ELECTROSTATIC DISCHARGE
ESD muncul dalam berbagai bentuk, bisa sekecil 50 volt listrik yang menyamakan kedudukan hingga puluhan ribu volt. Kekuatan sebenarnya sangat kecil, sehingga sangat kecil adanya bahaya pada umumnya yang disebabkan kepada seseorang yang berada di jalur pembuangan ESD. Biasanya diperlukan waktu beberapa ribu volt bagi seseorang untuk menyadarinya ESD dalam bentuk percikan dan bahaya besar yang menyertainya. Masalah dengan ESD bahkan dalam jumlah kecil apabila tidak benar-benar diperhatikan bisa merusak semikonduktor. Sebuah muatan statis ribu volt adalah hal yang umum, namun alasan tersebut sudah tidak lazim lagi apabila dianggap bukan sebuah ancaman. Tegangan ekstrim menyebabkan ionisasi udara dan hal tersebut memungkinkan bahan-bahan lain untuk merusaknya, yang merupakan akar dari mana kerusakan berasal dari.
ESD bukanlah masalah baru. Manufaktur Black Powder dan industri lainnya selalu menjadi hal yang berbahaya jika suatu peristiwa ESD terjadi dalam keadaan yang salah. Selama era industri tabung (AKA Valve) ESD bukanlah masalah untuk industri elektronik, tetapi dengan munculnya semikonduktor, dan peningkatan miniaturisasi, telah menjadi jauh lebih serius.
Kerusakan komponen dapat, dan biasanya, terjadi ketika bagian berada dalam jalur ESD. Banyak bagian, seperti dioda, sangat kuat dan dapat menangani pembuangan, tetapi jika bagian memiliki geometri kecil atau tipis sebagai bagian dari struktur fisik mereka maka tegangan dapat memecah bagian dari semikonduktor. Arus selama proses ini menjadi cukup tinggi, terjadi dalam hitungan nanodetik sampai mikrodetik. Bagian dari komponen dapat rusak secara permanen, yang dapat menyebabkan dua jenis mode kegagalan. Kerusakan terjadi dengan mudahnya, menyebabkan keseluruhan tidak dapat berfungsi lagi. Yang lain bisa jauh lebih serius. Kerusakan laten memungkinkan komponen masalah untuk bekerja selama berjam-jam, hari atau bahkan berbulan-bulan setelah kerusakan awal sebelum bencana kegagalan. Banyak kali bagian ini disebut sebagai "orang luka yang berjalan", karena mereka bekerja tapi buruk. Gambar di bawah ini menunjukkan contoh laten ("walking wounded") kerusakan ESD. Jika komponen ini berakhir dalam peran pendukung kehidupan, seperti penggunaan medis atau militer, maka konsekuensinya bisa suram. Bagi kebanyakan orang ini merupakan ketidaknyamanan, tetapi untuk mengatasinya dapat menjadi mahal.
Bahkan komponen yang dianggap cukup kasar dapat rusak oleh ESD. Transistor bipolar, awal dari amplifier solid state, tidak kebal, meskipun kurang rentan. Beberapa komponen-komponen high-speed pada masa sekarang ini bisa hancur hanya dengan voltase kecil misalkan 3 volt. Ada komponen yang mungkin tidak dianggap berisiko, seperti beberapa resistor dan kapasitor khusus diproduksi menggunakan MOS (Metal Oxide Semiconductor) teknologi, yang dapat rusak melalui ESD.
Pencegahan Kerusakan ESD
Sebelum ESD dapat dicegah sagat penting untuk memahami apa yang menjadi peyebabknya. Umumnya bahan di sekitar meja kerja dapat dipecah menjadi 3 kategori. Ini adalah ESD generatif, ESD Netral, dan ESD disipatif (atau ESD konduktif). Bahan ESD generatif generator statis aktif, seperti kebanyakan plastik, cat rambut, dan pakaian polyester. ESD bahan Netral umumnya insulative, tapi tidak cenderung untuk menghasilkan atau menahan beban statis dengan sangat baik. Contoh ini termasuk kayu, kertas, dan kapas. Hal tersebut bukanlah untuk mengatakan bahwa bahan tersebut bukan sebagai generator statis atau bahaya ESD, tapi risikonya agak diminimalkan. Kayu dan produk kayu, misalnya, cenderung untuk menahan kelembaban, yang dapat membuat mereka sedikit konduktif. Hal ini berlaku dari banyak bahan organik. Sebuah meja yang telah dipoles tidak masuk dalam kategori ini, karena sifat setelah dipoles adalah glossy biasanya plastik, atau pernis, yang merupakan insulator yang sangat efisien. ESD adalah bahan konduktif, adalah merupakan alat-alat logam. Plastik dapat menjadi masalah, tetapi logam dapat menjadi pembuang muatan statis secepat seperti yang dihasilkan jika diberikan ground. Ada banyak bahan lainnya, seperti beberapa plastik, yang dirancang untuk menjadi konduktif. Mereka akan masuk dalam kategori ESD disipatif. Kotoran ataupun penumpukan fluks juga konduktif, dan masuk dalam kategori ESD disipatif.
Ada banyak kegiatan yang dapat menimbulakan listrik statis, Anda perlu menyadarinya apabila Anda berkontribusi dalam kegiatan pengendalian listrik statis (ESD). Tindakan sederhana menarik lakban dari dispenser lakban dapat menghasilkan tegangan ekstrim. Menggeserkan kursi adalah pembangkit statis, seperti juga menggaruk. Bahkan, setiap kegiatan yang memungkinkan 2 atau lebih permukaan bergesekan satu sama lain sudah cukup untuk menimbulkan beberapa muatan statis. Hal ini adalah contoh-contoh nyata yang biasa terjadi dalam kehidupan kita sehari-hari. Inilah sebabnya mengapa metode untuk mengatasi timbulnya tegangan statis ini diperlukan. Hal-hal yang menghasilkan sejumlah besar statis harus dihindari saat bekerja pada komponen elektronika.
Plastik biasanya sebagai generator statis. Plastik yang terdapat disekitar kita adalah bentuk plastik konduktif. Cara simple untuk membuat plastik konduktif adalah dengan memberikan muatan listrik sehingga mengubah karakteristik listrik dari plastik dari insulator menjadi konduktor, meskipun akan cenderung memiliki resistansi jutaan ohm per inci persegi. Plastik yang telah dikembangkan dapat digunakan sebagai konduktor dalam aplikasi rendah. Ini adalah aplikasi khusus, dan secara umum tidak terkait dengan kontrol ESD.
Hal tersebut bukanlah berita buruk bagi perlindungan ESD. Tubuh manusia adalah sebuah konduktor cukup baik. Kelembaban yang tinggi di udara juga akan memungkinkan listrik statis untuk menghilangkannya tanpa membahayakan diri, serta membuat ESD bahan Netral lebih konduktif. Inilah sebabnya mengapa hari-hari musim dingin, di mana kelembaban di dalam rumah bisa sangat rendah, dapat meningkatkan jumlah bunga api pada pegangan pintu. Musim panas, atau hari-hari hujan, Anda harus bekerja cukup keras untuk menghasilkan sejumlah besar statis. Industri yang menggunakan clean room dan lantai produksi berupaya untuk mengatur suhu dan kelembaban untuk alasan ini. Lantai beton juga konduktif, sehingga mungkin ada beberapa komponen yang ada di rumah yang dapat membantu dalam memberikan perlindungan.
Untuk membuat perlindungan ESD harus ada tingkat tegangan standar bahwa semuanya direferensikan. Tingkat tersebut ada dalam bentuk grounding. Ada alasan keamanan yang sangat baik bahwa grounding yang digunakan di sekitar rumah. Dalam beberapa hal ini berhubungan dengan statis, tetapi tidak secara langsung. Itu memberi kita tempat untuk membuang kelebihan elektron kami, atau mendapatkan perlindungan jika terkena short dari arus, untuk menetralisir tubuh dan alat-alat dari kemungkinan terjadinya short. Jika segala sesuatu di meja kerja dihubungkan langsung maupun tidak langsung ke tanah melalui konduktor maka statis akan menghilang jauh sebelum listrik statis memiliki kesempatan untuk timbul.
Sebuah titik grounding yang baik dapat dibuat dengan beberapa cara yang berbeda. Di rumah-rumah dengan kabel yang ditanamkan ke bumi digunakan. Hal ini karena kabel rumah sebenarnya merupakan kawat atau pondasi rumah yang memiliki kawat baja yang tertanam ke suatu tempat dalam tanah. Bagi orang-orang yang rumahnya memiliki instalasi kabel kurang sesuai dengan standart dapat melakukan proses grounding dengan menanamkan kawat atau material lainnya ke bumi setidaknya 3 kaki atau dapat juga dengan menggunakan sambungan listrik sederhana untuk pipa logam (pilihan terburuk). Hal utama adalah untuk membangun jalur listrik ke bumi di luar rumah.
Sepuluh megohms dianggap sebagai konduktor dalam dunia kontrol ESD. Listrik statis adalah tegangan dengan tidak ada arus yang nyata, dan jika diberikan muatan maka muatan tersebut akan dibuang kan dalam hitungan detik setelah sesaat generator dari listrik statis tersebut dicegah. Umumnya 1 sampai 10 megom resistor digunakan untuk menghubungkan perlindungan ESD. Hal tersebut memiliki manfaat memperlambat laju discharge selama proses ESD, yang meningkatkan kemungkinan komponen yang masih bagus tidak menjadi rusak. Semakin cepat debitnya, semakin tinggi lonjakan arus pada komponen. Alasan lain resistensi seperti itu dianggap diinginkan adalah jika pengguna tidak sengaja korsleting tegangan tinggi, seperti pada rumah tangga saat ini, hal tersebut akan menjadi perlindungan ESD yang dapat membunuh mereka.
Sebuah industri besar telah tumbuh untuk mengontrol ESD di industri elektronik. Pokok dari setiap konstruksi elektronik adalah meja kerja dengan permukaan konduktif atau disipatif statis. Permukaan ini bisa dibeli secara komersial, atau rumah dibuat dalam bentuk lembaran logam atau foil. Dalam kasus permukaan logam mungkin ide yang baik untuk meletakkan kertas tipis di atas, meskipun tidak diperlukan jika Anda tidak melakukan apapun tes bertenaga di permukaan. Versi komersial biasanya beberapa bentuk plastik konduktif yang resistensi cukup tinggi digunakan, yang merupakan solusi yang lebih baik. Jika Anda membuat permukaan meja kerja Anda sendiri pastikan untuk menambahkan 10 megom resistor ke tanah, jika tidak, anda tidak memiliki perlindungan sama sekali.
Item besar lain yang perlu proses grounding ESD adalah Anda. Orang-orang berjalan merupakan generator statis. Tubuh Anda menjadi konduktif untuk grounding meskipun, hal ini biasanya dilakukan dengan tali pergelangan tangan (Wrist Stap). Versi komersial telah memiliki resistor built in, dan memiliki tali lebar untuk menawarkan permukaan kontak yang baik dengan kulit Anda. Versi siap pakai bisa dibeli dalam harga yang relafit murah, hanya beberapa dolar. Sebuah gelang logam juga merupakan titik koneksi perlindungan ESD yang baik. Hanya menambahkan kawat (dengan resistor) ke titik grounding Anda. Sebagian besar industri mengambil masalah ini cukup serius untuk menggunakan monitor real time yang akan membunyikan alarm jika operator tidak ter-ground dengan benar.
Cara lain untuk diri sendiri adalah dengan menggunakan heel strap. Bagian plastik konduktif melilit tumit sepatu Anda, dengan tali plastik konduktif naik dan di bawah kaus kaki Anda untuk kontak yang baik dengan kulit. Ini hanya bekerja di lantai dengan lilin konduktif atau beton. Metode ini akan menjaga seseorang dari menghasilkan biaya besar yang dapat membanjiri perlindungan ESD lain, dan tidak dianggap memadai dalam dan dari dirinya sendiri. Anda bisa mendapatkan efek yang sama dengan berjalan tanpa alas kaki di lantai beton.
Namun perlindungan ESD lain adalah dengan memakai baju antistatic, Heel Strap, sandal ESD, Sepatu ESD, rubber mat, ESD tools, chemical ESD, sticky mat / clean walker, kursi ESD, dll. Seperti Heel Strap, ini adalah perlindungan sekunder, tidak dimaksudkan untuk menggantikan tali pergelangan tangan. Hal ini dimaksudkan untuk terjadinya short dari kemungkinan bahwa pakaian Anda dapat menghasilkan listrik statis. Dari produk-produk untuk perlindungan ESD beberapa merk yang terkenal adalah KENTA, Static Solution, Vessel, TechSpray, Surpa, Aspure, dll.
Perpindahan udara juga dapat menghasilkan listrik statis yang cukup besar. Ketika Anda meniup debu dari elektronik maka akan timbul listrik statis. Sebuah solusi industri untuk masalah ini ada dua : Pertama, Air Gun memiliki, bahan radioaktif kecil yang ditanamkan yang terlindungi didalam Air Gun untuk mengionisasi udara. Udara terionisasi adalah konduktor, dan akan mengeliminasi listrik statis cukup baik. Kedua, menggunakan listrik tegangan tinggi untuk mengionisasi udara keluar dengan menggunakan model kipas/fan type, yang memiliki efek yang sama seperti Air Gun Type. Ini secara efektif akan membantu workstation mengurangi potensi generasi ESD dengan jumlah yang besar.
Perlindungan ESD lain yang sederhana adalah jarak. Banyak industri memiliki aturan yang menyatakan semua bahan Netral dan generatif setidaknya memiliki jarak 12 inci atau lebih dari setiap pekerjaan yang sedang berjalan.
Pengguna juga dapat mengurangi kemungkinan kerusakan ESD dengan tidak menghilangkan bagian dari kemasan pelindung sampai saatnya untuk memasukkannya ke dalam sirkuit. Ini akan mengurangi kemungkinan paparan ESD, dan sementara rangkaian akan tetap rentan, komponen akan memiliki beberapa perlindungan kecil dari sisa komponen, sebagai komponen lainnya akan menawarkan jalur debit yang berbeda untuk ESD.
Penyimpanan dan Transportasi komponen sensitif ESD dan PCB
Tidak ada gunanya melakukan preventif ESD di meja kerja jika bagian-bagian yang menyebabkan kerusakan saat menyimpan ataupun transportasi. Metode yang paling umum adalah dengan menggunakan variasi dari sangkar Faraday, tas ESD. Sebuah tas ESD mengelilingi komponen dengan perisai konduktif, dan biasanya memiliki lapisan isolator pencegah pembangkit listrik statis di dalamnnya. Dalam kandang permanen perisai Faraday ini didasarkan, seperti dalam kasus kamar RFI, tetapi dengan wadah portabel ini tidak praktis. Dengan meletakkan tas ESD pada permukaan didasarkan hal yang sama dicapai. Perisai Faraday bekerja dengan me-routing muatan listrik di sekitarnya dan mengroundingnya. Sebuah mobil tersambar petir adalah contoh ekstrim dari sangkar Faraday.
Tas statis merupakan metode yang paling jarang untuk menyimpan komponen dan PCB. Dibuat dengan menggunakan lapisan logam sangat tipis, sangat tipis sehingga hampir transparan. Sebuah tas dengan lubang, bahkan sangat kecil, atau yang tidak dilipat di atasnya untuk menutup isi dari ganguan luar tidak efektif.
Cara lain untuk melindungi bagian dalam penyimpanan adalah totes atau tabung. Dalam kasus ini bagian-bagian yang dimasukkan ke dalam kotak konduktif, dengan tutup dari bahan yang sama. Ini secara efektif membentuk sangkar Faraday. Sebuah tabung dimaksudkan untuk IC dan perangkat lain dengan banyak pin, dan menyimpan bagian-bagian dalam sebuah tabung plastik konduktif dibentuk yang membuat bagian-bagian yang aman baik secara mekanis dan elektrik.
Kesimpulan
ESD bisa menjadi peristiwa minor yang tidak terasa meski berukuran beberapa volt, atau kejadian massive yang dapat menyebabkan bahaya nyata untuk operator. Semua perlindungan ESD dapat kewalahan oleh keadaan, tetapi hal ini dapat dielakkan oleh kesadaran apa itu dan bagaimana mencegahnya. Banyak proyek telah dibangun tanpa perlindungan ESD sama sekali dan bekerja dengan baik. Mengingat bahwa memberikan perlindungan atas proyek-proyek ini dapat menyebabkan sedikit ketidaknyamanan namun lebih baik apabila kita ketahui akibat dari tanpa perlindungan tersebut.
Industri mengangkat masalah ini sangat serius, terutama dalam bidang elektronika, elektrikal, semi-conductor, farmasi, chemical, dll, terutama untuk perusahaan Jepang hal tentang listrik statis menjadi prioritas utama untuk meningkatkan mutu produk dan melindungi pekerja dari bahaya. Seseorang yang membeli produk elektronik dengan harga mahal atau hardware dengan teknologi tinggi tidak akan senang jika mereka harus kembali dalam 6 bulan. Ketika reputasi merupakan prioritas untuk melakukan hal yang benar dan peningkatan kualitas, maka penerapan pengendalian listrik statis /ESD menjadi hal yang penting.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar