ไฟฟ้าสถิต กับ ESD

ความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าสถิตและ ESD

  • “ESD” เป็นคำพูดที่เราคุ้นหูและได้ยินกันบ่อยๆในโรงงาน แต่เรารู้ความหมายหรือไม่ครับว่ามันหมายความว่าอย่างไร และมันมีผลกระทบอะไรบ้าง ณ ปัจจุบันนี้ในหลายๆ อุตสาหกรรม มีปัญหาเกี่ยวกับเรื่องไฟฟ้าสถิต เกือบทั้งนั้น ถ้ายกตัวอย่างอุปกรณ์ที่อยู่ใกล้ตัวเรา ณ ปัจจุบันและทุกคนใช้มันเป็นประจำทุกวันคือ SMART PHONE กว่าจะทำการผลิตออกมาเป็น Smart Phone ได้หนึ่งเครื่องนั้น ต้องผ่านกระบวนการผลิตมากมายหลายขั้นตอน ซึ่งทราบกันมั้ยครับว่าแทบทุกขั้นตอน ต้องมีการควบคุมเรื่องไฟฟ้าสถิตอย่างเข็มงวดกันเลยทีเดียว เริ่มตั้งแต่ตัว Chip ประมวลผลซึ่งเป็นหัวใจหลักของ Smart Phone นั้น Mainboard หน้าจอแสดงผล หน่วยความจำ แม้แต่ตัว Adaptor ที่นำมา Charge ไฟ หรือจะเป็นปัญหาไฟฟ้าสถิตในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ ในรถยนต์ก็มีกล่อง ECU ทำหน้าที่เหมือนสมองกลที่คอยควบคุมสั่งการให้ระบบต่างๆทำงาน  หรือจะเป็นไฟหน้ารถยนต์ที่เราเห็นเอามาตากแดดตากฝนกันนี่แหละก็ต้องควบคุมเรื่องไฟฟ้าสถิตเช่นกัน

 

  • ซึ่งปัญหาก็จะแตกต่างกันไปในแต่ละอุตสาหกรรม ในอิเล็กทรอนิกส์ไฟฟ้าสถิตก็จะส่งผลในเรื่องของวงจรไฟฟ้า ในบางอุตสาหกรรมก็จะส่งผลต่อเรื่องความสะอาดของชิ้นงาน แต่ไม่แค่นั้นนอกจากในอุตสาหกรรมแล้วในชีวิตประจำวันก็ยังต้องมาเจอปัญหาไฟฟ้าสถิตได้อีก เช่น เราไปเดินเที่ยวในห้าง เดินไปเดินมา เดินสวนกับคนข้างหน้าบังเอิญแขนเกิดไปโดนกัน เกิดไฟช๊อต ถ้าเจอนักเลงหน่อยนี่ซวยเลยนะครับ อาจจะมีเรื่องกันได้หาว่าอีกคนเอาไฟมาช๊อตหรือบางครั้งลูกค้าที่ไปใช้บริการในห้างนั้นถึงกับไปร้องเรียนกับทางห้างเลยก็มี ว่าทำไมาเดินมาเที่ยวห้างคุณเนี่ยะไฟดูดตลอดเลย มีไฟรั่วหรือปล่าวฉันจะฟ้องเรียกค่าเสียหายก็มี เอาหละสิครับพอยิ่งเล่าไป เราก็เริ่มจะเห็นภาพได้ชัดขึ้นแล้วนะครับว่าไฟฟ้าสถิตนั้นส่งผลอะไรกับเราบ้าง

 

  • แล้วไฟฟ้าสถิตมีข้อดีมั้ย จริงๆแล้วไฟฟ้าสถิตก็มีข้อดีอยู่บ้างนะครับ ในบางอุตสหกรรมและในชีวิตประจำวัน ยกตัวอย่างในอุตสาหกรรมการพ่นสีรถยนต์ เขาจะทำให้ตัวสีนั้นมีไฟฟ้าสถิตก่อนแล้วนำไปพ่นกับตัวถังรถยนต์ เหตุผลที่ทำแบบนี้ก็เพราะว่าเมื่อสีมีไฟฟ้าสถิตแล้วตัวเม็ดสีจะวิ่งเข้าไปยึดเกาะกับชิ้นงานได้ดี หรือเรื่องความสวยความงามก็มีนะครับ อย่างไดรเป่าผมนั่นเองเขาจะไปสร้างไฟฟ้าสถิตที่ตัวไดรเป่าผมให้เป็นประจุลบ เนื่องจากโดยธรรมชาติของผมคนนั้นจะเป็นประจุบวก เมื่อเราเป่าผมด้วยไดรชนิดนี้ก็จะช่วยให้ผมเรียบ สวยงาม ฉะนั้นไฟฟ้าสถิตไม่ได้มีแต่โทษนะครับ ประโยชน์เขาก็มีแต่ที่เรามาอธิบายถึงเรื่องไฟฟ้าสถิต ถ้ามีแต่คุณประโยชน์ ผมก็คงตกงานไปเรียบร้อย งั้นผมขออนุญาติเข้าสู่เนื้อหาเลยนะครับ เดี๋ยวจะเบื่อซะก่อนว่าทำไมน้ำเยอะจัง ไม่มีเนื้อเลย
  • ESD นั้นจริงๆแล้วถ้าพูดไปก็คล้ายๆกับหลักพระพุทธศาสนาเหมือนกันนะ ว่าแต่คล้ายกันอย่างไรหละ เรื่องมันก็เป็นอย่างนี้เลยครับ

 

  • E=Electro, S=Static, D=Discharge ซึ่งหลักพุทธศาสนาก็สอนเราไว้ว่า เกิดขึ้น ตั้งอยู่ ดับไป  แล้วไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นได้อย่างไรบ้าง ตัวอย่างก็เช่น   การเสียดสี เช่นการเดินไปมาบนพรหม  หรือ  การแยกจากของวัตถุ เช่นการดึงเทปลอกเทป · การเหนี่ยวนำ  เช่นเอาไม้บรรทัดที่มีไฟฟ้าสถิตไปดูดกับเส้นผม เมื่อไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นแล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่ามีไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นแล้ว ใช้ความรู้สึกก็จะผมตั้ง ขนตั้ง อันนั้นเราก็จะรู้แล้วมีไฟฟ้าสถิต แต่เราไม่รู้ว่ามันเกิดขึ้นเท่าไร

 

  • ในอุตสหกรรมการผลิตที่ต้องควบคุมไฟฟ้าสถิตนั้นนั้นจะมีเครื่องมือวัดไฟฟ้าสถิตที่เรียกว่า Electrostatic field meter เครื่องมือวัดชนิดนี้จะบอกว่ามีไฟฟ้าสถิตอยู่กี่โวลท์และมีค่าเป็นประจุ บวก หรือ ลบ ไฟฟ้าสถิตนั้นอย่าดู่ที่ขั้วนะครับ ไม่ใช่เราเอาเครื่องมือไปวัดค่าแล้วเจอค่าลบ เราไปทำ Report ส่ง สรุปไปบอกกับหัวหน้าครับไฟฟ้าสถิตในโรงงานเราน้อยมากเลยครับมีค่าแค่ –10,000 V เอง โรงงานเราไม่ต้องดูแลควบคุมอะไรเลยสบายมาก ค่าไฟฟ้าสถิตติดลบเป็นหมื่นโวลท์เลยครับ อย่างนี้ไม่ใช่นะครับ เป็นการเข้าใจผิดอย่างมากเลยทีเดียว ไฟฟ้าสถิตถ้าเมื่อใดที่พบค่าเป็น 0 โวลท์นี่ดีที่สุดแล้วครับ หมายความว่าบนวัตถุหรือชิ้นงานนั้นๆไม่มีไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นเลย ต่อไปจะมาดูว่าไฟฟ้าสถิตนั้นจะมากจะน้อยขึ้นอยู่กับอะไรได้บ้าง ก็มีวิธีการคำนวนง่ายๆ ดังต่อไปนี้ครับ

 

  • Q(Charge) = C(capacitance) x V(Voltage)Q คือ คือประจุC คือ ความสามารถในการเก็บประจุ มีหน่วยเป็น ฟารัดV คือ คือศักย์ไฟฟ้า ในเมื่อเครื่องมือวัดไฟฟ้าสถิตของเราวัดค่าออกมาเป็น Volt ใช่มั้ยครับ เพราะฉะนั้นค่าจะมากจะน้อยก็ขึ้นอยู่กับ 2 อย่าง คือประจุ และ ความสามารถในการเก็บประจุ ของวัตถุหรือสิ่งของนั้นๆ นั่นเอง วัตถุชิ้นใหญ่ก็จะเก็บประจุได้เยอะ (C มีค่ามาก) เมื่อ Q หรือประจุที่อยู่ในวัตถุเกิดขึ้นตัวหารก็จะมาก ทำให้ Voltage เกิดขึ้นได้น้อย (ตรงนี้ถ้าใครงงๆ ก็พยายามเข้าใจหน่อยละกันนะครับ เพราะผมเองก็งงเหมือนกัน ฮ่าๆๆๆ)เราเริ่มมีความร็ความเข้าใจในไฟฟ้าสถิตบ้างแล้ว ฉะนั้นต่อไปก็จะมาดูว่าเราจะหาทางป้องกันไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นได้อย่างไรบ้าง
  1. ในพื้นที่การผลิตที่ควบคุมไฟฟ้าสถิตนั้นวัสดุอุปกรณ์ที่นำมาใช้ต้องเป็นวัตถุที่สามารถถ่ายเทประจุไฟฟ้าสถิตได้และหลีกเลี่ยงการนำวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้ามาใช้งาน
  2. ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ ให้อยู่ในระดับที่สูง ซึ่งวิธีการนี้อาจจะต้องเสียค่าใช้จ่ายสูงสำหรับค่าไฟฟ้าของตัว Chiller
  3. คนทำงาน อุปกรณ์ เครื่องจักร หรือวัสดุที่อยู่ใกล้หรือสัมผัสเกี่ยวข้องกับสินค้าที่มีความไวต่อการเสียหายจากไฟฟ้าสถิต (ESDS) จำเป็นต้องมีการต่อกราวด์เพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิต
  4. ต้องมีการตรวจสอบเกี่ยวกับมาตรฐานการควบคุมและป้องกันไฟฟ้าสถิตอย่างต่อเนื่อง
  5. ใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า Air Ionizer ในการลดไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นกับกระบวนการผลิต
  • ต่อไปก็จะพูดถึงว่าในกระบวนการผลิตที่ต้องควบคุมปัญหาไฟฟ้าสถิต หรือ ESD นั้นว่ามีแบบไหนที่จะส่งผลต่อผลิตภัณฑ์ของเราได้บ้างนะครับ
  1. Human Body Model (HBM) คือการเกิดไฟฟ้าสถิตบนตัวพนักงานก่อนแล้วพนักงานก็ไปสัมผัสกับตัวผลิตภัณฑ์แล้วเกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้าสถิตจากคนไปสู่ชิ้นงาน ทำให้ผลิตภัณฑ์เกิดความเสียหายในทันที หรือ เกิดความเสียหายในภายหลัง
  2. Charge Device Model (CDM) คือการเกิดไฟฟ้าสถิตบนตัวผลิตภัณฑ์ แล้วพนักงานมาสัมผัสกับตัวผลิตภัณฑ์ แล้วเกิดการถ่ายเทประจุจากชิ้นงานสู่ตัวพนักงาน ก็ทำให้เกิดความเสียหายกับผลิตภัณฑ์ได้เช่นกัน
  3. Machchine Model (MM) คือมีความหมายว่า เรามาตัดสินแบบลูกผู้ชาย ต่อลูกผู้ชายเลย แบบ man man เลย ฮ่าๆๆๆ ยังจะเล่นมุขอีก จริงๆแล้วมันมีความหมายว่า การเกิดไฟฟ้าสถิตบนตัวเครื่องจักรหรืออุปกรณ์อื่นๆแล้วเกิดการถ่ายเทประจุไฟฟ้าเข้าสู่ชิ้นงานต่อไปเมื่อเรามีความรู้แล้วว่าลักษณะของไฟฟ้าสถิตแบบไหนที่จะทำให้ส่งผลเสียต่อชิ้นงานของเรา เราก็ต้องมาป้องกันแก้ไขไม่ให้ไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้น ที่ตัวพนักงาน ชิ้นงาน และบนตัวเครื่องจักรและอุปกรณ์ที่อยู่รอบๆชิ้นงาน
  • โดยวิธีการแก้ปัญหาไฟฟ้าสถิตนั้นจะมี 4 วิธีหลักๆดังต่อไปนี้
  1. Grounding วัสดุหรืออุปกรณ์อะไรที่สามารถต่อกราวด์ได้ให้ต่อให้หมด แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าอะไรต่อได้ผมจะพูดถึงในหัวข้อต่อไป
  2. Humidity ให้ควบคุมความชื้นให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม
  3. Shielding การขนส่งหรือขนย้ายผลิตสินค้าต้องมีการ Shield หรือห่อหุ้มผลิตภัณฑ์ด้วยวัสดุป้องกันไฟฟ้าสถิตทุกครั้ง
  4. Air Ionizer

 

  • วัสดุหรืออุปกรณ์อะไรก็ตามที่ไม่สามารถปฏิบัติหรือควบคุมให้อยู่ใน 3 หัวข้อแรกได้ ก็มีความจำเป็นที่จะต้องใช้เครื่อง Air Ionizer ในการแก้ปัญหาสิครับ อันนี้ผมรู้ดีเลยครับ ขาย Ionizer มา 15 ปีแล้วครับ ฮ่าๆๆๆ เพราะว่าเวลาไปขายของ ไม่พูดถึงข้อ 1-3 เลย ข้ามมาข้อก่อน 4 เลยครับ ไม่งั้นเดี๋ยวขายของไม่ได้ ฮ่าๆๆๆ คนเราก็ต้องทำทุกอย่างเพื่อเอาตัวรอดจริงมั้ยครับ แต่จริงๆแล้วนั้นถ้าเราควบคุมจากข้อ 1-3 ให้ดี และตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง ข้อ 4 แทบจะไม่จำเป็นต้องนำมาใช้งานเลยก็ได้นะครับ แต่ถ้าหลีกเลี่ยงไม่ได้ก็นำมาใช้เถอะครับ ซึ่งในปัจจุบันก็มีให้เลือกใช้งานอยู่หลากหลายรูปแบบไม่ว่า จะมาจาก อเมริกา ยุโรป ญี่ปุ่น หรือ กระทั่งจากจีนก็มีเพียบเลยครับ แล้วแต่จะสะดวก Shopping กันเลยครับ ตามกำลังทรัพย์ที่มี แต่ก็ต้องมีการตรวจสอบวัดค่า อย่างถูกต้องตามมาตรฐานด้วยนะครับ ปัจจุบัน Standard ที่นิยมนำมาใช้ก็คือ ANSI/ESD S20.20-2014 นะครับ ถ้าอยากรู้เครื่อง Air Ionizer ตรวจสอบวัดค่าอย่างไรก็ลองหาข้อมูลกันดูนะครับในอากู๋มีเยอะแยะครับ แต่ถ้าไม่รู้ ผมรับสอนนะครับ (ขอแอบขายของหน่อยนึงนะครับ อิอิอิ)  การเตรียมพร้อมพื้นที่การทำงานแบบควบคุมไฟฟ้าสถิต (Electrostatic Protection Area หรือ EPA) ก่อนอื่นการก็จัดเตรียมพื้นที่ทำงานนั้นต้องมีสัญลักษณ์ แสดงว่าพื้นที่นี้เป็นบริเวณพื้นที่ควบคุมไฟฟ้าสถิต ซึ่งสัญลักษณ์สากลจะเป็นประมาณว่า่มีมือปริศนาอันนึงกำลังจะไปหยิบอะไรสักอย่างแล้วมีเครื่องหมายห้ามมาทับมือไว้ ถ้าไม่เข้าใจก็ดูตามรูปด้านล่างได้เลยนะครับ
 

ESD Symbol_2

  • ต่อไปก็จะเป็นภาพตัวอย่างจากที่แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ควบคุมไฟฟ้าสถิตมีลักษณอย่างไร

EPA_Visualisierung_1410x892px

https://www.weidinger.eu/en/i/esd-protection-zone-and-protective-measures
  • Grounding คืออะไรบ้างที่ต่อกราวด์ได้ต้องต้องกราวด์นั่นเองครับแล้วอะไรบ้างหละที่ต้องกราวด์ ก็ตามรูปก็จะมี คน โต๊ะ เก้าอี้ กล่องใส่งาน รถเข็น ชุดพนักงาน รองเท้า ชั้นวางของ พื้นโรงงาน คีมตัด ไขควง ไม่รู้หมดยัง ถ้าใครหาเจออีกก็แจ้งผมมาหน่อยนะครับ ซึ่งวัสดุอุปกรณ์เหล่านี้เราจะรู้ได้อย่างไรว่าวัสดุอุปกรณ์เหล่านี้สามารถป้องกันไฟฟ้าสถิตได้หรือไม่ได้ มองด้วยตาเปล่าได้มั้ย เช่น เราเห็นอุปกรณ์อย่างนึงมีสัญลักษณ์บอกว่าป้องกัน ESD แล้ว OK ใช้ได้ ผ่าน เป็นแบบนั้นได้หรือปล่าว ไม่ได้นะครับ อย่างที่ได้เล่าไปก่อนหน้านี้อะไรที่เรานำมาใช้สำหรับการควบคุมเกี่ยวกับปัญหาไฟฟ้าสถิต ต้องมีการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง และถูกต้องตามมาตรฐานด้วยนะครับผม เพราะฉะนั้นเราต้องมีเครื่องมือวัดไว้ตรวจสอบว่าอะไรที่สามารถนำมาใช้ในพื้นที่ EPA ได้ และอะไรที่ไม่สามารถนำมาใช้ได้ โดยเครื่องมือที่ไว้ใช้สามัญประจำโรงงานก็มีดังต่อไปนี้นะครับ วัสดุที่นำมาใช้งานสำหรับพื้นที่ควบคุมไฟฟ้าสถิตได้ส่วนใหญ่ก็จะเริ่มตั้งแต่ 0 Ω จนไปถึง 1 Giga Ω (0 – 1x10E9 Ohm) แต่ก็จะมีในส่วนที่เป็นชุดพนักงาน (Static Control Garment) และแพจเกจจิ้งบางตัวที่จะกำหนดไว้ที่ 0 Ω จนไปถึง 100Giga Ω (0 – 1x10E11 Ohm)
  • Surface Resistivity Meter ซึ่งเครื่องมือชนิดนี้จะบอกค่าความต้านทานพื้นผิวของวัสดุนั้นๆ ซึ่งวัดค่าออกมาหน่วยจะเป็น โอห์ม (Ω) ซึ่งค่าความต้านทานจะเป็นตัวบ่งบอกได้ว่าวัสดุอุปกรณ์นั้นสามารถ Grounding ได้หรือไม่ หรือเมื่อวัสดุอุปกรณ์ชิ้นนั้นเวลาเกิดไฟฟ้าสถิตขึ้นมาแล้วจะสามารถถ่ายเทประจุออกจากตัวมันไปสู่ระบบกราวด์ได้หรือไม่ ตัวผู้ใช้งานเองก็ต้องมีทราบด้วยนะครับว่าเมื่อวัดค่าออกมาแล้วมีความหมายอย่างไร ซึ่งมาตราฐานทางด้านไฟฟ้าสถิต ณ ปัจจุบันได้แบ่งคุณสมบัติของวัสดุอุปกรณ์ทางด้านไฟฟ้าสถิตไว้หลักๆคือ Conductive, Dissipative และ Insulative ซึ่งวัสดุที่อนุญาติให้นำมาใช้งานในพื้นที่ EPA ได้ก็จะเป็น Conductive กับ Dissipative เท่านั้นครับ ส่วนพวก Insulative รั้รห้ามนำมาใช้งาน
  • Electrostatic Field Meter มีหน้าที่เอาไว้ตรวจสอบว่าสนามไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นบนวัสดุต่างๆนั้นมีค่าเท่าไรหน่วยที่วัดออกมาจะมีหน่วยเป็น Volt และตัวเครื่องวัดสามารถแสดงค่า บวกและลบ ได้ อย่าลืมนะครับวัดได้ค่าลบไม่ได้หมายความว่าไฟฟ้าสถิตน้อยนะครับ
  • ส่วนวัสดุที่ห้ามนำมาใช้ในพื้นที่ EPA ส่วนใหญ่ ก็จะเริ่มตั้งแต่มากกว่า 1×109 Ohm – เป็นต้นไป ยกเว้น 2 อย่างที่ผมได้แจ้งไว้คือชุดกับถุง เช่น เรานำเครื่อง Surface Resistivity Meter ไปวัดโต๊ะทำงานเทียบกับระบบกราวด์แล้วค่าที่วัดออกมาได้ 1×1012 Ohm อย่างนี้ถือว่าไม่ผ่านมาตรฐานทางด้านไฟฟ้าสถิตนะครับ ส่วนวิธีการวัดวัดอย่างไรเข้าอากู๋ได้เลยครับ แต่ถ้าหาไม่เจอผมรับสอนนะครับผม แอบขายของ อีกหน่อยนึง ฮ่าๆๆๆ
  • ซึ่งก็จะมีอุปกรณ์บางอย่างที่ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นที่จะต้องสวม ใส่ อุปกรณ์เหล่านี้อยู่ตลอดเวลาที่เข้าไปปฏิบัติงาน คือ รองเท้าป้องกัน สายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิต และชุดป้องกันไฟฟ้าสถิต เพราะฉะนั้นก่อนที่จะเข้าไปทำงานควรจะมีการตรวจสอบว่าคุณภาพของอุปกรณ์เหล่านี้อยู่ในค่ามาตรฐานทางด้านไฟฟ้าสถิต หรือ ESD หรือไม่ ซึ่ง ณ ปัจจุบันมีระบบที่ทดสอบและบันทึกผล ที่มาช่วยให้ทางผู้ปฏิบัติงานสามารถ ทดสอบได้ก่อนเข้าไปปฏิบัติงานในพื้นที่ และเก็บบันทึกข้อมูลแบบอัตโนมัติ ช่วยให้สามารถตรวจสอบย้อนกลับหรือดูรายงานประจำวันได้อย่างสะดวก รวดเร็ว ถูกต้อง ลดปัญหาจาก Human Error ซึ่งถ้าสนใจระบบ ESD Software Data logger System ทางบริษัทเรา ยินดีให้คำปรึกษาและแนะนำนะครับ หรือถ้าอยากให้ไปอบรม สัมนา ทางด้านไฟฟ้าสถิต ตรวจสอบระบบ ESD ที่ใช้งานอยู่แล้วว่าได้มาตรฐานหรือไม่ ทางเราก็มีบริการทุกรูปแบบนะครับ หรือยังไงก็ลองโทรมาคุย มาปรึกษา ตามรายละเอียดการติดต่อที่ได้ลงไว้ใน Website ของบริษัทเราได้เลยนะครับ