1. Bảo vệ tĩnh điện cho sản phẩm điện tử
Sự tích tụ điện tích trên bề mặt các vật thể, hay còn gọi là điện hóa, xảy ra do sự tiếp xúc và tách rời giữa các vật thể (như ma sát, bóc tách, xé rách và va chạm trong quá trình xử lý) hoặc do sự cảm ứng của trường điện, dẫn đến sự khuếch tán, chuyển giao và di chuyển của các hạt mang điện bên trong hoặc giữa các vật thể.
Sự điện hóa như vậy có thể thu hút các hạt bụi mịn mang điện tích trái dấu trong không khí, làm giảm hiệu suất cách điện, gây ăn mòn cấu trúc hoặc hư hỏng cho các linh kiện điện tử nhạy cảm với tĩnh điện. Dưới các điều kiện bên ngoài thích hợp, các điện tích tích tụ sẽ tạo ra hiện tượng phóng tĩnh điện (ESD), dẫn đến sự phá vỡ cục bộ hoặc hư hỏng cho các linh kiện. Trong những trường hợp nghiêm trọng, nó có thể kích hoạt cháy nổ. Đã có báo cáo về các vụ tai nạn nổ do tĩnh điện trong quá trình bảo trì các mạch tích hợp bán dẫn trên các công tắc điều khiển chương trình.
Đáng chú ý, hư hỏng cấu trúc và suy giảm hiệu suất của các linh kiện điện tử do tĩnh điện gây ra là những nguy cơ tiềm ẩn lâu dài, thường gây hại hơn cả cháy nổ. Những khiếm khuyết như vậy rất khó phát hiện, dẫn đến các sự cố ngẫu nhiên, và dễ bị nhầm lẫn với các nguyên nhân hỏng hóc khác.
Với việc ứng dụng rộng rãi các vật liệu polymer, các hiện tượng tĩnh điện trong sản phẩm điện tử đã trở nên ngày càng nghiêm trọng. Trong khi đó, các linh kiện điện tử đang trở nên nhỏ hơn và gọn gàng hơn, làm tăng đáng kể các rủi ro tĩnh điện. Ngành sản xuất vi mạch ở nước ngoài đã áp dụng rộng rãi công nghệ chế biến 0.8–1.0μm, trong khi Trung Quốc đã đạt độ chính xác 2–3μm. Việc chế biến siêu tinh vi và cấu trúc thu nhỏ khiến sản phẩm dễ bị tổn thương bởi tĩnh điện.
Bảo vệ tĩnh điện cho sản phẩm điện tử có những đặc điểm nổi bật:
- Các công nghệ chế biến siêu tinh vi và siêu mỏng cùng với cấu trúc thu nhỏ khiến các linh kiện nhạy cảm hơn nhiều với ESD so với các ngành khác. Ngay cả điện áp phóng tĩnh điện dưới 20V cũng có thể gây hư hỏng cho các linh kiện điện tử.
- Các thiết bị nhạy cảm với tĩnh điện bao gồm các linh kiện bán dẫn rời, mạch tích hợp, mạch phim dày và mỏng, điện trở, tụ điện và tinh thể piezoelectric đóng vai trò là lõi của thiết bị điện tử. Do đó, bảo vệ tĩnh điện bao phủ gần như tất cả các lĩnh vực kỹ thuật của sản phẩm điện tử, đặc biệt là các thiết bị điện tử gọn nhẹ, tần số cao và mật độ cao.
- Bảo vệ tĩnh điện là một dự án hệ thống bao gồm sản xuất, lắp ráp, xử lý, kiểm tra, bảo trì, đóng gói, vận chuyển, lưu trữ và ứng dụng. Làm việc theo chế độ liên kết chuỗi, bất kỳ sự sơ suất nào trong một liên kết sẽ gây ra sự thất bại trong bảo vệ tổng thể. Nó cũng liên quan chặt chẽ đến môi trường hoạt động (cơ sở, độ ẩm không khí, sàn nhà, bàn làm việc, thiết bị và công cụ) và trang bị bảo vệ cá nhân (quần áo, mũ, giày, găng tay và dây đeo cổ tay). Bất kỳ sự bỏ sót nào sẽ làm giảm hiệu quả của bảo vệ tĩnh điện.
Các tiêu chuẩn hệ thống tương ứng có thể được xây dựng dựa trên các đặc điểm trên. Khuyến nghị tiêu chuẩn hóa toàn diện để phối hợp tất cả các thông số liên quan từ góc độ hệ thống, để công việc chống tĩnh điện ở mọi liên kết có thể được tiêu chuẩn hóa và quản lý một cách có trật tự.
Mỹ đã bắt đầu kiểm soát tĩnh điện cho sản xuất điện tử quân sự vào những năm 1970, và phát hành các tiêu chuẩn chính thức khoảng 10 năm sau đó. Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) đã phát hành các tiêu chuẩn chống tĩnh điện liên tiếp từ đầu những năm 1980. So với đó, hệ thống tiêu chuẩn chống tĩnh điện trong nước của Trung Quốc vẫn đang ở giai đoạn đầu. Mặc dù các nền tảng cơ bản đã được thiết lập, nhưng vẫn còn một khoảng cách lớn trong các tiêu chuẩn hỗ trợ hoàn chỉnh và việc thực hiện quy mô lớn.
2. Tổng quan về việc xây dựng tiêu chuẩn chống tĩnh điện IEC
Ít nhất năm ủy ban và tiểu ủy ban kỹ thuật của IEC đang tham gia vào các công nghệ bảo vệ tĩnh điện, đã xây dựng các tiêu chuẩn và dự thảo quy định liên quan. Công việc của họ được tóm tắt như sau:
IEC/TC65 Đo lường và Kiểm soát Quy trình Công nghiệp
Năm 1984, TC65 đã phát hành IEC 801-2 Khả năng tương thích điện từ cho Thiết bị Đo lường và Kiểm soát Quy trình Công nghiệp - Phần 2: Các yêu cầu về phóng tĩnh điện, được áp dụng tương đương như tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc GB/T 13926.2-92. Tiêu chuẩn này đã được sửa đổi hoàn toàn vào tháng 4 năm 1991, với phiên bản thứ hai hiện đang có hiệu lực.
Nó quy định các cấp độ nghiêm trọng và phương pháp thử nghiệm cho việc thử nghiệm độ nhạy với ESD của các thiết bị đo lường và kiểm soát công nghiệp đối với các phóng điện do tiếp xúc của con người hoặc các vật thể gần đó, nhằm đánh giá khả năng chịu đựng tĩnh điện của các thiết bị công nghiệp.
Phiên bản đầu tiên đã định nghĩa 4 cấp độ nghiêm trọng tương ứng với các điện áp thử nghiệm là 2kV, 4kV, 8kV và 15kV. Phiên bản sửa đổi thứ hai đã mở rộng lên 5 cấp độ, cung cấp các dãy điện áp riêng biệt cho phóng điện tiếp xúc và phóng điện không khí. Các điện áp phóng điện tiếp xúc là 2kV, 4kV, 6kV, 8kV và X kV, trong khi các điện áp phóng điện không khí bao gồm 2kV, 4kV, 8kV, 15kV và X kV.
