أحد أكثر أدوات اختبار المناعة شيوعًا هو مولد ESD، وهو أمر ضروري لاختبار المتانة الممكنة للمنتجات الإلكترونية المتعلقة بالتفريغ الكهروستاتيكي. على الرغم من أن المهندسين عادةً ما ينشغلون بدقة أشكال الموجات، إلا أن الامتثال وإجراءات الاختبار والسلامة والإجراءات المناسبة تظل قضايا حيوية. تُنتج مولدات التفريغ الكهروستاتيكي نبضات جهد عالية جدًا تصل إلى عشرات الكيلوفولت (حسب الطراز)، مما يعني أن الاستخدام غير السليم قد يؤدي إلى تعطل الجهاز، أو تلف نتائج الاختبار، أو تعريض المُشغل لخطر الصدمة الكهربائية.
تتزايد الحاجة إلى إجراء اختبارات مسدسات التفريغ الكهروستاتيكي بشكل صحيح وآمن مع ازدياد حساسية المنتجات واحتوائها على العديد من المكونات الإلكترونية. وتلتزم المختبرات المتخصصة ببروتوكولات التعامل الآمن لضمان توفير جميع أنواع التفريغ بشكل صحيح وآمن، وبما يتوافق مع متطلبات السلامة. IEC 61000-4-2.

فهم المخاطر الكامنة وراء مولدات التفريغ الكهروستاتيكي

على الرغم من أن مولد التفريغ الكهروستاتيكي لا يستخدم تيارًا كهربائيًا مستمرًا كما هو الحال في معدات الطاقة، إلا أن نبضة تفريغه عالية الطاقة وسريعة جدًا. ويمكن أن يؤدي الجهد العالي، مقترنًا بارتفاع سريع في الجهد وارتفاع حاد في التيار، إلى تلف فوري للأجهزة عند التعامل معه بشكل غير صحيح.
تشمل المخاطر ما يلي:
• تسبب في إصابة شخصية دون علمه.
• صدمة للمستخدمين، وإمكانات الجسم غير الطبيعية.
• كسر العناصر الحساسة في إعداد الاختبار.
• تدمير عائلات أشباه الموصلات أو لوحات التحكم.
• عينات اختبار ملوثة بسبب التفريغات المزدوجة.
• أثناء إجراء الاختبارات على المواد القابلة للاشتعال، توجد مخاطر الحرائق.
• يؤدي الاختبار غير المنضبط للمنتجات الإلكترونية إلى ظهور عيوب خفية في المنتجات.
تزداد هذه المخاطر عند استخدام مولدات عالية القدرة، مثل 15 كيلو فولت، أو 20 كيلو فولت، أو 30 كيلو فولت. ولذلك، يلتزم المهنيون في المختبرات بمجموعة صارمة من احتياطات السلامة قبل إجراء اختبار مسدس التفريغ الكهروستاتيكي.

إعداد بيئة ما قبل الاختبار

يجب تجهيز منطقة الاختبار قبل تشغيل مولد التفريغ الكهروستاتيكي. يجب أن تكون البيئة خالية من الموصلات الكهربائية، وجافة ونظيفة. يجب إبعاد الأدوات اليدوية والملحقات المعدنية عن خط التفريغ. من المعروف أيضًا أن الرطوبة تزيد من الموصلية على السطح، وقد تسبب شرارات غير منتظمة.
يجب تكوين جدول الاختبار وفقًا لـ IEC 61000-4-2، أي معزولة ما لم يُنص على خلاف ذلك. يجب ألا تكون هناك أي معدات ذات تنجيد أو أسطح مصنوعة من مولدات كهربائية ساكنة.
يجب أن يكون مستوى التهوية مُرضيًا، لأن التفريغات عالية التردد قد تُؤدي إلى توليد ضئيل للأوزون. تركيز الأوزون ليس مرتفعًا جدًا، ولكن نظرًا لعدم وجود تهوية مناسبة، قد يكون الاختبار المستمر غير مريح.

تأريض المشغل والسلامة الشخصية

يُمنع المُشغِّل من التواجد في مسار التفريغ. يُعدّ استخدام مُولّد التفريغ الكهروستاتيكي دون اتباع إجراءات التأريض أمرًا محفوفًا بالمخاطر:
• الوقوف على حصيرة معزولة
• قم بزيادة السرعة، ولا تقم بالاتصال المباشر بالطائرات الأرضية.
• ارتدِ أحذية آمنة ضد التفريغ الكهروستاتيكي أو أحزمة التأريض، عند الضرورة، في المختبر.
• يجب أيضًا أن تكون الأيدي جافة لمنع حدوث تغيير في الموصلية.
• قم بإزالة جميع الأجسام المعدنية مثل الخواتم أو الساعات.
يجب على المُشغِّل عدم لمس الأجزاء الموصلة المكشوفة من الجهاز قيد الاختبار بأي شكل من الأشكال أثناء التفريغ أو بعده بفترة وجيزة. قد يحتوي الجهاز قيد الاختبار على شحنة متبقية بعد عمليات التفريغ السابقة، خاصةً في تسلسلات اختبارات مسدس التفريغ الكهروستاتيكي عالي الجهد.
وفقًا للمختبرات المتخصصة، يجب استخدام مولدات التفريغ الكهروستاتيكي فقط من قِبل الموظفين المؤهلين. يجب على المشغلين الجدد الخضوع لتدريب مُراقَب لمعرفة مسافة القوس الكهربائي، وقطبية التفريغ، ومناطق الخطر المحتملة.

التعامل الآمن مع مولد التفريغ الكهروستاتيكي

مولد التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) مُجهز بأنظمة شحن عالية الجهد. قد تتراكم الشحنة المتبقية في مجموعة المكثفات الداخلية عند عدم التعامل معها بشكل صحيح. يجب على المُشغل إيقاف تشغيل الجهاز، ثم تركه ليُفرغ تمامًا قبل إجراء أي تعديلات على طرف التفريغ أو ملحقاته.
يتضمن التعامل الآمن ما يلي:
• الإمساك بمسدس التفريغ الكهروستاتيكي باستخدام الأماكن المعزولة.
• اللمس الأبدي لطرف التفريغ.
• التعامل بكلتا اليدين عندما لا يكون ذلك محددًا في تصميم الشركة المصنعة.
• حمل البندقية مشيراً إلى شخص ما.
• عدم تحريكه أو تدويره فجأة حتى لا يتعرض لسطح موصل غير مقصود.
في حال سقوط مسدس التفريغ الكهروستاتيكي، يجب فحصه وإعادة استخدامه. قد يحدث تفريغ غير آمن نتيجةً لسوء محاذاة أو تلف داخلي.

الوضع الصحيح أثناء اختبار مسدس التفريغ الكهروستاتيكي

عند إجراء اختبار مسدس التفريغ الكهروستاتيكي، تُعد دقة تحديد الموقع مقياسًا أكثر أمانًا وامتثالًا للمعايير. يُتوقع من المُشغِّل أن يكون في وضعية ثابتة ومريحة، وأن يُمسك المولد جيدًا. يجب أن تتوافق المسافة والزاوية مع خطة الاختبار. قد يؤدي تحديد الموقع الخاطئ إلى خلل في الإشعال أو مسار قوس كهربائي غير مُتوقع وفقًا للمعيار.
يجب أن يكون تفريغ التلامس متلامسًا عموديًا تمامًا مع نقطة الاختبار. عند ضغط المُشغِّل على المسدس بزاوية، قد يُفرِّغ المسدس شحنته داخليًا أو على سطح غير صحيح. يجب تفريغ الهواء بعناية لتجنب تكوُّن قوس كهربائي مسبق قد يؤدي إلى نتائج غير منتظمة.

الشكل: مولد التفريغ الكهروستاتيكي

تجنب مسارات التفريغ غير المقصودة

سيؤدي خلل في مسار التفريغ إلى أضرار جسيمة. قد يتشكل أقواس كهربائية غير مقصودة بواسطة مولد التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) مما يلي:
• حواف الطاولة
• مسامير معدنية
• دروع الكابلات المكشوفة
• أجزاء جسم المشغل
• زوايا المستوى الأرضي
• أجهزة الاختبار
كل قوس كهربائي غير مرغوب فيه قد يُسبب ضررًا، بالإضافة إلى إبطال النتائج أو إبطال الاختبار قيد الاختبار. يُجري المُشغّل اختبارًا تجريبيًا للمعدات قبل إدخال أي جهد. يجب عليه إعادة وضع المعدات بحيث يُشير منفذ التفريغ الوحيد المُحتمل إلى موضع الاختبار المطلوب.

التعامل مع قطبية الجهد العالي بأمان

عادةً ما يوفر مولد التفريغ الكهروستاتيكي خيارَي القطبية الموجبة والسالبة. أجهزة أشباه الموصلات معرضة للقطبية السالبة، مما يُسبب ضغطًا أكبر. يجب عدم تغيير القطبية إلا عند ملامسة المسدس للجهاز قيد الاختبار (DUT). قد يكون هذا خطيرًا عند حدوثه أثناء التلامس، إذ قد يتراكم فيه قدر كبير من الكهرباء الساكنة، مما قد يؤدي إلى حدوث قوس كهربائي أو حدوثه في أي وقت.
يجب على المُشغّلين أيضًا التحقق من مؤشرات القطبية المعروضة والتأكد من استخدامها بالطريقة الصحيحة وفقًا لخطة الاختبار. قد يُسبب سوء فهم القطبية تلفًا ناتجًا عن إجهاد زائد.

الحفاظ على سلامة المعدات

الحالة المادية للمولد الكهربائي تُشير أيضًا إلى السلامة. الفحص الدوري يضمن ما يلي:
• شرفة التفريغ نظيفة وسليمة.
• كابل الأرض سليم تمامًا.
• عزل القبضة لا يحتوي على أي شقوق.
• الأجزاء الداخلية لا تحتوي على رطوبة.
• يتم إجراء تصحيحات الأمان على البرامج الثابتة.
• تتمتع مسدسات ESD اللاسلكية بحالة بطارية مستقرة.
LISUN وقد أوصى مصنعون آخرون بفترات صيانة دورية لضمان التشغيل الآمن. لا ينبغي استخدام الأجهزة التي لا تجتاز اختبارات التشخيص الذاتي الداخلية قبل الصيانة.

منع أضرار الاختبارات المعملية والمختبرية

عند إجراء اختبار مسدس التفريغ الكهروستاتيكي، يجب على المشغلين اتخاذ تدابير احتياطية خطيرة للغاية لمنع حدوث أضرار للمعدات قيد الاختبار أو المعدات المحيطة.
تشمل الممارسات الرئيسية ما يلي:

• عدم استخدام جهد أكبر من المطلوب.
• طاقة UT محدودة بالزيادة في التيار عن طريق دوائر الحد من الزيادة في التيار عند الضرورة.
• فترة التعافي بين التفريغات
• عدم السماح لمناطق التهوية بالتصريف المباشر إلا عند الضرورة.
• حماية أجهزة الاستشعار والمنافذ والموصلات
قد تحتفظ بعض الأجهزة قيد الاختبار بالشحن. بعد اجتياز الاختبارات، يجب على المُشغّل تأريض الأسطح الموصلة المكشوفة يدويًا باستخدام عصا تأريض معزولة.

إجراءات السلامة والتفريغ بعد الاختبار

بعد انتهاء الاختبار، يجب إيقاف تشغيل مولد التفريغ الكهروستاتيكي وتخزينه في مكان آمن. يُتوقع من المُشغّلين التأكد من تفريغ الجهاز داخليًا بالكامل. يجب عدم تخزين أي مولد تفريغ كهروستاتيكي مشحون، وخاصةً في منشأة اختبار عامة.
يجب تأريض جميع أسطح الجهاز قيد الاختبار التي قد تحمل شحنات متبقية. يجب تنظيف الحجرة أو منطقة المختبر من الأجسام الموصلة وإعادة فحصها قبل إجراء الاختبار التالي.

خاتمة

مولد ESD جهاز ضروري لاختبار مناعة التفريغ الكهروستاتيكي، ولكن يجب تشغيله بأعلى معايير السلامة. التحضير قبل الاختبار، والتأريض، وتحديد الموقع، وإدارة القطبية، والتعافي بعد الاختبار، وغيرها. جميعها عوامل مهمة لحماية المشغل والجهاز قيد الاختبار. يدرك المحترفون أنه لا يمكن إجراء اختبار دقيق لمسدس التفريغ الكهروستاتيكي إلا باتباع إرشادات السلامة بدقة. من خلال ممارسة سلوكيات التعامل بانتظام، وبيئة خاضعة للرقابة الكافية، والحصول على نصائح جيدة من مصنّعين موثوقين مثل LISUNيمكن للمختبرات إجراء تحليل ESD عالي التقلب بموثوقية ودقة ودون أي ضرر.