حلقة واحدة سيؤدي إلى فشل الحماية العامة. كما أنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببيئات التشغيل (المرافق، ورطوبة الهواء، والأرضيات، وطاولات العمل، والمعدات والأدوات) ومعدات الحماية الشخصية (الملابس، والقبعات، والأحذية، والقفازات، وأشرطة المعصم). أي إغفال سيؤثر على فعالية الحماية الكهروستاتيكية.
يمكن صياغة معايير منهجية مناسبة وفقًا للخصائص المذكورة أعلاه. يُوصى بالتوحيد الشامل لتنسيق جميع المواصفات ذات الصلة من منظور منهجي، بحيث يمكن توحيد وإدارة العمل المضاد للكهرباء الساكنة في كل حلقة بشكل منظم.
بدأت الولايات المتحدة السيطرة على الكهرباء الساكنة للإنتاج الإلكتروني العسكري في السبعينيات، وأصدرت معايير رسمية حوالي 10 سنوات لاحقًا. أصدرت اللجنة الدولية الكهروتقنية (IEC) معايير مضادة للكهرباء الساكنة متتالية منذ أوائل الثمانينيات. بالمقارنة، لا يزال نظام المعايير المضادة للكهرباء الساكنة المحلي في الصين في المرحلة الأولية. على الرغم من وجود الأسس الأساسية، لا يزال هناك فجوة كبيرة في المعايير الداعمة الكاملة والتنفيذ الشامل.
2. نظرة عامة على صياغة معايير IEC لمكافحة الكهرباء الساكنة
تشارك خمسة لجان فنية فرعية على الأقل من IEC في تقنيات الحماية الكهروستاتيكية، وقد وضعت معايير ومواصفات مسودة ذات صلة. يتم تلخيص عملهم على النحو التالي:
IEC/TC65 قياس العمليات الصناعية والتحكم
في عام 1984، أصدرت TC65 معيار IEC 801-2 التوافق الكهرومغناطيسي لمعدات قياس وتحكم العمليات الصناعية - الجزء 2: متطلبات التفريغ الكهروستاتيكي، الذي تم اعتماده بشكل مكافئ كمعيار وطني صيني GB/T 13926.2-92. تم مراجعة المعيار بالكامل في أبريل 1991، مع إصدار الطبعة الثانية التي سارية حاليًا.
يحدد درجات الشدة وطرق الاختبار لاختبار حساسية ESD للأجهزة الصناعية لقياس والتحكم ضد التفريغات الناتجة عن الاتصال البشري أو الأجسام القريبة، لتقييم تحمل الكهرباء الساكنة للأجهزة الصناعية.
عرفت الطبعة الأولى 4 درجات شدة تتوافق مع جهود اختبار تبلغ 2kV، 4kV، 8kV و15kV. وسعت الطبعة الثانية المعدلة إلى 5 درجات، مقدمة سلاسل جهد منفصلة لتفريغ الاتصال وتفريغ الهواء. جهود تفريغ الاتصال هي 2kV، 4kV، 6kV، 8kV وX kV، بينما تشمل جهود تفريغ الهواء 2kV، 4kV، 8kV، 15kV وX kV.
