Fogalom
Probléma
Kialakulás
Minimalizálás
Történelem
Fogalom
Az „ESD” az angol „ElektroStatic Discharge” kifejezés rövidítése – magyarul elektrosztatikus kisülés – és két különböző mértékben feltöltött test közötti potenciálkiegyenlítődés pillanatára vonatkozik.
A töltésmennyiség különbségétől és a testek állapotától függően ez a kisülés az ember számára vagy észlelhető, vagy nem. A zivatar közben keletkező kisülést az emberek észreveszik, míg egy chip-szinten történő kisülés a mi érzékeink számára láthatatlan marad.
Probléma
Az elektronika kényelmessé teszi az életet.
Irányítja a mobilitást, kommunikációt tesz lehetővé és életeket ment. Az elektronika használata manapság magától értetődő és mindenütt jelen van. A navigácós berendezések és a légzsákok növelik a kényelmet és a biztonságot autóvezetés közben. A legmodernebb elektronika gondoskodik a súrlódásmentes légi közlekedésről. A repülőgép agyát több tucat számítógép alkotja a fedélzeten.
Manapság az elektromos építési elemek az energiatakarékossági, miniatürizálási és sebességnövelési követelmények miatt néhány voltos működési feszültségeknek vannak kitéve. Például a modern USB-eszközök 5V működési feszültséggel futnak. Az indiumgalliumnitridból (InGaN) készült kék LED-ek a gyártóadatlap szerint 50V-os elektrosztatikus kisüléstől kezdve veszélyeztetve vannak.
Általában minél jobban van az eszköz integrálva, annál inkább csökken az ESD-érzékenység. Tehát az elektronikai alkatrész önmagában nagyon érzékeny. Az összeszerelt nyáklap már egy nagyobb terhelést is el tud viselni. Ha egy eszközt a végfelhasználók számára készítettek és megfelelően lezártak, akkor veszély nélkül, a használatnak megfelelően kézbe lehet fogni.
Ha viszont az elektronikai alkatrészek rendeltetésüknek nem megfelelő feszültségeknek vannak kitéve, könnyen károsodhatnak, vagy akár teljesen tönkre is mehetnek. A hibakép alapján beszélhetünk ESD vagy EOS által okozott kárról. A határok itt elfolyhatnak. Gyakran egy ESD-eseményt EOS-károk követnek. Irónikus, hogy itt a pusztítás egy pozitív esemény, mivel ezt méréstechnikával ellenőrizni lehet. Ennél gyakoribbak és veszélyesebben a látens károk, amelyek az elektronikai alkatrészt csak megrongálnak.
Minden elromlott elektronikai alkatrész költségeket okoz, minél később derül ki a hiba, annál drágább lesz a javítás. Ha a termékkiesés egy vásárlónál következik be, akkor a költségek hatalmas mértékben megnőnek, legrosszabb esetben emberéletek is veszélybe kerülhetnek!
Kialakulás
Mivel az elektrosztatikus töltéseket leginkább a dörzsölés, kapcsolat és elválasztás okozza, ezért az ember jelenti a legnagyobb kockázati potenciált a rendkívül érzékeny elektronika számára.
Az emberi mozdulatokból keletkező töltések akár néhány ezer voltos feszültségeket is okozhatnak!
Egy munkakörnyezetben a legkülönbözőbb anyagokkal lehet dolgunk. A triboelektromos sorban betöltött helyzettől függően itt is hatalmas töltések jöhetnek létre, ha ezeket az anyagokat egymás felé mozgatják.
Például egy sztreccsfólia dörzsölése műanyag tartón még nyáron is 10.000 voltos vagy nagyobb töltéseket okozhat. Különösen a „normális” ragasztószalagok lehúzása hagyhat hátra hatalmas töltéseket. A szalag ragasztási tulajdonságai miatt megnövekedett tapadóerő elősegíti a magas töltések kialakulását.
A feltöltött műanyagrészek nagyon sokáig magukban tudját tartani a töltéseket. Minden töltésnek van egy mezője amivel más anyagokban potenciáleltolódásokat okozhat. Ezt a feltöltődési formát hívják indukciónak. Amíg a befolyásoló mező jelen van, addig bármikor sor kerülhet ESD-eseményre.
Minimalizálás
A mindannyiunkra érvényes fizikai törvények értelmében soha sem tudjuk teljesen elkerülni az elektrosztatikus feltöltődéseket. Csak azok hatásait tudjuk ellenőrzötten minimalizálni, hogy a következményeket csökkentsük, amennyire csak lehet.
Az elektronikai iparban kötelezően létre kell hozni egy ESD-ellenőrzési programtervet az MSZ EN 61340-5-1 szerint. Ez a teljes körű szabálykövetés mellett egységes elektrosztatikus potenciált biztosít, ezzel pedig elkerülhetők az elektrosztatikus kisülés veszélyei.
Nagyon szívesen segítünk Önnek létrehozni egy ESD-ellenőrzési programtervet, amely alapvetően a következő alapszabályokra épül:
– Kerülje a munkakörnyezetben a szigetelő műanyagokat.
– Minden vezető és levezetőképes terméket földeljen.
– A használt védőtermékeket rendszeresen ellenőrizze.
– Képezze ki az összes munkatársát.
– Vásárlóit és szállítóit kötelezze az ESD-védelemre.
Történelem
Az elektrosztatikus töltések sok érdekes anekdótában szerepelnek.
Nem véletlenül jön az „elektromosság” a görög „elektron”, vagyis „borostyánkő” szóból. Kezdve az ókorban lefolytatott első feljegyzett triboelekromos kísérletektől amiket milétoszi Thálész folytatott állatbőrökkel, az érdeklődés a 13. században Petrus Peregrinus és a 18. században többek között Benjamin Franklin hozzájárulásával tovább nőtt, ezek a csúcspontok pedig nem csak a mai tudásunkat alapozzák meg, hanem a mindennapi életünket is kényelmesebbé teszik.
Az egységek nevei, amikkel ma a különböző erőket és jelenségeket leírjuk azon polihisztorok neveiből származnak, akik részben abszurdnak tűnő ötleteken keresztül fontos áttöréseket értek el.
Ilyenek voltak például:
– a hajóépítési anyagokkal való kísérletek, amelyek a 18.század vége felé Charles Augustin de Coulomb-nak segítettek megalkotni az ő nevét viselő törvényt.
– Georg Simon Ohm, aki egy erlangeni lakatosmester fiaként a kísérleti fizika müncheni professzorságáig vitte.
– a 3,65 m nagyságú, rézdrótokkal ellátott fakocka, amit egy könyvkötő fia alkotott meg, Michael Faraday akinek az eredményei megkönnyítik életünket, amikor viharban autót vezetünk.
Ugyan az alapok már régen le vannak írva, a belőlük származő lehetőségeket még alig lehet előre látni. A mindennapi technika állandó miniatürizálása és gyorsítása már ma megengedi nekünk, hogy olyan területeken hajtsunk végre méréseket, amelyek kevés Angström hosszúak, és hogy atomásodperces gyorsaságú hatásokat vizualizáljunk és használjunk.
Kíváncsian figyeljük az aktuális kutatásokból származó fejlesztéseket és az érdekes ESD-fejlesztéseket megosztjuk Önnel.