इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में स्थैतिक विद्युत खतरा कैसे बनता है?
इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में स्थैतिक बिजली के खतरों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक है इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण वायुजनित धूल का सोखना; दूसरा इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के कारण होने वाला ढांकता हुआ ब्रेकडाउन है।
1. इलेक्ट्रोस्टैटिक सोखना
सेमीकंडक्टर घटकों की निर्माण प्रक्रिया में, क्वार्ट्ज और पॉलिमर से बने उपकरणों और सामग्रियों के व्यापक उपयोग के कारण, जिनमें उच्च इन्सुलेशन गुण होते हैं, उपयोग के दौरान अपरिहार्य घर्षण के कारण सतह पर लगातार चार्ज जमा हो सकता है, जिससे क्षमता बढ़ जाती है।
स्थैतिक बिजली के यांत्रिक प्रभावों के कारण, कार्यस्थल में हवा में उड़ने वाली धूल इन परिस्थितियों में चिप की सतह पर आसानी से चिपक सकती है। यहां तक कि छोटे धूल कण भी अर्धचालक उपकरणों के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। इसलिए, इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों का उत्पादन स्वच्छ वातावरण में किया जाना चाहिए, और ऑपरेटरों, उपकरणों और पर्यावरण को स्थैतिक बिजली खतरों के गठन को रोकने और कम करने के लिए स्थैतिक विरोधी उपायों की एक श्रृंखला लेनी चाहिए।
2. डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन का वर्गीकरण
स्थैतिक बिजली के कारण घटकों का टूटना इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में स्थैतिक बिजली के खतरे का मुख्य रूप है। एक मजबूत विद्युत क्षेत्र में, जैसे-जैसे क्षेत्र की ताकत बढ़ती है, चार्ज जमा होता जाता है। जब यह एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाता है, तो ढांकता हुआ अपना ध्रुवीकरण खो देता है और एक कंडक्टर बन जाता है, जिससे अंततः थर्मल क्षति होती है। इस घटना को डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन कहा जाता है। डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: थर्मल ब्रेकडाउन, रासायनिक ब्रेकडाउन और इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन।
(1) थर्मल ब्रेकडाउन
जब कोई ढांकता हुआ चालू होता है, यदि ऊर्जा हानि से उत्पन्न गर्मी आसपास के वातावरण में फैली गर्मी से अधिक हो जाती है, तो ढांकता हुआ तापमान तेजी से बढ़ता है, जिससे तापीय क्षति होने तक चालकता बढ़ जाती है। इसलिए, थर्मल ब्रेकडाउन में मुख्य मुद्दा गर्मी अपव्यय है। थर्मल डिज़ाइन उत्पाद डिज़ाइन का एक महत्वपूर्ण पहलू है।
(2) रासायनिक विखंडन
उच्च वोल्टेज के तहत, एक मजबूत विद्युत क्षेत्र ढांकता हुआ सतह पर या ढांकता हुआ के भीतर दोषों या छिद्रों के पास स्थानीय वायु टकराव आयनीकरण का कारण बन सकता है। यह आयनीकरण ढांकता हुआ चमक का कारण बनता है, जिससे रासायनिक पदार्थ उत्पन्न होते हैं {{1}ओजोन और कार्बन डाइऑक्साइड {{2}जो इन्सुलेशन प्रदर्शन को कम करते हैं और ढांकता हुआ क्षति का कारण बनते हैं।
(3) विद्युत खराबी
विद्युत विखंडन तब होता है जब एक ढांकता हुआ एक मजबूत विद्युत क्षेत्र के अधीन होता है, जिससे यह मुक्त इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। विद्युत क्षेत्र की ताकत बढ़ने के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉन तेजी से बढ़ते हैं, इस प्रकार ढांकता हुआ के इन्सुलेट गुणों को नष्ट कर देते हैं। यह स्पष्ट है कि विद्युतीय खराबी मूलतः आवेश संचय के कारण होती है; इसलिए, चार्ज संचय को रोकने से विद्युत खराबी को रोका जा सकता है।
3. इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन और डिस्चार्ज
(1) इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज
यद्यपि इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज और बाहरी स्थिर बिजली आपूर्ति द्वारा उत्पन्न डिस्चार्ज दोनों चार्ज संचय के कारण होते हैं, उनमें महत्वपूर्ण अंतर होते हैं। सबसे पहले, इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के मामले में, डिस्चार्ज स्रोत अंतरिक्ष चार्ज है, और इसलिए इसकी संग्रहीत ऊर्जा सीमित है, बाहरी बिजली आपूर्ति के विपरीत जिसमें लगातार डिस्चार्ज करने की क्षमता होती है। इस प्रकार, यह केवल अल्पावधि, स्थानीयकृत ब्रेकडाउन के लिए ऊर्जा प्रदान कर सकता है। यद्यपि इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज की ऊर्जा अपेक्षाकृत छोटी होती है, लेकिन इसका डिस्चार्ज तरंग रूप बहुत जटिल होता है और इसे नियंत्रित करना मुश्किल होता है। सेमीकंडक्टर उपकरणों का सॉफ्ट ब्रेकडाउन इसी से संबंधित है।
(2) इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन
इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के कारण होने वाली घटक टूटने की क्षति इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में सबसे आम और गंभीर खतरा है, खासकर इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के निर्माण और संयोजन में। इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज उपकरणों के हार्ड ब्रेकडाउन या सॉफ्ट ब्रेकडाउन का कारण बन सकता है। हार्ड ब्रेकडाउन डिवाइस की एक बार की स्थायी विफलता है, जैसे डिवाइस के आउटपुट और इनपुट के बीच एक खुला सर्किट या शॉर्ट सर्किट। सॉफ्ट ब्रेकडाउन घटकों के प्रदर्शन को ख़राब कर सकता है और उनकी विशिष्टताओं को कम कर सकता है, जिससे विफलता की संभावना पैदा हो सकती है। क्योंकि सॉफ्ट ब्रेकडाउन के कारण सर्किट में रुक-रुक कर खराबी आती है (कम विशिष्टताओं के कारण) और इसका पता लगाना मुश्किल होता है, यह समग्र सिस्टम संचालन और समस्या निवारण के लिए महत्वपूर्ण परेशानी का कारण बनता है। सॉफ्ट ब्रेकडाउन के दौरान, उपकरण अभी भी "गलती" के साथ काम कर सकता है, इसका प्रदर्शन मौलिक रूप से नहीं बदला है, और यह फ़ैक्टरी निरीक्षण पास कर सकता है, लेकिन किसी भी समय फिर से विफलता का खतरा होता है। एकाधिक सॉफ्ट ब्रेकडाउन से हार्ड ब्रेकडाउन हो सकता है, जिससे असामान्य उपकरण संचालन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप उपयोगकर्ताओं को नुकसान हो सकता है, निर्माता की प्रतिष्ठा और उत्पाद की बिक्री को नुकसान हो सकता है, और यहां तक कि देश को भी अपूरणीय क्षति हो सकती है।
4. मानव शरीर से स्थैतिक विद्युत
औद्योगिक उत्पादन में, घटक क्षति और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के सामान्य संचालन में हस्तक्षेप का एक प्रमुख कारण मानव शरीर से इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज है। मानव शरीर से इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज बिजली के झटके और चोटों का कारण बन सकता है, और माध्यमिक दुर्घटनाओं (यानी, घटक क्षति) को भी ट्रिगर कर सकता है, इसलिए, इसे गंभीरता से लिया जाना चाहिए। मानव शरीर द्वारा दैनिक कार्य के दौरान उपभोग की गई यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके स्थैतिक बिजली उत्पन्न की जाती है। मानव शरीर एक स्थिर चालक है। जब जमीन से इन्सुलेशन किया जाता है (उदाहरण के लिए, इन्सुलेशन सामग्री से बने जूते के साथ), तो शरीर और जमीन के बीच एक संधारित्र बनता है, जो विद्युत चार्ज को संग्रहीत करता है। चार्जिंग वोल्टेज आमतौर पर 50kV से कम या उसके बराबर होता है।
एक बहुत ही सामान्य और सूक्ष्म क्रिया काफी उच्च स्थैतिक वोल्टेज उत्पन्न कर सकती है। जब मानव शरीर किसी आवेशित पदार्थ का उत्सर्जन करता है, तो यह अलग-अलग डिग्री पर प्रतिक्रिया करेगा; इस प्रतिक्रिया को विद्युत आघात संवेदनशीलता कहा जाता है। हालांकि स्थैतिक झटके से बड़ी शारीरिक क्षति नहीं होगी, यह स्वास्थ्य को प्रभावित कर सकता है या शरीर को नुकसान पहुंचा सकता है।
बिजली के झटके से चोट की सीमा 3.0kV है। इसके अलावा, चार्ज किए गए बॉडी वाले स्थिर {{2}संवेदनशील उपकरणों को छूने से ये उपकरण क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।
तृतीय. स्थैतिक नियंत्रण प्रौद्योगिकी (उपाय)
इलेक्ट्रोस्टैटिक डिस्चार्ज के सिद्धांतों, खतरों और कानूनों के आधार पर, नुकसान को रोकने के लिए प्रभावी एंटी-स्टेटिक नियंत्रण उपाय स्थापित करने के लिए निम्नलिखित सिद्धांतों का पालन किया जा सकता है।
ए) डिज़ाइन में इलेक्ट्रोस्टैटिक नियंत्रण शामिल करें
बी) इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज के संचय को रोकें और स्थैतिक बिजली के उत्पादन को दबाएं और कम करें
ग) एक तेज़ और सुरक्षित डिस्चार्ज चैनल स्थापित करें
घ) स्थैतिक विरोधी उपायों की प्रभावशीलता का पता लगाना और उसकी निगरानी करना
1. डिज़ाइन में इलेक्ट्रोस्टैटिक नियंत्रण शामिल करें
(1) उत्पादन वातावरण का विरोधी -स्थैतिक डिज़ाइन
इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के लिए उत्पादन वातावरण का एंटी-स्टेटिक डिज़ाइन ईएसडी नियंत्रण की कुंजी है। डिज़ाइन इलेक्ट्रॉनिक घटकों की इंसुलेटिंग फिल्म, पूरी मशीन में इलेक्ट्रोस्टैटिक संवेदनशील उपकरणों (ईएसडीएस) के इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन वोल्टेज और उत्पादन उपकरण के एंटी-स्टेटिक प्रदर्शन पर आधारित है। निर्माताओं को एक विशिष्ट ईएसडी नियंत्रण स्तर निर्धारित करना होगा, जो उत्पादन प्रक्रिया में सबसे संवेदनशील घटकों द्वारा निर्धारित किया जाता है, और उत्पादन वातावरण को इस स्तर की सुरक्षा सुनिश्चित करनी चाहिए। DGJ08-83-2000 "एंटी-स्टैटिक इंजीनियरिंग के लिए तकनीकी विशिष्टता" के अनुसार, स्थैतिक बिजली को नियंत्रित करने के लिए इंजीनियरिंग डिजाइन को विशेष रूप से तीन स्तरों में विभाजित किया गया है: स्तर 1 मानक यह है कि नियंत्रण कक्ष में इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता का पूर्ण मूल्य 100V से अधिक नहीं है; स्तर 2 मानक यह है कि नियंत्रण कक्ष में इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता का पूर्ण मूल्य 200V से अधिक नहीं है; स्तर 3 मानक यह है कि नियंत्रण कक्ष में इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता का पूर्ण मूल्य 1000V से अधिक नहीं है। एंटी-स्टैटिक इंजीनियरिंग वर्गीकरण मानकों के लिए लागू स्थान नीचे तालिका 5 में दिखाए गए हैं:
चूंकि स्थैतिक बिजली क्षति अदृश्य है, इसलिए ईएसडी खतरों को खत्म करने के लिए प्राथमिक दृष्टिकोण के रूप में रोकथाम की आवश्यकता होती है। कार्य क्षेत्र में इलेक्ट्रोस्टैटिक संरक्षित क्षेत्र (ईपीए) स्थापित किए जाने चाहिए। आईईसी 1340-5-1 (1995) "इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की सुरक्षा के लिए सामान्य आवश्यकताएं" के अनुसार, ईपीए के लिए मुख्य आवश्यकता इक्विपोटेंशियल बॉन्डिंग है, जो कर्मियों, सामग्रियों और कार्य सतहों को एक साथ जोड़ती है और विभिन्न वस्तुओं के बीच संभावित अंतर को रोकने के लिए विद्युत रूप से उन्हें एक आम जमीन से जोड़ती है। क्योंकि ईएसडी उन सामग्रियों के बीच नहीं होता है जो समान क्षमता या शून्य क्षमता बनाए रखते हैं, ईपीए वातावरण में ईएसडी-प्रोन डिवाइस या सर्किट बोर्ड ईएसडी क्षति से सुरक्षित होते हैं।