ESD ပျက်စီးမှုကို နားလည်ခြင်း - အမျိုးအစားများ၊ အကြောင်းရင်းများနှင့် အစိတ်အပိုင်းများ၏ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုအပေါ် သက်ရောက်မှု

အလွန်အမင်းပျက်စီးခြင်း၊ ဖော်ထုတ်ရန်ခက်ခဲသော ပျက်စီးခြင်းနှင့် ပါရာမီတာအခြေပြု ပျက်စီးခြင်း ပုံစံများ

အီလက်ထရွနစ်ပစ္စည်းများအတွက် လျှပ်စစ်သတ်ခြင်း (ESD) သည် အစိတ်အပိုင်းများ၏ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုကို အဓိကအားဖြင့် နည်းလမ်းသုံးမျေားဖြင့် ပြင်းထန်စွာ ထိခိုက်စေနိုင်ပါသည်။ ပထမအနေဖြင့် ကျွန်ုပ်တို့သည် အဆိုပါ ပြဿနာကို "ကြီးမားသော ပျက်စီးမှုများ" ဟု ခေါ်ကြပါသည်။ ဤသို့သော ပျက်စီးမှုများတွင် အမြင့်မားသော ဗို့အား တိုက်ခိုက်မှုများကြောင့် အစိတ်အပိုင်းများသည် ချက်ချင်းပဲ လုံးဝ အလုပ်မလုပ်တော့ပါ။ ဒုတိယအနေဖြင့် နောက်ပိုင်းတွင် မျှော်မထားသော အချိန်မှ ပေါ်လာသော လျှို့ဝှက်သော ပျက်စီးမှုများ ရှိပါသည်။ အစိတ်အပိုင်းများသည် အစေးအနေဖြင့် စမ်းသပ်မှုအားလုံးကို အောင်မြင်စွာ ဖြတ်သန်းနိုင်သော်လည်း အတွင်းဘက်တွင် အချိန်ကြာလာသည်နှင့်အမျှ ဖျက်စီးမှုများ ဖြစ်ပေါ်လာပါသည်။ ဤသို့သော ပျက်စီးမှုများသည် ဆေးရုံများ၊ လေယာဉ်များ သို့မဟုတ် ကားများကဲ့သို့သော အရေးကြီးသောနေရာများတွင် ကိရိယာများ မျှော်မထားသောအတိုင်း ပျက်စီးသောအခါ နောက်ပိုင်းတွင် အလွန်ကြီးမားသော ပြဿနာများ ဖြစ်ပေါ်လာပါသည်။ တတိယအမျိုးအစားမှာ ပါရာမေတ်တစ် ပျက်စီးမှုများ ဖြစ်ပါသည်။ ဤသို့သော ပျက်စီးမှုများသည် အစိတ်အပိုင်းများကို လုံးဝ ပျက်စီးသွားစေခြင်း မရှိသော်လည်း လျှပ်စစ်အရ အလုပ်လုပ်ပုံကို ပြောင်းလဲစေပါသည်။ ဥပမါ- မျှော်မထားသော လျှပ်စစ်စီးဆင်းမှုများ များပေါ်ပေါ်လာခြင်း သို့မဟုတ် ဗို့အားအဆင်းအတက်များ ဖြစ်ပေါ်ခြင်းတို့ကြောင့် အစိတ်အပိုင်းများသည် မျှော်မထားသောအတိုင်း အလုပ်မလုပ်တော့ခြင်း ဖြစ်ပါသည်။ ၂၀၂၃ ခုနှစ်တွင် EOS/ESD အသိုက်အဝိုင်းမှ ထုတ်ပြန်ခဲ့သော နောက်ဆုံးအချက်အလက်များအရ စက်မှုထုတ်လုပ်မှုအဆင်းတွင် အရှိန်အဟုန်များ ပျက်စီးမှုများ၏ တတိယတစ်ပုံသည် ESD ပြဿနာများကြောင့် ဖြစ်ပါသည်။ ဤသို့သော ပျက်စီးမှုများသည် အဆင်းသော အင်တီဂရေတ်စ်စားကွက် (IC) ထုတ်လုပ်မှုတွင် ဖြစ်ပွားသောအခါ ကုမ္ပဏီများသည် တစ်ခုချင်းစီတွင် သိန်းပေါင်းများစွာ ဆုံးရှုံးမှုများ ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပါသည်။

ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ပျက်စီးမှု - ဂိတ်အောက်ဆိုဒ် ပဲ့ထွက်ခြင်း၊ ဒိုင်အီလက်ထရစ် ပျက်စီးခြင်းနှင့် ဂိုဏ်းဆက်သွယ်မှု ပျက်စီးခြင်း

မိုက်ခရိုစကော့ပ်အောက်တွင် အရာဝတ္ထုများကို ကြည့်လေ့ရှိသည့်အခါ လျှပ်စစ်သည်းခံမှု (ESD) သည် ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ပြဿနာများကို အဓိကအားဖြင့် နည်းလမ်းသုံးမျေားဖြင့် ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ MOSFET များတွင် ဖြစ်ပေါ်လာသည့် ဖြစ်ရပ်ကို ဂိတ်အောက်ဆိုဒ် ပဲ့ကုန်ခြင်း (gate oxide rupture) ဟုခေါ်သည်။ အခြေခံအားဖြင့် ဤလျှပ်စစ်သည်းခံမှုသည် အလွန်ပါးလွင်းသည့် အွန်ဆူလေးရှင်းအလွှာများကို ထုတ်ဖောက်ဖောက်ခြင်းဖြစ်သည်။ နည်းပညာများသည် ၁၀ နမိုမီတာအောက်သို့ ရှုပ်ထွေးလာသည့်အခါ ဤအောက်ဆိုဒ်အလွှာများသည် အက်တမ် ၅ မှ ၁၀ ခန့်သာ ထူသည့်အထိ ဖြစ်လာသည်ဖြစ်ရာ ဤပြဿနာသည် ပိုမိုကြီးမားလာသည်။ နောက်တစ်မျေားမျေားမှာ ဒိုင်အီလက်ထရစ် ပျက်စီးခြင်း (dielectric breakdown) ဖြစ်ပြီး ဤသည်မှာ ကပ်စီတာများ သို့မဟုတ် အခြားအွန်ဆူလေးရှင်းများအတွင်း မလိုလားအပ်သည့် လျှပ်စစ်စီးဆင်းမှုလမ်းကြောင်းများကို ဖန်တီးခြင်းဖြစ်ပြီး ယေဘုယျအားဖြင့် အတိုလုံးခြင်းများ (short circuits) ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ အခြားပြဿနာတစ်မျေားမှာ အပူဖိအားကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသည့် ဂျွန်ရှင် (junction) ပျက်စီးခြင်းဖြစ်သည်။ အလွန်ပူသည့်အပူချိန်သည် ဆီလီကွန်နှင့် သံမဏိအစိတ်အပိုင်းများကြား ဆက်သွယ်မှုများကို အရည်ပေါ်စေပြီး ထရာန်စစ်တာများ၏ အလုပ်လုပ်ပုံကို အမြဲတမ်း ပြောင်းလဲစေသည်။ ဤပျက်စီးမှုများအားလုံးသည် အများအားဖြင့် လူသားများ၏ ပုံမှန်ထိတွေ့မှုများမှ စတင်ပါသည်။ ကုတ်ထားသည့် ကုတ်အုပ်ပေါ်တွင် လျှောက်လှမ်းခြင်းသည် ဗိုးအား ၁.၅ ကီလိုဗော့အထ do အောက်တွင် လျှပ်စစ်အ заряд အား စုစုပေါင်း တည်ဆောက်ပေးနိုင်သည်။ အခြားအကြောင်းရင်းများတွင် အသုံးမကျသည့် ကိရိယာများ သို့မဟုတ် မျှော်မှန်းထားသည့်ထက် မျှော်မှန်းထားသည့်ထက် မျှော်မှန်းထားသည့်ထက် ပိုမိုလျှပ်စစ်စီးဆင်းမှုကို ဖြစ်စေသည့် အညစ်အကှက်များ ပါဝင်သည်။ အရာဝတ္ထုတစ်ခုသည် မည်မျှ အားနည်းသည်ကို မည်သည့်အမျိုးအစားသော ကိရိယာဖြစ်သည်ဆိုသည်ပေါ်တွင် အများအားဖြင့် မှီခိုနေသည်။

• အနိမ့်ဖိအား IC များ ၁၀၀ ဗို့ထက်နည်းသော ဖိအားတွင် ပျက်စီးသည်
• သီးခြားဒိုင်ယုဒ်များ အများအားဖြင့် ၂–၅ kV အထ do ခံနိုင်ရည်ရှိသည်
• အဆင့်မြင့် ပရိုဆက်ဆာများ ၂၅၀ ဗို့အောက် လျှပ်စစ်စီးဆင်းမှုများဖြင့် ပျက်စီးနိုင်သည်

ESD ကာကွယ်ရေး နည်းဗျူဟာများ – ခ်စ်ပ်အတွင်း ဒီဇိုင်းမှ စနစ်အဆင့် အကောင်အထောက်အပေးအထားအထိ

ထိရောက်သော ESD ကာကွယ်ရေးအတွက် ညှိနှိုင်းထားသော အလွှာများစုံပါသော ချဉ်းကပ်မှုတစ်မျှော်မျှော်ဖြင့် ကာကွယ်ရေးစနစ်များကို စီလီကွန်အတွင်းသို့ တိုက်ရိုက်ပေါင်းစပ်ခြင်းနှင့် ပေါ်ဒ်နှင့် စနစ်အဆင့်တွင် ထပ်မံခိုင်မာအောင်လုပ်ခြင်းတို့ ပါဝင်သည်။ ဤ နက်ရှိုင်းစွာကာကွယ်ရေး ချဉ်းကပ်မှုသည် အန္တရာယ်ဖော်ပေးသော လျှပ်စစ်လှုပ်ရှားမှုများကို အရေးကြီးသော စီးပွားရေးအစိတ်အပိုင်းများသို့ ရောက်မီ ဖမ်းမိစေရန် သေချာစေသည်။

ခ်စ်ပ်အတွင်း ပေါင်းစပ်ထားသော ESD ကာကွယ်ရေး – ဒိုင်ယုဒ်များ၊ SCR များနှင့် Snapback ကိရိယာများ

ခ်စ်ပ်အတွင်း ကာကွယ်ရေးဖွဲ့စည်းမှုများကို ပိုင်းခြားထားသော စီးပွားရေးအစိတ်အပိုင်းများအတွင်း တိုက်ရိုက်ထုတ်လုပ်ထားပြီး အီအက်စ်ဒီ ဖြစ်ရပ်များကို ပင်မ်အဆင့်တွင် ဖမ်းမိရန် ဖန်တီးထားသည်။ အဓိက ဖြေရှင်းနည်းများတွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်။

• Clamp Diodes ဗို့အားသည် လုံခြုံရေးအထက်စံနှုန်းများကို ကျော်လွန်ပါက လျှပ်စစ်စီးကူးမှုများကို ပါဝါရေးလ်များ သို့မဟုတ် ဂရှွန်ဒ်သို့ လမ်းကြောင်းပေးခြင်း
• SCRs (ဆီလီကွန်ထိန်းချုပ်ထားသော ရက်တီဖိုင်ယာများ) မြင့်မားသောလျှပ်စစ်စီးကူးမှုဖြစ်စဉ်များအတွင်း ထိန်းချုပ်ထားသော လက်ခံမှုဖြင့် နိမ့်သောအားခံမှုရှိသော လျှပ်စစ်စီးကူးမှုလမ်းကြောင်းများကို စတင်ပေးခြင်း
• စနက်ဘက်က် ကိရိယာများ လှုံ့ဆော်ပေးပြီးနောက် နိမ့်သောဗို့အား၊ မြင့်မားသောလျှပ်စစ်စီးကူးမှုအခြေအနေများသို့ ပြောင်းလဲသော NMOS/PMOS ဖွဲ့စည်းပုံများကို အသုံးပြုခြင်း

ဤနနိုစက္ကန်ဒ်အချိန်တွင် တုံ့ပြန်မှုရှိသော အစိတ်အပိုင်းများသည် ပျက်စီးစေနိုင်သော အဆင့်များ၏ ၁၀% ထက်နည်းသော ဗို့အားအလွန်များမှုကို ကန့်သတ်ပေးပါသည်— ဂိတ်အောက်ဆိုဒ်များနှင့် ဂိတ်ဆက်သွယ်မှုများ၏ အသက်ရှင်မှုကို ထိန်းသိမ်းရေးအတွက် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ဒီဇိုင်နာများသည် ကာကွယ်ရေးအားကို ပါရာစိုက်အားခံမှုနှင့် အကောင်းဆုံးအမျှတမှုရှိစေရန် သေချာစွာ စဉ်းစားရပါမည်၊ အထူးသဖြင့် PCIe 6.0 နှင့် USB4 ကဲ့သို့သော အမြန်နှုန်းမြင့်သော အင်တာဖေ့စ်များတွင် အပိုအားခံမှုများသည် ၅ Gbps ထက်မြင့်မားသော အချိန်တွင် စီးကူးမှုအရည်အသွေးကို ပုံပေါ်စေနိုင်ပါသည်။

စနစ်အဆင့် ESD ကာကွယ်ရေး— TVS ဒိုင်ယုဒ်များ၊ စီးကူးမှုစီစီဖ်များနှင့် ခိုင်မာသော PCB ဖွဲ့စည်းပုံများ

ဘုတ်အဆင့်ကာကွယ်ရေးသည် နူးကြောင်းကြောင်း ကာကွယ်ရေးများကို အထောက်အကူပုံဖော်ပေးပါသည်။ အထူးသဖြင့် ဆီမီကွန်ဒတ်တာများ၏ သည်းခံနိုင်မှုကို ကျော်လွန်သော စွမ်းအင်များများကို စီမံခန့်ခွဲရေးအတွက် အရေးကြီးသော အစိတ်အပိုင်းများတွင် အောက်ပါတို့ပါဝင်ပါသည်။

• TVS (အခေါင်းစဥ်ဗို့အားကို ဖျက်သိမ်းပေးသော) ဒိုင်ယုဒ်များ i/O ကွန်နက်တာများ၏ ၂ မီလီမီတာအတွင်းတွင် တပ်ဆင်ထားပြီး ၁ နနိုစက္ကန်ဒ်အတွင်း ဗို့အားများကို ၅ ဗို့အောက်သို့ ကြိုးစားထိန်းညှိခြင်း
• π-ဖီလ်တာများ ဖေရိုကဲ့သို့သော ပစ္စည်းများနှင့် ဒီကော်ပလ်င်း ကာပါစီတာများကို ပေါင်းစပ်၍ အမြင့်မှုန်း ESD အသံညစ်နှောင့်အယှက်များ (>၁၀၀ MHz) ကို လျော့နည်းစေခြင်း
• PCB လေအော်ဗ် အကောင်းဆုံး လုပ်ဆောင်နည်းများ :
  • အတိမ်အနက်နည်းပါးသော ဂရောင်းဒ် ပလိန်းများ (၁၅ mΩ အောက်)
  • TVS ကိရိယာများနှင့် ကာကွယ်ထားသော IC များအကြား လေးစားဖွယ်ရာ အနည်းဆုံး လိုင်းအရှည်
  • အနာလော့ဂ်၊ ဒစ်ဂျစ်တယ်နှင့် RF အပိုင်းများကို စွဲမက်မှုများကို ကာကွယ်ရန် အထူးအာရုဏ်ဖော်သော ခွဲခြားမှု

IEC 61000-4-2 လမ်းညွှန်ချက်များအတိုင်း အကောင်အထည်ဖော်ပါက ဤအရေးကြီးသော စီမံမှုများသည် စနစ်အဆင့် ESD ခံနိုင်ရည်ကို ၄–၈ kV အထိ မြင့်တင်ပေးနိုင်ပါသည်။ အားအောင်မာဆုံး ဒီဇိုင်းများတွင် TVS ကြိုးစားထိန်းညှိမှုကို အကောင်းဆုံး လိုင်းချိတ်ဆက်မှုနှင့် ပေါင်းစပ်၍ ခန့်မှန်းနိုင်သော အနောက်ဘက် အားနည်းသော လျှပ်စီးဖြတ်သွားမှုလမ်းကြောင်းများကို ဖန်တီးပေးပါသည်— အရေးကြီးသော အစိတ်အပိုင်းများမှ စွမ်းအင်ကို လွဲရှောင်စေရန်

အစိတ်အပိုင်းများ၏ အရည်အသွေးကို ထိန်းသိမ်းရန် ESD ကာကွယ်ရေး ထုပ်ပိုးမှုနှင့် ကိုင်တွယ်မှု

ဝါဖာထုတ်လုပ်မှုမှစ၍ နောက်ဆုံးအသုံးပြုမှုအထိ အဆင့်ဆင့်တွင် အစိတ်အပိုင်းများကို မပျက်စီးစေရန်အတွက် ထုပ်ပိုးခြင်းနှင့် ကိုင်တွယ်ခြင်းနည်းလမ်းများကို တင်းကြပ်စွာထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ ဤရည်ရွယ်ချက်အတွက် အသုံးပြုသည့် အဓိကပစ္စည်းများမှာ အောက်ပါအတိုင်းဖြစ်ပါသည်။ စတေတစ်က် ပျော့ကျော့သည့်အိတ်များသည် အများအားဖြင့် ၁၀^၄ မှ ၁၀^၁၁ အုမ်းများအထိ ပိုမိုမှန်ကန်သည့် ခုခံမှုအဆင့်များရှိသည့်အတွက် မျက်နှာပုံပေါ်ရှိ လျှပ်စစ်အားများကို ဖယ်ရှားပေးနိုင်ပါသည်။ ကာဗွန်ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည့် ပေါလီမာများဖြင့် ပြုလုပ်ထားသည့် လျှပ်စစ်ဓာတ်ကူးပေးနိုင်သည့် ထည့်သွင်းသည့်အိုင်းများသည် မျှော်လင့်မထားသည့် လျှပ်စစ်စီးဆင်းမှုများကို တကယ်တမ်း ဖယ်ရှားပေးနိုင်ပါသည်။ ထို့အပြင် အပြင်ဘက်မှ လျှပ်စစ်စတေတစ်က် ကွင်းများမှ ကာကွယ်ရန် ကာကွယ်မှုအလွှာများစွာကို ဖန်တီးပေးသည့် သိပ်မှန်ကန်သည့် သော့ချက်များပါသည့် ကွန်တိနာများလည်း ရှိပါသည်။ အစိတ်အပိုင်းများကို ရွှေ့ပေးသည့်အခါတွင် အထူးပြုထားသည့် အစိတ်အပိုင်းများကို တည်ငြိမ်စေရန် အထူးပြုထားသည့် အစိတ်အပိုင်းများကို အသုံးပြုပါသည်။ ထို့ကြောင့် အစိတ်အပိုင်းများသည် သယ်ဆောင်ခြင်းအတွင်း ပျက်စီးမှုများမှ ကာကွယ်နိုင်ပါသည်။ လောဂီစ်တစ်စ်လည်း ESD လုံခြုံသည့် ပေလက်များကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ထိတ်လန်းဖွယ်ရာ ထရိုဘိုအီလက်ထရစ် အက်ဖက်တ်ကို ကာကွယ်နိုင်ပါသည်။ ထိုအက်ဖက်တ်သည် အရာဝတ္ထုများကို တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ပွတ်တိမ်းခြင်းဖြင့် လျှပ်စစ်စတေတစ်က် အားများ စုစည်းလာခြင်းကို ဖော်ပြပါသည်။

လုပ်သက်ရှိသည့် အစိတ်အပိုင်းများကို ကိုင်တွယ်ရာတွင် လူများ လိုက်နာရမည့် အရေးကြီးသည့် အချက်များတွင် ဝန်ထမ်းများကို နေ့စဉ်စမ်းသပ်မှုပေးထားသည့် လက်ချောင်းစည်းများဖြင့် မြေနှင့် ဆက်သွယ်ထားရန်၊ အလုပ်လုပ်သည့် မျက်နှာပြင်များတွင် ကျန်ရှိနေသည့် စတေတစ်က် လျှပ်စီးကို ဖယ်ရှားရန် အိုင်ယွန်နိုင်ဇာများ ထားရှိရန်နှင့် စံသတ်မှတ်ထားသည့် သတိပေးသည့် အမှတ်အသားများကို နေရာတိုင်းတွင် တပ်ဆင်ရန် ပါဝင်ပါသည်။ ထိုအမှတ်အသားများသည် အများအားဖြင့် ထုပ်ပိုးမှုများပေါ်တွင် အဝါရောင် တြိဂံပုံစံဖြစ်ပြီး လူအများ အဓိပ္ပာယ်ကို သိကြပါသည်။ ဤစနစ်အားလုံးပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် စတေတစ်က် လျှပ်စီးအဆင့်ကို ဗိုးအော် ၁၀၀ အောက်သို့ ထိန်းသိမ်းပေးနိုင်ပါသည်။ စက်မှုလုပ်ငန်းဆိုင်ရာ သုတေသနများအရ ဤအဆင့်တွင် ထိန်းသိမ်းထားခြင်းဖြင့် 'ပါရာမက်ထရစ် ဒရစ်ဖ်' ဟုခေါ်သည့် ပြဿနာကို လျော့နည်းစေနိုင်ပါသည်။ ထိုပါရာမက်ထရစ် ဒရစ်ဖ်သည် ဖုန်းလုပ်ငန်းတွင် ပုံမှန်အတိုင်း မဟုတ်သည့် အပြုအမှုများ ဖြစ်ပေါ်နေကြောင်း ပထမဆုံး အမှတ်အသားဖြစ်ပါသည်။ ထိုနည်းလမ်းကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ထိုကဲ့သို့သည့် ပြဿနာများကို စက်မှုလုပ်ငန်းများမှ ထုတ်ပြန်သည့် အစီရင်ချက်များအရ ၃၀ ရှိသည့် အထက်တွင် လျော့နည်းစေနိုင်ပါသည်။