ما هو جهاز ESD الحساس؟

تشير الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي (ESD) إلى المكونات الإلكترونية المعرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يمكن أن تتأثر هذه الأجهزة بالارتفاع المفاجئ في الجهد الكهربائي الناجم عن الكهرباء الساكنة. حتى التفريغات منخفضة الطاقة (على سبيل المثال، بضع مئات من الفولتات) قد تؤدي إلى تدهور الأداء أو التسبب في عطل فوري.

ما هي الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي الثنائي الباعث للضغط والانبعاثات الكهرومغناطيسية؟

تشمل الأجهزة الشائعة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي ما يلي:

1. الدوائر المتكاملة (ICs): المعالجات الدقيقة ورقاقات الذاكرة (مثل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وذاكرة التخزين العشوائي (RAM) وذاكرة الفلاش) والبوابات المنطقية (مثل CMOS وTTL).
2. الترانزستورات: ترانزستورات MOSFET (ترانزستورات ذات تأثير ميداني لأكسيد الفلزات وأشباه الموصلات) وترانزستورات BJT (ترانزستورات الوصلة ثنائية القطب).
3. الثنائيات: الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (الصمامات الثنائية الباعثة للضوء) وثنائيات الليزر.
4. أجهزة الاستشعار الدقيقة: مستشعرات الصور (مثل CCD و CMOS) ومستشعرات MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة).
5. المكونات التناظرية: مضخمات التشغيل (Op-Amps) ومنظمات الجهد.
6. أشباه الموصلات المنفصلة: الثايرستور و IGBTs (ترانزستورات ثنائية القطب معزولة البوابة).
7. مكونات غير فعالة بميزات متقدمة: مقاومات الأغشية الرقيقة والمكثفات عالية التردد.

هذه الأجهزة معرضة بشكل كبير للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) بسبب هياكلها الداخلية الصغيرة والحساسة.

كيف يمكن أن يتضرر الجهاز الحساس للتفريغ الكهرومغناطيسي الثنائي الباعث للضغط (ESD) بسبب التفريغ الكهرومغناطيسي الثنائي الباعث للضغط (ESD)؟

تتسبب التفريغ الكهروستاتيكي في إتلاف الأجهزة الحساسة من خلال نبضات عالية الجهد/التيار تتولد أثناء التفريغ الكهروستاتيكي. وتشمل الآليات الرئيسية ما يلي:

1. الإجهاد الحراري الزائد: يؤدي النقل السريع للطاقة إلى ذوبان أو تبخير المسارات الموصلة الصغيرة (مثل وصلات الترانزستور)، مما يتسبب في فشل دائم.
2. تفاصيل العزل: يثقب الجهد العالي الطبقات العازلة الرقيقة (على سبيل المثال، أكاسيد بوابة MOSFET)، مما يؤدي إلى حدوث دوائر قصيرة أو تسرب.
3. حقن الشحنة: تغيّر الشحنة الساكنة خصائص أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى تدهور الأداء (على سبيل المثال، العتبات المتغيرة في منطق CMOS).
4. العيوب الكامنة: قد يؤدي التلف الجزئي إلى إضعاف المكونات، مما يؤدي إلى عطل سابق لأوانه أثناء التشغيل.

حتى التفريغات منخفضة الطاقة (على سبيل المثال، أقل من 100 فولت) يمكن أن تضر بالإلكترونيات النانوية الحديثة.

عند نقل الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي من منشأة إلى منشأة أخرى، استخدم?

لنقل وتخزين الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروضوئي الكهروضوئي بأمان استخدم أكياس الحماية من التفريغ الكهروضوئي الساكن أو الرغوة الموصلة أو الحاويات الآمنة المؤرضة للتفريغ الكهروضوئي الساكن. الحفاظ على التحكم في الرطوبة، وتجنب الإجهاد البدني، ووضع ملصقات على العبوات لضمان الامتثال لمعايير التفريغ الكهروستاتيكي للكهرباء والماء مثل ANSI/ESD S541 & IEC-61340-5-3-2022 .

ما هو الحد الأدنى لجهد التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) الذي يمكن أن يتلف الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي؟

يمكن أن تتعرض الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي للتفريغ الكهرومغناطيسي للتلف من الفولتية المنخفضة التي تصل إلى 20 فولت، غير المحسوسة للبشر. والمكونات المتقدمة، مثل الدوائر المتكاملة أو MOSFETs، معرضة للخطر حتى عند مستويات أقل.

كيف يتم التعامل مع الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي؟

يتطلب التعامل مع الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي فهمًا شاملاً للمواد التي تعمل بها، وخاصةً قابليتها للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). إن نجاح برنامج التحكم في البيئة والتنمية المستدامة مبني على تحديد الأجهزة الأكثر حساسية للتفكيك الكهرومغناطيسي الكهربائي، بالإضافة إلى تقييم مستويات حساسيتها. يتضمن ذلك التعرف على نموذج جسم الإنسان (HBM) و نموذج الجهاز المشحون (CDM) تقييمات الحساسية لجميع المعدات في منشأتك.

نموذج جسم الإنسان (HBM)

أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لحدث التفريغ الكهروستاتيكي هو النقل المباشر للشحنة الكهروستاتيكية من جسم الإنسان إلى جهاز التفريغ الكهروستاتيكي. إن نموذج جسم الإنسان (HBM) يحاكي هذا السيناريو من خلال محاكاة كيفية تدفق التفريغ الكهروستاتيكي من طرف إصبع الفرد الواقف إلى الجهاز. إليك كيفية عمل ذلك:

1. يتم شحن مكثف بقوة 100 pF من خلال مقاوم عالي المقاومة (عادةً في نطاق ميجا أوم) باستخدام مفتاح.
2. تُفرَّغ الشحنة المخزنة من خلال مقاوم بقوة 1,500 أوم متصل على التوالي بجهاز الاختبار.
3. ثم يتم بعد ذلك تأريض الجهاز أو إسقاطه إلى حالة الجهد المنخفض.

هذه الطريقة الموحدة في ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2024 (اختبار حساسية التفريغ الكهروستاتيكي - نموذج جسم الإنسان)، يضمن التقييم المتسق لمقاومة المكوّن لأحداث التفريغ الكهروستاتيكي التي يحفزها الإنسان.

نموذج الجهاز المشحون (CDM)

من الأسباب الرئيسية الأخرى للتلف الناتج عن التفريغ الكهروضوئي الكهروضوئي هو أن يصبح الجهاز نفسه مشحونًا أثناء عمليات التصنيع أو المناولة، مما قد يؤدي إلى تفريغ سريع عندما يتلامس مع سطح موصل عند جهد أقل. إن نموذج الجهاز المشحون (CDM) تحاكي هذه الظاهرة من خلال محاكاة التفريغ السريع للشحنة الساكنة المتراكمة من مكون مشحون إلى سطح مؤرض.
إليك كيفية عمل ذلك:

1. مرحلة الشحن: يكتسب الجهاز الشحنة الكهروستاتيكية من خلال الاحتكاك أو التلامس مع المواد العازلة (مثل العبوات والناقلات)، حيث يعمل كلوحة واحدة من المكثف. تعتمد الشحنة المخزّنة على السعة الكامنة في الجهاز (عادةً 10-200 pF) والظروف البيئية.
2. مرحلة التفريغ: عندما يلامس دبوس الجهاز المشحون موصلًا مؤرضًا، يتم تفريغ الطاقة المخزنة بشكل مفاجئ عبر الدبوس. ويولد هذا التفريغ تيارات قصوى عالية للغاية (تصل إلى 20 كيلو أمبير) خلال نانو ثانية بسبب المقاومة والحث الضئيلين في المسار.
3. تكوين الاختبار: يقيّم اختبار آلية التنمية النظيفة مرونة الجهاز من خلال شحنه إلى جهد محدد (على سبيل المثال، 250-1000 فولت لكل ANSI/ESDA/JEDEC JS-002) وإطلاق التفريغ من خلال مسار منخفض المقاومة. يراعي إعداد الاختبار اتجاه الجهاز ونوع العبوة والسعة الطفيلية.

10 نصائح هامة للتعامل مع الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي

يتطلب التعامل مع الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) عناية فائقة لمنع حدوث تلف. إليك عشر نصائح مهمة لضمان التعامل الآمن مع الأجهزة الحساسة:

1. استخدام مساحات عمل آمنة من التفريغ الكهرومغناطيسي الآمن
   اعمل دائماً في منطقة محمية ضد التفريغ الكهرومغناطيسي (EPA) مزودة بحصائر مضادة للكهرباء الساكنة و أرضيات ESDوأسطح العمل المؤرضة، و رموز ESD.
2. ارتدِ ملابس آمنة ضد التفريغ الكهرومغناطيسي
   استخدام مضاد للكهرباء الساكنة أحزمة المعصم, أحزمة الكعبوسترات ESD لمنع تراكم الكهرباء الساكنة على جسمك.
3. أسس نفسك بشكل صحيح
   قم بتوصيل رباط معصمك المضاد للكهرباء الساكنة بنقطة مؤرضة قبل التعامل مع أي أجهزة حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي.
4. التعامل مع الأجهزة من الحواف
   تجنب لمس المسامير أو الموصلات أو الدارات مباشرة. أمسك المكونات من حوافها لتقليل مخاطر التفريغ الكهرومغناطيسي الثنائي.
5. استخدم العبوات الآمنة ضد التفريغ الكهرومغناطيسي
   قم بتخزين ونقل الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهرومغناطيسي (ESD) في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة أو رغوة موصلة أو حاويات محمية.
6. التحكم في مستويات الرطوبة
   حافظ على رطوبة نسبية 30-70% في مساحة العمل لتقليل تراكم الكهرباء الساكنة.
7. استخدام المؤينات للمعادلة
   استخدام المؤينات لتحييد الشحنات الساكنة على الأسطح والمواد غير الموصلة للكهرباء في وكالة حماية البيئة.
8. الفحص اليومي لأجهزة التأريض ESD
   الاستخدام جهاز اختبار التوافق والتكامل الإلكتروني للبيئة والتنمية المستدامة فحص أنظمة التأريض الشخصية يوميًا، والتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح.
9. تجنب المواد عالية الاستاتيكية
   احتفظ بالمواد البلاستيكية والفينيل وغيرها من المواد عالية السكون بعيداً عن الأجهزة الحساسة للتفريغ الكهروستاتيكي ومناطق العمل.
10. الحد من الحركة في وكالة حماية البيئة
    قلل من الحركة غير الضرورية في وكالة حماية البيئة لتقليل توليد الكهرباء الساكنة الناتجة عن الاحتكاك أو التيارات الهوائية.