ESD BASIC- Bài 2: Setup và thiết lập chống tĩnh điện cho một nhà máy sản xuất

DANH MỤC TIN TỨC

ESD BASIC- Bài 2: Setup và thiết lập chống tĩnh điện cho một nhà máy sản xuất

18/08/2025

CÁC YÊU CẦU VỀ TĨNH ĐIỆN TRONG XÂY DỰNG VÀ SETUP NHÀ MÁY

Xây dựng khu vực kiểm soát chống tĩnh điện (EPA)

Khu vực EPA ( Electrostatic Protected Area) là khu vực được thiết lập nhằm hạn chế ảnh hưởng của tĩnh điện tới sản phẩm.

EPA là khu vực được kiểm soát chống tĩnh điện bao gồm tất cả các thành phần trong khu vực EPA. Con người, vật liệu dẫn điện, truyền dẫn tĩnh điện phải được kết nối với nhau và kết nối tới điểm nối đất của hệ thống

Các hạng mục chính của khu vực EPA bao gồm:

1. Khu vực làm việc

Khu vực làm việc được thiết kế để kiểm soát ESD trong khu vực sản xuất hoặc khu vực sửa chữa. Nó tạo ra bề mặt truyền dẫn tĩnh điện, giữ cho các linh kiện ESDS cùng một mức điện áp ( đẳng thế) với người thao tác và môi trường xung quanh. Khu vực làm việc là yếu tố quan trọng số 2 trong chương trình kiểm soát chống tĩnh điện chỉ sau nối đất cho con người.

Mục tiêu chính của khu vực làm việc là đảm bảo các thành phần trong khu vực làm việc có chung mức điện thế.

Chức năng chính

Đảm bảo về mặt điện học rằng các thành phần được kết nối với hệ thống nối đất. Xả tĩnh điện cho các thành phần được đặt trên bề mặt thao tác một cách có kiểm soát ( không quá nhanh cũng không quá chậm).

Nguyên tắc:

Tất cả các thành phần: Mặt bàn làm việc, vòng đeo tay, mặt sàn, dây tiếp địa được kết nối chung với nhau tại điểm nối đất chung CPG ( Common Point Gound).

Điểm nối đất chung sẽ được kết nối về chân thứ 3 của ổ điện.

Lưu ý: Đây là phương án phổ biến nhất. Trường hợp muốn sử dụng 2 hệ thống nối đất cho Esd và thiết bị sẽ được đề cập ở phần sau.

Khi lựa chọn bề mặt thao tác cho khu vực có các linh kiện ESDS thì cần giới hạn điện trở dưới cho bề mặt thao tác là 1.0 x10^6 Ohm. Thông thường, giá trị điện trở từ bề mặt thao tác đến điểm nối đất phải nhỏ hơn 1.0 x10^9 Ohm.

Đánh giá:

Toàn bộ bàn làm việc cần được đánh giá điện trở làm việc và điện trở nối đất trước khi đưa vào sử dụng và phải được ghi chép lại số liệu.

Điện trở: Điểm tới điểm: <1.0x 10^9 Ohms

Điện trở: Bề mặt làm việc tới điểm CPG < 1.0x10^9 Ohm.

Thiết bị đo để đánh giá điện trở mặt bàn làm việc và kết nối tới hệ thống nối đất:

DESCO 19290

2. Hệ thống nối đất

Có 2 phương án nối đất được sử dụng:

Nối đất cho khu vực làm việc, máy móc, thiết bị được kết nối tới hệ thống nối đất của thiết bị ( Chân thứ 3 của ổ điện AC)
Nối đất phụ trợ: Sử dụng hệ thống điện cho ESD riêng nhưng vẫn được kết nối tới dây đất của tủ điện tổng ( AC ) của xưởng/nhà máy

Nguyên tắc:

Kết nối điểm nối đất chung (CPG) của khu vực thao tác tới hệ thống nối đất của hệ thống điện AC hoặc hệ thống nối đất ESD theo tiêu chuẩn ANSI/ESD S6.1 . Dây nối đất của hệ thống điện AC được khuyến cáo sử dụng do tất cả các thiết bị điện ( bao gồm mỏ hàn, kính hiển vi…) đều được nối đất với hệ thống này.

Ví dụ:Nếu hai hệ thống này độc lập với nhau, Dây nối đất của mỏ hàn được kết nối với hệ thống nối đất của điện AC, tiếp xúc với linh kiện ESDS, Linh kiện đặt trên kính hiển vi, kính này kết nối với hệ thống nối đất ESD. Khi đó sẽ có sự khác biệt về điện áp giữa 2 hệ thống và có thể gây phá hủy linh kiện ESDS.

Toàn bộ các thành phần kết nối của hệ thống nối đất bằng kim loại( < 1 Ohms) để điện trở là nhỏ nhất.

Hệ thống nối đất sử dụng chân thứ 3 của ổ điện theo chuẩn ( NFPA 70 )

Hệ thống nối đất sử dụng đất phụ trợ ( ESD cho người và bàn), thường được sử dụng ở các nước châu Á

Yêu cầu:

Điện trở trên dây nối đất: <1Ohms

Trong trường hợp sử dụng hệ thống nối đất phụ trợ 2 hệ thống này cần được kết nối với nhau và kết nối tới hệ thống điện nhà máy. Để đảm bảo không có sự chênh áp giữa 2 hệ thống nối đất gây lỗi EOS với linh kiện thì cần đảm bảo điện trở giữa 2 hệ thống này < 25 Ohms.

Phương pháp đo:

Sử dụng thiết bị phân tích hệ thống điện : SCS CTM051
Toàn bộ các dây nối đất phải được kiểm tra điện trở trước khi đưa vào sử dụng.

Lưu ý: Không sử dụng phương pháp nối đất nối tiếp vì có nhiều rủi ro khi layout, thay đổi vị trí dây truyền.

3. Nối đất cho con người

Tĩnh điện sẽ tích trữ vào con người thông qua việc di chuyển. Kết quả là tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa con người và đất. Điện áp này có thể phá hủy các linh kiện ESDS. Chương trình ANSI/ESD S20.20 được thiết kế để bảo vệ các linh kiện nhạy cảm khỏi lỗi phóng tĩnh điện từ con người ( HBM) với ngưỡng điện áp là 100V. Để duy trì mức điện áp phát sinh dưới 100V thì con người bắt buộ phải được nối đất.

Để giảm thiểu thấp nhát thiệt hại do tĩnh điện gây ra có 2 phương pháp phổ biến:

- Sử dụng hệ thống nối đất thông qua vòng đeo tay

Vòng đeo tay khi được nối đất sẽ giúp truyền toàn bộ tĩnh điện phát sinh tới hệ thống nối đất.

Vòng đeo tay cần có độ co giãn, điện trở trong tiêu chuẩn cho phép.

Đây là phương pháp đơn giản nhất, hiệu quả nhất trong việc kiểm soát tĩnh điện của con người. Nhằm giảm thiểu thiệt hại do tĩnh điện gây ra đối với linh kiện ESDS.

Để đảm bảo điện trở nối đất của người thì cần đo điện trở hệ thống ( bao gồm: vòng đeo tay, con người, dây nối đất). Việc đánh giá vòng đeo tay được chỉ dẫn trong tiêu chuẩn ANSI/ESD S1.1

Lưu ý: Vòng đeo tay có sẵn 1 điện trở 1Mohms nhằm hạn dòng, đảm bảo an toàn cho con người khi có sự cố đối với hệ thống điện nên cần kiểm tra điện trở của vòng đeo tay theo tiêu chuẩn.

Tất cả các vị trí ngồi thao tác bắt buộc phải sử dụng vòng đeo tay tĩnh điện. Giày và sàn không đảm bảo nối đất khi ngồi.

Lưu ý:

Vòng đeo tay không dây đang có trên thị trường không có ý nghĩ về mặt kiểm soát tĩnh điện ( Kết quả test cho thấy tĩnh điện phát sinh khi đeo vòng không dây và không đeo vòng đeo tay tĩnh điện là như nhau).

- Sử dụng hệ thống nối đất thông qua giày và sàn.

Hệ thống nốt đất thông qua giày và sàn là phương án tối ưu trong việc nối đất cho con người. Tuy nhiên trong một số trường hợp hệ thống giày và sàn vẫn phát sinh tĩnh điện trên 100V. Do đó cần kiểm tra điện áp phát sinh trên người theo tiêu chuẩn ANSI/ESR STM97.2 trước khi sử dụng giày hoặc/và sàn mới.

Có 2 phương pháp để đo đạc , đánh giá hệ thống nối đất qua sàn/giày.

ANSI/ESD STM 97.1 kiểm tra điện trở của hệ thống bao gồm sàn, người, giày.

ANSI/ESD STM 97.2 kiểm tra mức tĩnh điện phát sinh ra của hệ thống bao gồm sàn, người, giày trong trạng thái di chuyển, đi lại.

Theo ANSI/ESD S20.20 thì phương pháp đo ANSI/ESD STM 97.2 được dùng để đánh giá hệ thống gồm sàn/giày có đảm bảo rằng mức tĩnh điện thực tế sinh ra có đảm bảo nhỏ hơn 100V

Thiết bị dùng để đánh giá điện áp tĩnh điện trên người: DESCO 19431 - Máy đo điện áp cơ thể

4. Vật liệu cách điện trong khu vực EPA

Vật liệu cách điện

Tất cả các vật cách điện không cần thiết như cốc cà phê, vỏ giấy gói thức ăn, vật dụng cá nhân nên được loại bỏ khỏi khu vực EPA

Chương trình kiểm soát chống tĩnh điện cần đề nêu rõ các yêu cầu về việc sử dụng các vật liệu cách điện để tránh thiệt hại dạng CDM do hiện tượng cảm ứng từ vật liệu cách điện gây ra.

Nếu điện áp của vật liệu cách điện trong khu vực sản xuất trên 2000V/inch và đặt cách đối tượng nhạy cảm tĩnh điện (ESDS) một khoảng nhỏ hơn 30 cm thì cần tiến hành các hoạt động sau:

Tách vật cách điện cách xa đối tượng ESDS một khoảng > 30cm hoặc
Sử dụng ionizer hoặc phương pháp khác để trung hòa tĩnh điện.
Nếu điện áp của vật liệu cách điện trong khu vực sản xuất trên 125V/inch và đặt cách đối tượng nhạy cảm tĩnh điện (ESDS) một khoảng nhỏ hơn 2.5 cm thì cần tiến hành các hoạt động sau:
Tách vật cách điện cách xa đối tượng ESDS một khoảng > 30cm hoặc
Sử dụng ionizer hoặc phương pháp khác để trung hòa tĩnh điện.

Thiết bị đo: Sử dụng Field Meter DESCO 19442 để đo điện áp tĩnh điện

5. Sử dụng nhãn cảnh báo cho khu vực EPA

Cửa vào khu vực kiểm soát ESD: Biển báo cảnh báo con người làm việc và khách rằng đây là khu vực lưu ý thực hiện kiểm soát chống tĩnh điện khi đi vào khu vực này. Cần sử dụng các trang bị cần thiết để bảo vệ các linh kiện ESDA.
Khu vực làm việc: Một biển hiệu được dán ở vị trí dễ thấy trên bàn thao tác có quản lý ESD để xác định rằng nó tuân thủ theo những yêu cầu đối với chương trình kiểm soát chống tĩnh điện.