Tại sao phải chống tĩnh điện cho nhà máy sản xuất?

Chúng ta thường nghe nhiều đến việc “chống tĩnh điện” nhưng tĩnh điện là gì thì ít ai biết rõ. Tĩnh điện là hiện tượng mất cân bằng điện tích trên bề mặt của một vật liệu. Điện tích sẽ được lưu giữ ở đó cho đến khi nó có thể truyền đi nơi khác thông qua một dòng điện hoặc sự phóng điện.

Tĩnh điện thường xảy ra khi ma sát, áp lực , tiếp xúc hoặc có sự tách rời. Kết quả của tĩnh điện chính là hiện tương giật nhẹ khi tiếp xúc với vật bằng kim loại sau khi 1 trong 4 hoạt động trên diễn ra.

Tĩnh điện là hiện tượng mất cân bằng điện tích

Trong cuộc sống chúng ta ít để ý đến tĩnh điện, nhưng trong sản xuất tĩnh điện gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng, năng suất. Tác hại của tĩnh điện là:

  • Gây ra hiện tượng bám dính: Hút các vật thể vào bề mặt của vật mang tĩnh điện. Hiện tượng này ảnh hưởng đến quá trình sản xuất in ấn, lắp ráp, sản xuất linh kiện điện tử, sản xuất thực phẩm, dược phẩm…
  • Gây ra hiện tượng phóng điện: Làm hư hỏng linh kiện, thiết bị, máy móc, điện tử, nhất là những vụ hỏa hoạn trong ngành công nghiệp xăng dầu, gas…

Chính vì tác hại nói trên của tĩnh điện mà trong sản xuất cần sử dụng các biện pháp chống tĩnh điện cũng như tuân thủ nguyên tắc phòng chống tĩnh điện.

1. Nối đất.
Nối đất là phương pháp tối quan trọng trong kiểm soát chống tĩnh điện do đó nó phải được xác định rõ ràng và được đánh giá thường xuyên.
Nối đất là phương pháp chống tĩnh điện cho thiết bị và con người, đưa về cùng mức điện áp. Tất cả vật liệu dẫn điện và truyền dẫn tĩnh điện bao gồm cả con người phải được kết nối với nhau và kết nối tới đất và tạo nên sự cân bằng điện thế giữa các thành phần và con người. Vật liệu cách điện không thể truyền được tĩnh điện phát sinh qua hình thức nối đất.
Tiêu chuẩn ANSI/ESD S6.1: về nối đất của ESDA khuyến cáo với hai bước xây dựng hệ thống nối đất trong nhà máy.
Bước đầu tiên là nối đất tất cả các thành phần trong bao gồm cả con người ( bàn thao tác, thiết bị….) với cùng một “điểm nối đất”( common point ground) . Điểm nối đất được định nghĩa là một hệ thống hoặc một phương pháp kết nối hai hoặc nhiều dây nối đất với cùng mức điện thế.
Tiêu chuẩn ANSI/ESD S8.1: Quy định hình dạng của điểm nối đất như hình 1
Bước thứ hai : (kết nối common point ground) tới hệ thống dây nối đất của hệ thống điện ( AC ground) hoặc dây thứ 3 ( dây màu xanh) của hệ thống nối đất. Họ ưu tiên kết nối với dây đất của hệ thống điện hơn vì thông thường các thiết bị trong khu vực thao tác được kết nối với hệ thống điện ( AC ground) nên các thành phần sẽ có cùng mức điện thế.

2. Kiểm soát tĩnh điện cho người.
Con người là yếu tố hàng đầu sinh ra tĩnh điện. Đơn giản như hoạt động đi lại hoặc di chuyển trong quá trình sửa chữa một bản mạch cũng tạo ra mức tĩnh điện vào ngàn volt. Nếu không được kiểm soát đúng cách. Tĩnh điện phát sinh có thể phóng vào thiết bị nhạy cảm tĩnh điện ( dạng phóng tĩnh điện theo mô hình HBM). Ngay cả trong quá trình lắp ráp và test với mức độ tự động hóa rất cao thì con người vẫn tiếp xúc với ESDS ở: nhà xưởng, sửa chữa, phòng lab, vận chuyển.Do đó các chương trình kiểm soát chống tĩnh điện thường tập trung vào kiểm soát tĩnh điện và phóng tĩnh điện từ con người.

2.1 Thảm, sàn chống tĩnh điện,giày.
Phương pháp nối đất thứ hai là sử dụng hệ thống: Sàn/ Footwear để truyền tĩnh điện và giảm mức tĩnh điện do con người tạo ra. Sử dụng sàn ESD/ Giầy, vòng đeo chân chống tĩnh điện là cần thiết cho khu vực có con người di chuyển. Ngoài ra sàn chống tĩnh điện còn làm giảm mức phát sinh tĩnh điện cũng như truyền tĩnh điện của ghế, thiết bị di động. Tuy nhiêu yêu cầu bắt buộc là các thành phần phải truyền dẫn được tĩnh điện, bánh xe phải được làm bằng vật liệu dẫn điện hoặc truyền dẫn tĩnh điện.
Hệ thống nối đất cho người bao gồm con người, giầy, sàn phải đảm bảo gióng như hệ thống nối đất thông qua vòng đeo tay (nhỏ hơn 35 Mohm) và mức phát sinh tĩnh điện không vượt quá 100 Volt ( ANSI/ESD STM 97.2).
2.2 Quần áo
Quần áo được xem như một thành phần cần kiểm soát chống tĩnh điện trong khu vực kiểm soát ESD. Đặc biệt là phòng sạch và môi trường có độ ẩm thấp. Vật liệu làm quần áo thường bằng loại vải tổng hợp, sẽ phát ính tĩnh điện và có thể phóng tĩnh điện tới tới các linh kiện ESDS hoặc điện trường xung quanh chúng sẽ gây ra hiện tượng cảm ứng. Quần áo chống tĩnh điện sẽ làm nén hoặc suy giảm điện trường của quần áo thông thường. Theo tiêu chuẩn ANSI/ESD S20.20 và tiêu chuẩn quần áo ANSI/ESD STM 2.1, quần áo ESD được chia làm ba loại:

  • Loại 1:Quần áo được kiểm soát tĩnh điện nhưng không nối đất. Tuy nhiên tĩnh điện sinh ra trên quần áo sẽ tích tụ và là nguồn phát sinh tĩnh điện.
  • Loại 2: Quần áo được nối đất, khi được kết nối với hệ thống nối đất nó sẽ cung cấp một mức nén điện áp lớn hơn của quần áo nền bên dưới.
  • Loại 3: Quần áo chống tĩnh điện được nối đất thông qua tiếp xúc với da của con người ( được nối đất thông qua hệ thống nối đất). Yêu cầu tổng điện trở bao gồm con người và quần áo, điểm nối đất có tổng điện trở nhỏ hơn 35Mohm.

2.3 Bàn thao tác và khu vực thao tác.
Một khu vực kiểm soát về tĩnh điện là khu cực mà các thiết bị và vật liệu được thiết lập để giảm tối đa khả năng xảy ra hiện tượng ESD đói vối với ESDS. Nó có thể là một khu vực độc lập như nhà kho, khu vực lắp ráp hoặc cũng có thể là một vị trí như khoang máy tính trong các máy bay thương mại. Yếu tố chính để kiểm soát tĩnh điện ở đây là tạo ra các bề mặt truyền dẫn tĩnh điện, nối đất cho người, sử dụng các điểm nối đất và sử dụng các ký hiệu. Như hình bên dưới.

image004.png

3. Thiết bị, máy tự động, dụng cụ.
Mặc dù nguồn tạo tĩnh điện chính là con người, tuy nhiên các máy móc tự động và máy test cũng có thể gây ra những vấn đề về ESD. Vú dụ, Một linh kiện ESDS phát sinh tĩnh điện khi trượt trên máy cấp linh kiện ( Part feeder). Nếu linh kiện đó kết nối với chân cắm hoặc một bề mặt dẫn điện, có thể xảy ra hiện tượng phóng tĩnh điện từ thiết bị ( CDM). Nếu nạp tĩnh điện đối với ESDS là không tránh khỏi, nên sử dụng các thiết bị khử tĩnh điện để giảm sự tích tụ tĩnh điện. Ngoài ra, các dụng cụ, băng dính, hóa chất cũng nên cân nhắc sử dụng các sản phẩm ESD.
Các thiết bị tự động được nối đất qua dây thứ 3 của hệ thống điện để giảm ảnh hưởng của hiện tượng ngắn dòng. Các dụng cụ điện như kìm, kéo, nhíp sẽ được nối đất gián tiếp qua mặt bàn làm việc, người thao tác được nối đất.
3.1 Găng tay và bao ngón
Đảm bảo rằng công nhân cầm nắm trực tiếp các linh kiện ESDS phải sử dụng găng tay và bao ngón bằng vật liệu truyền dẫn tĩnh điện hoặc dẫn điện, tuyệt đối không sử dụng bao ngón cách điện.
Tiêu chuẩn tuân thủ ESD TR53 cung cấp phương pháp test và đo điện trở của găng tay và bao ngón.
3.2 Packaging and Handling
Bên ngoài khu vực EPA cần kiểm soát chống tĩnh điện cho linh kiện ESDS theo hướng : Tạo ra ít tĩnh điện khi cọ xát, tiếp xúc ( triboelectric), Tĩnh điện sinh ra có thể được truyền đi, điện trở trong dải truyền dẫn tĩnh điện.
Tiêu chuẩn đóng gói : ANSI/ESD S541. Hoặc CLC/TR61340-5-2.
3.3 Khử tĩnh điện (Ionizer)
Phần lớn các chương trình kiểm soát chống tĩnh điện có liên quan đến vật dẫn điện bị cách ly hoặc vật liệu cách điện ( phần lớn là nhựa) không thế nối đất. Ionizer được sử dụng trong trường hợp này, chúng tạo ra vô số các ion dương và ion âm trong không khí và sẽ trung hòa sự mất cân bằng ion của vật bị mất cân bằng tĩnh điện.
Vì đặc điểm chỉ sử dụng không khí nên người ta có thể thay thế cho việc sử dụng hóa chất hoặc vật liệu trong môi trường phòng sạch.
Tiêu chuẩn kiểm soát đối với thiết bị khử tĩnh điện: ANSI/ESD STM 3.1, ANSI/ESD SP3.3 và ESD TR53 để kiểm tra Cân bằng Ion và thời gian khử tĩnh điện.

3.4 Phòng sạch
Phần lớn các phương pháp kiểm soát chống tĩnh điện được áp dụng cho hầu hết các môi trường, tuy nhiên đối với phòng sạch thì yêu cầu một số điều kiện đặc biệt.
Phần lớn liên quan đến sản xuất bán dẫn ( Thạch anh, thủy tinh, nhựa, ceramic) đều tạo tĩnh điện. Bởi vì chúng là vật liệu cách điện nên tĩnh điện này không thể truyền đi bằng cách nối đất. Rất nhiều vật liệu chống tĩnh điện có chứa các thành phần như carbon, Surfactan, tuy nhiên chúng lại bị hạn chứ sử dụng trong phòng sạch. Con người di chuyển liên tục trong phòng sạch nên việc thường xuyên sử dụng vòng đeo tay là rất khó. Trong trường hợp này, việc sử dụng ionizer và hệ thống nối đất qua sàn được ưu tiên sử dụng để chống lại việc phát sinh tĩnh điện.
3.5 Ký hiệu

image005.jpg

Cuối cùng là ký hiệu đối với các thành phần nhạy cảm tĩnh điện. Có 2 loại hình dạng được sử dụng phổ biến nhất, được định nghĩa theo tiêu chuẩn ANSI/ESD S8.1​Biểu tượng nhạy cảm về ESD (Hình 3) Có hình tam giác với với đường chéo mang ý nghĩa linh kiêm nhạy cảm tĩnh điện, không chạm tay trực tiế vào linh kiện.

image006.jpg

​Figure 4: ESD Protective Symbol
Biểu tượng bảo vệ chống tĩnh điện: được sử dụng cho các thiết bị có khả năng chống tĩnh điện như ghế, bàn, vòng đeo tay chống tĩnh điện, găng tay…với ý nghĩa: Phát sinh ít tĩnh điện, điện trở trong dải dẫn điện, truyền dẫn tĩnh điện hoặc được đóng gói chống phóng tĩnh điện

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *