إجراءات مكافحة الساكنة في الغرف النظيفة

1. توليد الكهرباء الساكنة ومصادر الخطر المرتبطة بها

الكهرباء الساكنة هي نتيجة لحركة الإلكترونات داخل المواد أو بينها (بما في ذلك الاستقطاب والتوصيل). عندما تتلامس مادتان مختلفتان أو تكونان على مسافة قريبة جداً (مثلاً، 10–25 سم)، يمر الإلكترونات عبر واجهة المواد بفعل تأثير النفق الكمي، مما يؤدي إلى تبادل الإلكترونات. وعندما تصل المواد إلى حالة توازن، يتكون فرق جهد بينها، مما يؤدي إلى وجود كميات متساوية من الشحنات الموجبة والسالبة على جانبي الواجهة. إذا تم فصل المواد بعد التلامس، فإنها تحمل شحنات متساوية ولكن ذات إشارات معاكسة. هذه هي المبدأ الأساسي لتوليد الكهرباء الساكنة.

تتولد الكهرباء الساكنة بشكل أساسي بثلاث طرق:

• الشحن بالاحتكاك : عندما يلامس مادان مختلفتان أو يحتكان ببعضهما البعض، تنتقل الإلكترونات من المادة ذات القدرة الأضعف على ربط الإلكترونات إلى تلك ذات القدرة الأقوى، مما يؤدي إلى شحن إحدى المواد بشكل موجب والآخر بشكل سالب.

• الشحن التوصيلي : في حالة الموصلات، تتحرك الإلكترونات بحرية على السطح. وعندما يلامس موصل جسمًا مشحونًا، تنتقل الإلكترونات حتى تُحقق الشحنات التوازن، مما يؤدي إلى توليد الكهرباء الساكنة.

• الشحن الاستقرائي : عندما يوضع موصل في مجال كهروستاتيكي خارجي، تعيد الإلكترونات توزيع نفسها نتيجة التنافر بين الشحنات المتشابهة والجذب بين الشحنات المخالفة، مما يؤدي إلى حدوث عدم توازن في الشحنات وتكوّن الكهرباء الساكنة.

من المبادئ والأ-Methods الأساسية لتوليد الكهرباء الساكنة، يتضح أن العديد من المراحل في إنتاج وتصنيع المنتجات الإلكترونية العامة يمكن أن تولّد كهرباء ساكنة. أثناء التصنيع الإلكتروني، يمكن أن تشحن المشغلون والمناضد والأدوات والمكونات والتغليف جميعها. وفي كل مكان تتواجد فيه الكهرباء الساكنة، سيحدث تفريغ كهروستاتيكي (ESD). وتتضمن المخاطر الرئيسية التداخل الناتج عن تيار التفريغ اللحظي في الدوائر، وتسبب تقلبات في جهود الأرضية المرجعية (مثلاً: أرضية الجهاز، أرضية الإشارة)، مما يعوق التشغيل الطبيعي للدوائر.

تتميز مخاطر الكهرباء الساكنة بخصائص مميزة مقارنة بالصواعق أو التداخل الكهرومغناطيسي:

• الطبيعة الخفية : عادةً ما تكون أحداث ESD غير محسوسة للبشر، لكن يمكن أن تتعرض المكونات للتلف دون علم.

• التأخر والتأثير التراكمي : قد تواجه بعض المكونات تدهورًا في الأداء بعد التعرض لتفريغ كهربائي ساكن (ESD) دون أن تفشل فورًا، ولكنها قد تفشل لاحقًا أثناء الاستخدام.

• العشوائية : يمكن أن تحدث أضرار ناتجة عن التفريغ الكهربائي الساكن (ESD) في أي مرحلة - أثناء الإنتاج أو التصنيع أو الصيانة - وكذلك عند الاتصال بأي جسم مشحون، مما يجعلها highly غير متوقعة.

• التعقيد : غالبًا ما يُخلط بين أضرار التفريغ الكهربائي الساكن (ESD) وأنواع أخرى من الأعطال، مما يؤدي إلى تشخيص خاطئ.

في تجميع المنتجات الإلكترونية، يؤثر الكهرباء الساكنة بشكل كبير على جودة المنتج ومعدل الإنتاجية والموثوقية. يجب تطبيق تدابير منهجية لمقاومة الكهرباء الساكنة في غرف النظافة لتقليل مخاطر التفريغ الكهربائي الساكن (ESD) أثناء الإنتاج.

2. حماية من الكهرباء الساكنة

عادةً ما تستند الحماية الفعالة من الكهرباء الساكنة إلى ثلاثة مبادئ أساسية هي:

1. تقليل أو منع تراكم الشحنات الكهروستاتيكية.

2. إنشاء مسارات آمنة لتفريغ الكهرباء الساكنة.

3. تطبيق أنظمة مراقبة كهروستاتيكية ضرورية وفعالة.

2.1 نظام التأريض

يُعد نظام التأريض القوي ضروريًا لمنع تراكم الشحنات وتوفير مسارات تفريغ آمنة. يشمل التأريض الكهروستاتيكي وصل الأجسام المشحونة أو الأجسام التي من المحتمل أن تولّد الكهرباء الساكنة (غير العوازل) بالأرض عبر موصلات، مما يضمن بقاء هذه الأجسام عند نفس الجهد الكهربائي للأرض. ويسرع هذا من حركة الشحنات وتسربها، مما يسمح بتفريغ الشحنات الساكنة بشكل فعّال ومنع تراكمها.

2.2 التحكم في البيئة

تُعد درجة توليد الكهرباء الساكنة ومقدارها مرتبطة بشكل وثيق برطوبة البيئة وتركيز الأيونات في الهواء. ويتناسب الجهد الكهروستاتيكي تناسباً عكسياً مع الرطوبة. وفي البيئات النظيفة للغاية مثل غرف التنظيف، يؤدي التركيز المنخفض للأيونات إلى توليد الكهرباء الساكنة بسهولة أكبر.

يمكن أن تؤدي نفس الإجراءات إلى توليد فولتات كهروستاتيكية تختلف بمقدار عشرة أضعاف تحت مستويات رطوبة مختلفة. ومع ذلك، لا يُنصح بارتفاع الرطوبة بشكل مفرط، حيث يمكن أن تؤدي إلى تكاثف بخار الماء على المعدات. يجب الحفاظ على الرطوبة ضمن نطاق معقول، مثل 30% إلى 75%.

3. مراقبة الكهروستاتيكية

يمكن أن تقلل الرطوبة العالية من الكهرباء الساكنة إلى مستويات لا يمكن إدراكها من قبل البشر، ولكنها قد تظل تُحدث تلفًا للمكونات الحساسة. إن الطريقة الصحيحة هي الاعتراف بأن الرطوبة العالية تُقلل من توليد الكهرباء الساكنة، بينما تزيد الرطوبة المنخفضة من حدتها. بالنسبة للمنتجات التي تتطلب تحكمًا صارمًا في الكهرباء الساكنة، فإن الحل يتجاوز وسائل الحماية التقليدية ويحتاج إلى مراقبة وتسجيل للكهرباء الساكنة المتولدة. وتشمل الحلول العملية أنظمة التحكم في الدخول المضادة للكهرباء الساكنة وأنظمة المراقبة الكهروستاتيكية عبر الإنترنت في الوقت الفعلي.

3.1 نظام التحكم في الدخول المضاد للكهرباء الساكنة

للتّحكم في الكهرباء السّاكنة من مصدرها، يتمّ تطبيق أنظمة تحكّم في الدّخول المضادة للكهرباء السّاكنة في المناطق الحسّاسة. تتحقّق هذه الأنظمة مما إذا كان الأشخاص الذين يدخلون المناطق المُحكَمة ضدّ الكهرباء السّاكنة قد اتّخذوا إجراءات أو استخدموا معدّات مضادة للكهرباء السّاكنة مناسبة. وتشمل الوحدات الوظيفية ما يلي:

• التحقّق من الهوية والPermissions

• اختبار أحزمة المعصم وال أحذية المضادة للكهرباء السّاكنة

• لوحات تحكّم المستويات

لتعزيز الفعالية، يمكن في البيئات التي تتطلب نظافة عالية دمج نظام تحكّم الدّخول مع أنظمة غرف التعقيم الهوائية. من خلال دمج إشارات الدّخول في نظام تحكّم باب الغرفة التعقيم الهوائي، تضمن صلاحيّة المعدّات المضادة للكهرباء السّاكنة منذ اللحظة التي يدخل فيها الأشخاص إلى منطقة العمل.

3.2 نظام مراقبة الكهرباء السّاكنة عبر الإنترنت في الوقت الفعلي

في تصنيع الإلكترونيات بشكل عام، تُستخدم أجهزة قياس الكهرباء الساكنة بشكل شائع للتحقق من سوار المعصم المضاد للكهرباء الساكنة التي يرتديها الموظفين. وللوفاء بمتطلبات ISO 9001، تُسجل النتائج يدويًا على استمارات. ولكن، إذا فشل سوار المعصم المضاد للكهرباء الساكنة أثناء التشغيل، أو إذا انقطع جزء من نظام التأريض، يصبح من الصعب اكتشاف هذا العطل فورًا.

للتعامل مع هذه المشكلة، يدمج بعض مصانع الإلكترونيات وحدات مراقبة عبر الإنترنت في أنظمة التأريض الخاصة بهم. وباستغلال سلامة الدائرة الكهربائية للتأريض، يُفعّل النظام إنذارًا بضوء أحمر (ويمكن إضافة إنذار صوتي كخيار) إذا أصبح أي جزء من الدائرة مفتوحًا أو إذا زادت المقاومة بشكل مفرط (على سبيل المثال، >10 أوم). ويتيح هذا النظام المراقبة الفورية، مما يُلغي الحاجة إلى السجلات الورقية المملة والرسمية.