ตามมาตรฐาน ESDA Association (ESDA) ความแตกต่างระหว่างวัสดุนำไฟฟ้า วัสดุกระจายไฟฟ้าสถิต และวัสดุฉนวนมีสาเหตุหลักมาจากค่าความต้านทาน/ความต้านทาน และความสามารถในการกระจายประจุไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้น
เราสามารถเข้าใจสิ่งนี้ได้ด้วยการเปรียบเทียบง่ายๆ: ลองจินตนาการถึงวิธีการไหลของน้ำที่แตกต่างกันสามวิธี
วัสดุนำไฟฟ้า → ท่อโลหะกว้าง: น้ำ (กระแส) สามารถไหลผ่านได้อย่างรวดเร็วและแทบไม่มีความต้านทาน
วัสดุกระจายไฟฟ้าสถิต → ท่อน้ำยางที่มีแรงเสียดทานปานกลาง: การไหลของน้ำ (กระแส) มีเสถียรภาพและควบคุมได้
วัสดุฉนวน → ท่อที่ถูกปิดกั้นโดยสิ้นเชิง: ไม่มีน้ำ (กระแส) ไหลผ่านได้
ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่ความต้านทานพื้นผิวหรือปริมาตรของวัสดุ
วัสดุนำไฟฟ้ามีความต้านทานพื้นผิวหรือปริมาตรต่ำกว่า 1×10⁴ (น้อยกว่า 10,000 Ω)
วัสดุกระจายไฟฟ้าสถิตมีความต้านทานพื้นผิวหรือปริมาตรตั้งแต่ 1×10⁴ ถึง<1×10¹¹ (10,000 Ω to 100 billion Ω), while insulating materials possess a resistivity ≥ 1×10¹¹ (greater than or equal to 100 billion Ω)
1. วัสดุนำไฟฟ้า
คุณสมบัติหลักของวัสดุนำไฟฟ้าคือความต้านทานต่ำมาก เป็นเส้นทางสำหรับการไหลของประจุไฟฟ้าสถิตโดยแทบไม่มีสิ่งกีดขวาง
คุณสมบัตินี้สามารถคายประจุไฟฟ้าสถิตลงสู่พื้นได้อย่างรวดเร็วมาก (โดยทั่วไป<0.1 seconds). Therefore, it is mainly used in situations where the static charge needs to be removed quickly and must be reliably grounded.
วัสดุนำไฟฟ้ามักใช้กับพื้นป้องกันไฟฟ้าสถิต พื้นผิวการทำงาน กล่องขนย้าย ที่จับเครื่องมือ สายรัดข้อมือ ฯลฯ
ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากการกระจายประจุอย่างรวดเร็วของวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า การสัมผัสโดยตรงกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความไวสูง (เช่น ชิป IC) อาจทำให้เกิดการคายประจุกระแสไฟสูงทันที ซึ่งอาจทำให้ส่วนประกอบเสียหายได้ (ความเสียหายนี้เรียกว่า CDM ซึ่งเป็นรุ่นอุปกรณ์ชาร์จ) ดังนั้นโดยทั่วไปจึงไม่มีการใช้โดยตรงในบรรจุภัณฑ์หรือการบุนวมของส่วนประกอบที่มีความแม่นยำ
2. วัสดุกระจายไฟฟ้าสถิต
คุณลักษณะหลักของวัสดุกระจายไฟฟ้าสถิตคือค่าความต้านทานอยู่ระหว่างสื่อกระแสไฟฟ้าและฉนวน ทำให้ประจุไฟฟ้าสถิตไหลลงสู่พื้นด้วยความเร็วที่ค่อนข้างช้าซึ่งควบคุมได้
วัสดุกระจายไฟฟ้าสถิตเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการปกป้องส่วนประกอบที่ไวต่อไฟฟ้าสถิต (ESDS) ส่วนใหญ่ ไม่เพียงแต่ป้องกันการสะสมของไฟฟ้าสถิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ยังป้องกันกระแสสูงสุดที่ทำลายล้างซึ่งเกิดจากความเร็วการคายประจุที่มากเกินไป ทำให้ได้ "การคายประจุอย่างปลอดภัย"
มักใช้กับถาดและช่อง IC, ถุงบรรจุภัณฑ์ป้องกันไฟฟ้าสถิต-, แผ่นรองโต๊ะทำงาน, ปะเก็น/ที่หนีบโฟมซิลิโคน, พื้นผิวโต๊ะทำงานประกอบ ฯลฯ
ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพ: โดยทั่วไปจะต้องมีความสามารถในการลดแรงดันไฟฟ้าคงที่ 5,000 โวลต์ให้เป็นศูนย์ได้อย่างปลอดภัยในเวลาน้อยกว่า 0.1 วินาที
3. วัสดุฉนวน
คุณสมบัติหลักของวัสดุฉนวนคือมีความต้านทานสูงมากและโดยพื้นฐานแล้วไม่-นำไฟฟ้า ดังนั้นประจุไฟฟ้าสถิตจึงไม่สามารถไหลได้อย่างมีประสิทธิภาพบนหรือภายในพื้นผิวของมัน
บทบาทในการป้องกัน ESD: วัสดุฉนวนถูกจำกัดหรือห้ามอย่างเคร่งครัดใน EPA (พื้นที่ป้องกันไฟฟ้าสถิต) เนื่องจากเมื่อประจุถูกสร้างขึ้น (เช่น ผ่านการเสียดสี การแยกตัว) ประจุนั้นจะยังคงอยู่บนพื้นผิวของฉนวนเป็นเวลานาน
เมื่อวัสดุฉนวนที่มีประจุอยู่ใกล้กับตัวนำที่มีการลงกราวด์หรือองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน จะทำให้เกิดการคายประจุส่วนโค้งอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ง่าย
วัสดุฉนวนทั่วไป ได้แก่ ขวดพลาสติกธรรมดา โฟมโพลีสไตรีน (โพลีสไตรีน) ถุงพลาสติกธรรมดา พลาสติกธรรมดาที่ไม่ผ่านการบำบัด และยาง