Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/11427
Title: A Development of Partial Surfaces Ion Balance Analyzer
Other Titles: การพัฒนาหน่วยวิเคราะห์ความสมดุลย์ของอิออนบนพื้นผิวย่อย
Authors: Nattha Jindapetch
Sayan Plong-ngooluam
Faculty of Engineering Electrical Engineering
คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า
Keywords: Ions
Issue Date: 2017
Publisher: Prince of Songkla University
Abstract: A sub-1V ion balance in the tightly ionized environment raises the requirement of the partial surfaces ion balance analysis. According to ANSI/ESD STM3.1-2014, the ion balance is defined by the resultant of voltage on standard charged plate with the floated 15 cm×15 cm square shape conductive exposure surface. The size of this plate does not suit with the present devices which are very much smaller than the standard charged plate. Therefore, this research aims to develop the partial surfaces ion balance analyzer using the multi-plate sensor. The finite element analysis of shape and size of the receiving plates which could affect the precision of ion balance measurement has been done. The results can be used for selecting the suitable plate for improving the measurement resolution. Then, the analysis revealed that the measurement resolution could be proportionally increased with the number of partial segments. Furthermore, the minimum partial segment number of the circular and square shape plates are 9- segment and 16-segment, respectively. Eventually, the proposed analyzer was designed by using the 25-segment square plates with the ultra-high input impedance charge induced meter to measure the electrostatic potential on the multi-plate sensor. The embedded microcontroller processes the multi-channel analogue signals synchronously, then presents the results in a graphical display. The inverse distance weighting interpolation enables the higher resolution results beyond the physically data from the multi-plate sensor. This developed analyzer is suitable for ion balance measurement in the electrostatic controlled areas where the small footprint devices such as an integrated circuit, or the head gimbals assembly of a hard disk drive are placing.
Abstract(Thai): ในการรักษาความสมดุลย์ของอิออนในสภาพแวดล้อมที่จําเป็นต้องควบคุมไฟฟ้า สถิตอย่างเคร่งครัดเพื่อให้อยู่ในระดับที่ต่ํากว่า 1 โวลต์นั้นต้องวิเคราะห์ด้วยพื้นผิวย่อย มาตรฐาน การทดสอบ ANSI/ESD STM3.1-2014 ได้กําหนดค่าความสมดุลย์ของอิออนด้วยค่าของ ศักย์ไฟฟ้าสถิตบนแผ่นตัวนําแยกโดดรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 15 เซนติเมตร×15 เซนติเมตร เรียกว่าจานรับประจุมาตรฐาน ซึ่งเป็นขนาดที่ไม่เหมาะสมกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันซึ่งมี ขนาดเล็กกว่าจานประจุขนาดมาตรฐานนี้อย่างมาก ด้วยเหตุดังกล่าว งานวิจัยนี้จึงมีความมุ่งหมาย ที่จะทําการพัฒนาหน่วยวิเคราะห์ความสมดุลย์ของอิออนบนพื้นผิวย่อยด้วยเทคนิคการวัดหลาย ๆ แผ่น โดยได้พิจารณารูปร่างและขนาดของจานรับประจุซึ่งสามารถที่จะส่งผลกระทบต่อความ เที่ยงตรงในการวัดความสมดุลย์ของอิออนได้ด้วยการวิเคราะห์แบบไฟไนต์เอลิเมนต์ ซึ่งผลการ วิเคราะห์นั้นถูกนําไปใช้ในการเลือกแบบจานรับประจุที่เหมาะสมเพื่อที่จะได้ผลลัพธ์ที่มี รายละเอียดเพิ่มขึ้น ผลการวิเคราะห์ได้ชี้ชัดว่าเมื่อจานรับประจุถูกแบ่งย่อยมากขึ้นก็จะให้ผลการ วัดที่มีรายละเอียดเพิ่มขึ้น ทั้งนี้แผ่นรับประจุรูปวงกลมสามารถให้ผลที่ยอมรับได้โดยการแบ่ง อย่างน้อยที่สุด 9 แผ่น ส่วนแผ่นรับประจุแบบรูปสี่เหลี่ยมนั้นจะให้ผลที่ยอมรับได้โดยการแบ่ง อย่างน้อยที่สุด 16 แผ่น งานวิจัยนี้ได้เลือกสร้างจานรับประจุแบบสี่เหลี่ยมที่ถูกแบ่งเป็น 25 แผ่น และใช้วงจรวัดประจุชักนําแบบความต้านทานขาเข้าสูงยิ่งยวดในการวัดศักย์ไฟฟ้าสถิตบนจานรับ ประจุหลายๆ แผ่น หน่วยประมวลผลแบบฝังตัวถูกใช้ในการประมวลผลสัญญาณเชิงอนุมานอย่าง พร้อมเพรียงและทําการแสดงผลเชิงกราฟ การประมาณค่าช่วงแบบน้ําหนักและระยะผกผัน สามารถช่วยเพิ่มรายละเอียดของผลการวัดแบบหลายจานได้มากขึ้น หน่วยวิเคราะห์ที่ได้ทําการ พัฒนาขึ้นนี้มีความเหมาะสมที่จะนําไปใช้ในการวิเคราะห์ความสมดุลย์ของอิออนในพื้นที่ควบคุม ไฟฟ้าสถิตที่ต้องรองรับชิ้นงานขนาดเล็ก เช่น วงจรรวม หรือ ชิ้นส่วนหัวอ่านในฮาร์ดดิสก์เป็นต้น
Description: Thesis (Ph.D. Electrical Engineering) Prince of Songkla University, 2017
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/11427
Appears in Collections:210 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
417024.pdf4.54 MBAdobe PDFView/Open


Items in PSU Knowledge Bank are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.