נושא :בדיקת פריקה אנטיסטטית (ESD test– Electro Static Discharge test)

בס"ד , ‏ יום ראשון 14 נובמבר 2021

מהו חשמל סטטי ?

חשמל סטטי זהו מטען חשמלי האגור על משטח כלשהו , מהגדרת השם "סטטי" נגזר כי המטען אינו נע כמו בזרם חשמלי אלא נשאר במקום ,פוטנציאל המטען יהיה בסדר גודל של 40-5 (KV).

איך נוצר החשמל הסטטי ?

אחת הדרכים שבה נוצר מטען סטטי הוא על ידי שפשוף של חומר אחד במשנהו אשר גורם לשחרור של אלקטרונים מהחומר אחד אשר יטענו את החומר השני .
נביא מספר דוגמאות להמחשה

1. הליכה על שטיח אשר טוען את גוף האדם במטען חשמלי ,פריקה תתרחש כאשר יהיה למטען לאן לזרום בחופשיות דרך גוף האדם ואז לאדמה או דרך מתכות ואז לאדמה וכו'.
2. שפשוף של בלון על סוודר אשר יגרום לטעינה של הבלון במטען חשמלי (לעיתים ניתן לראות ניצוצות לכו לנסות)
3. שפשוף ענבר על פרווה טוען את הענבר ודבר ה יגרום לו למשוך אלמנטים קטנים.

מהי פריקה אלקטרו סטטית ?

פריקה אלקטרוסטטית מוגדרת כמעבר מהיר מאוד של מטען מגוף טעון אחד לגוף אחר, עקב הפרש הפוטנציאלים בין הגופים.

כאשר הפריקה תתרחש בין גוף טעון לאדם התוצאה תהיה הרגשה של עקצוץ ועד למצב של כוויה כתוצאה מהמטען שהתפרק על גוף האדם, גודל המטען שנצבר.
וכאשר הפריקה מתבצעת על שבבי אלקטרוניקה או לוחות אלקטרוניקה(PCB) שתוכננו לעבוד במתח נמוך מאוד(כמה וולטים בודדים) התוצאה קטלנית ושבבים יהרסו או שיגרם להם תקלה לא רצויה אם ייחשפו למתחים גבוהים לא רצויים אלו .

מהו חומר מוליך?

זהו חומר שמאפר לאלקטרונים לנוע על גביו בחופשיות ,המוליכות מוגדרת כ (זרם חלקי המתח) מנוסחה זו נראה כי ככל שהמוליכות תהיה גדולה יותר הזרם יהיה גדול יותר ,וההתנגדות מוגדרת כ בשל היחס ההופכי ניתן לראות כי ככל שהמוליכות תהיה גדולה יותר ההתנגדות תהיה קטנה יותר.

התנגדותו קטנה מ 10⁴ (Ω-cm²)

מהו חומר מפזר (לא הצלחתי לאתר את המונח המדויק גם לא בתקן)?

זהו חומר שבו המטען חשמלי נע בקצב איטי מחומר מוליך , והוא יותר נשלט מאשר חומר מוליך

התנגדות החשמלית שלו תהיה באזור ה 10¹¹-10⁵ (Ω-cm²)

מהו חומר מבודד?

זהו חומר שלא מאפשר לאלקטרונים לנוע על גביו בחופשיות והוא יהיה בעל מוליכות נמוכה מאוד

התנגדותו מוגדרת באזור ה – 10²⁰-10¹² (Ω-cm²)

מהו חומר אנטי-סטטי?

זהו חומר אשר מונע ממטען חשמלי להיאגר במקום ספציפי על גביו לדוגמה שקיות אריזה למוצרים אלקטרוניים.

ריצפה אנטי סטטית

ישנם מספר שיטות נפוצות על מנת למנוע מצב של ריבוי מטענים על הרצפה

1. יישום ריבועי נחושת על הרצפה במרחקים אשר יעזרו לפריקה מבוקרת ועטיפה של הרצפה ביריעות בעלות חומר מפזר ודבק מוליך אשר יקבע את המשטח לרצפה.
2. שיטה נוספת הינה ריצפה צפה בעלת חומר מפזר (ניתן לראות כזו בכל חדר נקי) מחזקי הרצפה יהיו מחומר מוליך ויחוברו להארקה
3. יישום ריבועי נחושת על הרצפה במרחקים אשר יעזרו לפריקה מבוקרת וציפוי הרצפה בחומר פולימרי מפזר מטענים בעל התנגדות קבועה נפחית.

• תמונה של משטח ריבועי נחושת לפני יישום ותוך כדי יישום פולימר מאתר https://zebra.pk/

איפה קיים לנו המונח חשמל סטטי בחוק החשמל ?

1. מתקני חשמל באתרים רפואיים במתח שאינו עולה על מתח נמוך, תשע"ב-2012

סעיף 9 – "…בדיקת ערכי ההתנגדות של רצפה מוליכה לחשמל סטטי כמפורט בתוספת החמישית אל פס PA  תבוצע באמצעות מד-התנגדות (מגר) שמתחו ברייקם עד 750 וולט זרם ישר ואלקטרודות…"

סעיף 29 – (א)  באתרים רפואיים מקבוצות 1 ו-2, יש למנוע היווצרות חשמל סטטי, באחד או יותר מאמצעים אלה:

(1)   שמירה על לחות יחסית של האוויר העולה על 50%;

(2)   התקנת רצפה מוליכה חשמל סטטי כמפורט בתוספת החמישית.

(ב)  ערכי ההתנגדות החשמלית בין נקודה כלשהי של רצפה מוליכה חשמל סטטי כמפורט בסעיפים 1(א)(4) ו-(ב) שבתוספת החמישית לבין פס PA יהיו לא יותר מ-1 מגה אוהם ולא פחות מ-10 קילו אוהם; מדידת ההתנגדות תבוצע כמפורט בתקנה 37(9).

1. וכן בתוספת לחוק

ועכשיו לבדיקות ישנם מספר סוגי בדיקות אשר מבוצעות הן כבדיקות קבלה והן כבדיקות תחזוקה

1. בדיקה משטחית

בבדיקה זו מבצעת מדידה של התנגדות בין 2 אלקטרודות בגודל ידוע ובמרחק ידוע אחת מהשנייה
את האלקטרודות מניחים על המשטח אותו מעוניינים למדוד מהשטח חייב להיות נקי וכן האלקטרודה בשל העובדה כי ללכלוך יש התנגדות והוא מופיע בצורה טורית אשר עלול לגרום לבידוד מלא של האלקטרודות מהמשטח ובכך להשפיע על תוצאת המדידה
המדידה כבמובן תיקח בחשבון את המרחקים וגודל האלקטרודות על מנת לחשב את ההתנגדות המשטחית .

• בדיקה משטחית דוגמת מדידה

2. בדיקה נפחית

זוהי בדיקה אשר מודדת את התנגדות החומר בצורה נפחית, בדיקה זו דומה לבדיקה משטחית רק שפה האלקטרודות אחת מול השנייה והחומר הנמדד באמצע.

גם כאן נדרש לקחת בחשבון את גודל האלקטרודה וכן את עובי החומר הנבדק על מנת לקבוע את ההתנגדות הנפחית.

1. בדיקת התנגדות הרצפה (נקראת גם בדיקת RTG – Surface to Ground)

בדיקה זו מתבצעת עם משקולת ייעודית לבדיקה (אני משתמש ב 3M-701 ) ומד התנגדות בידוד
צד אחד יחובר לנקודת הארקה או השוואת הפוטנציאלים לפי הקיים וצד שני יתחבר למשקולת הייעודית אותה נניח על גבי הרצפה כאשר הרצפה נקייה לגמרי ולא רטובה במרחק של מטר רבוע כל פעם תוצאות הבדיקה יהיו בתחום של 10⁸-10⁵ (Ω) תלוי באזור ואופן השימוש לדוגמה אזורים בעלי נפיצות גבוה ידרשו תוצאות אשר לא גדולות מ 10⁶ ולא קטנות מ 10⁴

• עמדת עבודה סטנדרטית

לסיכום

• נדרשת הכרה יסודית של תהליך הבדיקות והחומרים הנמצאים בחדר.
• יש לדאוג להשוות לתוצאות קודמות ולדאוג לניקיון החדר או האולם לפני הגעה.
• ציוד המדידה חייב להיות מכויל .
• בסיום נדרש להשאיר דוח בדיקה מפורט עם כל המדידות אשר התבצעו במקום.

בהצלחה