Langkah Pencegahan Listrik Statis di Ruang Kelas Bersih

1. Pembentukan dan Bahaya Listrik Statis

Listrik statis adalah hasil dari pergerakan elektron di dalam atau antar bahan (termasuk polarisasi dan konduksi). Ketika dua bahan berbeda bersentuhan atau berada dalam jarak sangat dekat (misalnya, 10–25 cm), elektron melakukan terowongan melalui permukaan karena efek terowongan kuantum, menyebabkan pertukaran elektron. Ketika keseimbangan tercapai, beda potensial terbentuk antara bahan tersebut, menghasilkan jumlah muatan positif dan negatif yang sama di kedua sisi permukaan. Jika bahan tersebut dipisahkan setelah bersentuhan, maka keduanya akan membawa muatan yang sama tetapi berlawanan. Inilah prinsip dasar pembentukan listrik statis.

Listrik statis terutama dihasilkan melalui tiga cara:

• Pengisian Triboelektrik : Ketika dua material berbeda bersentuhan atau saling menggosok, elektron akan berpindah dari material dengan kemampuan ikatan elektron lebih lemah ke material dengan kemampuan ikatan lebih kuat, menyebabkan satu material menjadi bermuatan positif dan yang lainnya bermuatan negatif.

• Pengisian Konduktif : Pada konduktor, elektron bergerak bebas di permukaan. Saat konduktor bersentuhan dengan objek bermuatan, elektron akan berpindah hingga tercapainya keseimbangan muatan, menghasilkan listrik statis.

• Pengisian Induktif : Saat konduktor ditempatkan dalam medan elektrostatik eksternal, elektron akan terdistribusi ulang akibat tolak-menolak muatan sejenis dan tarik-menarik muatan berlawanan, menyebabkan ketidakseimbangan muatan dan timbulnya listrik statis.

Dari prinsip-prinsip dasar dan metode generasi listrik statis, jelas bahwa banyak tahap dalam produksi dan manufaktur produk elektronik umum dapat menghasilkan listrik statis. Selama manufaktur elektronik, operator, meja kerja, alat, komponen, dan kemasan semuanya dapat menjadi bermuatan. Di mana pun listrik statis ada, peristiwa ESD (Electro-Static Discharge) akan terjadi. Bahaya utamanya meliputi arus pelepasan yang mendadak menginduksi derau pada rangkaian dan menyebabkan fluktuasi pada potensi ground referensi (misalnya ground produk, ground sinyal), sehingga mengganggu operasi rangkaian normal.

Bahaya listrik statis memiliki karakteristik unik dibandingkan dengan sambaran petir atau gangguan elektromagnetik:

• Sifat Tersembunyi : Peristiwa ESD seringkali tidak terasa oleh manusia, tetapi komponen bisa rusak tanpa disadari.

• Keterlambatan dan Efek Kumulatif : Beberapa komponen mungkin mengalami penurunan kinerja setelah terpapar ESD tanpa mengalami kegagalan segera, tetapi dapat gagal kemudian saat digunakan.

• Ketidakpastian : Kerusakan ESD dapat terjadi pada setiap tahap—produksi, manufaktur, atau pemeliharaan—dan saat bersentuhan dengan objek bermuatan listrik apa pun, sehingga sangat tidak dapat diprediksi.

• Kesulitan : Kerusakan akibat ESD sering disalahartikan sebagai jenis kegagalan lain, yang menyebabkan diagnosis yang salah.

Untuk perakitan produk elektronik, listrik statis sangat memengaruhi kualitas, hasil produksi, dan keandalan produk. Upaya perlindungan anti-statik secara sistematis harus diterapkan di ruang bersih untuk meminimalkan risiko ESD selama proses produksi.

2. Perlindungan Listrik Statis

Perlindungan efektif terhadap listrik statis umumnya mengikuti tiga prinsip dasar berikut:

1. Mengurangi atau mencegah penumpulan muatan elektrostatik.

2. Membuat jalur pelepasan elektrostatik yang aman.

3. Menerapkan sistem pemantauan elektrostatik yang diperlukan dan efektif.

2.1 Sistem Pentanahan

Sistem pentanahan yang kuat sangat penting untuk mencegah penumpulan muatan dan menyediakan jalur pelepasan yang aman. Pentanahan elektrostatik melibatkan penghubungan objek bermuatan atau objek yang berpotensi menghasilkan listrik statis (non-isolator) ke bumi melalui konduktor, memastikan objek-objek tersebut tetap berada pada potensial yang sama dengan tanah. Hal ini mempercepat perpindahan dan kebocoran muatan, secara efektif melepaskan muatan statis untuk mencegah penumpukan.

2.2 Pengendalian Lingkungan

Pembangkitan dan besarnya listrik statis sangat terkait dengan kelembapan lingkungan dan konsentrasi ion udara. Potensial elektrostatik berbanding terbalik dengan kelembapan. Di lingkungan ultra bersih seperti ruang bersih, konsentrasi ion yang rendah membuat listrik statis lebih mudah terbentuk.

Aksi yang sama dapat menghasilkan tegangan elektrostatik yang berbeda hingga satu tingkat besar pada tingkat kelembapan yang berbeda. Namun, kelembapan yang terlalu tinggi tidak disarankan karena dapat menyebabkan kondensasi pada peralatan. Kelembapan harus dipertahankan dalam rentang yang wajar, seperti 30%–75%.

3. Pemantauan Elektrostatik

Kelembapan tinggi dapat mengurangi listrik statis hingga pada tingkat yang tidak terasa oleh manusia, tetapi tetap dapat merusak komponen yang sensitif. Pendekatan yang benar adalah memahami bahwa kelembapan tinggi menekan pembangkitan listrik statis, sedangkan kelembapan rendah memperburuknya. Untuk produk yang membutuhkan kontrol statis yang ketat, selain langkah perlindungan tradisional, pemantauan dan pencatatan pembangkitan listrik statis merupakan hal yang wajib dilakukan. Solusi praktis mencakup sistem kontrol akses anti-statis dan sistem pemantauan elektrostatik online secara real-time.

3.1 Sistem Kontrol Akses Anti-Statis

Untuk mengendalikan listrik statis pada sumbernya, sistem kontrol akses anti-statik diterapkan di area-area kritis. Sistem-sistem ini memverifikasi apakah personel yang memasuki zona terkendali statis telah menerapkan langkah atau menggunakan peralatan anti-statik yang sesuai. Modul fungsional meliputi:

• Verifikasi identitas dan izin

• Pengujian tali gelang anti-statik dan sepatu

• Panel kontrol tingkat

Untuk meningkatkan efektivitas, pada lingkungan yang membutuhkan kebersihan tinggi, sistem kontrol akses dapat diintegrasikan dengan sistem shower udara. Dengan memasukkan sinyal akses ke dalam sistem kontrol pintu shower udara, keabsahan peralatan anti-statik dijamin sejak personel memasuki area kerja.

3.2 Sistem Pemantauan Elektrostatik Online Real-Time

Secara umum dalam manufaktur elektronik, alat uji elektrostatik sering digunakan untuk memeriksa tali pergelangan tangan anti-statik yang dipakai karyawan. Untuk memenuhi standar ISO 9001, catatan biasanya ditandai secara manual pada formulir. Namun, jika tali pergelangan tangan anti-statik mengalami kegagalan selama beroperasi, atau jika sebagian dari sistem pentanahan terputus, akan sulit mendeteksi kegagalan tersebut secara langsung.

Untuk mengatasi hal ini, beberapa pabrik elektronik memasukkan modul pemantauan online berbasis waktu nyata ke dalam sistem pentanahan mereka. Dengan memanfaatkan integritas sirkuit pentanahan, sistem akan memicu peringatan lampu merah (dan opsional alarm suara) jika ada bagian sirkuit yang terbuka atau memiliki hambatan terlalu tinggi (misalnya, >10 Ω). Sistem ini memungkinkan pemantauan secara real-time, sehingga menghilangkan kebutuhan akan pencatatan manual yang membosankan dan bersifat formalitas.