Trong phòng sạch, đôi giày phải làm hai việc cùng lúc và hai việc ấy chẳng liên quan gì đến nhau. Một là không mang bụi vào và không tự sinh ra hạt. Hai là dẫn điện tích trên người xuống sàn theo một đường có điện trở kiểm soát. Rất nhiều nhà máy mua đúng vế thứ nhất rồi hiểu sai hoàn toàn vế thứ hai.

Giày Phòng Sạch Giải Quyết Bài Toán Gì

Trong một phòng sạch đang vận hành, nguồn phát hạt lớn nhất là chính con người. Da bong, sợi vải, bụi bám trên đế giày và hạt sinh ra do ma sát khi bước đều đi vào không khí. Giày phòng sạch được thiết kế để cắt bớt nguồn này: vật liệu không rụng xơ, bề mặt nhắn dễ lau, đường may ít hoặc được ép thay vì khâu chỉ hở.

Bài toán thứ hai là tĩnh điện. Người đi lại trên sàn sẽ tích điện do ma sát tiếp xúc. Con người chỉ cảm nhận được cú giật tĩnh điện ở mức điện áp khá cao, trong khi nhiều linh kiện bán dẫn đã hỏng ở mức thấp hơn rất nhiều. Nghĩa là hư hỏng xảy ra mà không ai biết, và hàng chỉ chết ở khâu kiểm tra cuối hoặc tệ hơn là chết trong tay khách.

Hai bài toán này độc lập. Một đôi giày vải phòng sạch sạch thật nhưng không dẫn điện thì vô dụng ở xưởng điện tử. Ngược lại, một đôi dép chống tĩnh điện dùng ngoài xưởng thông thường thì không đủ tiêu chuẩn sinh hạt để vào phòng sạch cấp cao. Phải hỏi cả hai đặc tính khi đặt hàng.

Chống Tĩnh Điện Là Dẫn Điện Tích Xuống Đất Có Kiểm Soát

Đây là chỗ bị hiểu ngược nhiều nhất, và hiểu ngược ở đây dẫn tới cả hư hàng lẫn tai nạn. Cách điện và chống tĩnh điện là hai mục tiêu ngược chiều nhau.

Cách điện là chặn dòng. Điện tích bị giữ lại trên người, dồn lên dần cho tới khi đủ điện áp để phóng tia sang vật gần nhất. Giày cách điện làm tĩnh điện tệ đi chứ không tốt lên.
Chống tĩnh điện là mở một đường cho điện tích đi xuống đất, nhưng đường ấy có điện trở đủ lớn để dòng rò chảy chậm và liên tục, không thành cú phóng đột ngột.

Từ đó suy ra một hệ quả không được bỏ qua: giày chống tĩnh điện không bảo vệ người khỏi điện giật. Điện trở của nó được chọn để thoát điện tích, không phải để cách ly người khỏi nguồn điện lưới. Ai làm việc với thiết bị mang điện phải dùng giày hoặc ủng cách điện chuyên dụng, được thử ở cấp điện áp quy định và có hồ sơ thử đi kèm. Hai nhóm này loại trừ nhau, không có đôi nào vừa làm tốt cả hai.

Cũng vì lý do này mà điện trở của giày ESD không được phép quá thấp. Nếu gần như dẫn điện hoàn toàn, người đi giày trở thành đường xuống đất thẳng tắp khi chạm phải phần mang điện. Khoảng điện trở trung gian chính là thoả hiệp giữa hai rủi ro đó.

Điện Trở Của Giày ESD Và Cách Đo Theo IEC 61340-5-1

Hai hệ tài liệu thường gặp trên nhãn giày và trong hồ sơ nhà máy không giống nhau về phạm vi, nên cần đọc đúng từng cái.

Theo EN ISO 20345, giày an toàn được chia theo điện trở: nhóm dẫn điện nằm dưới 100 kΩ, nhóm chống tĩnh điện nằm trong khoảng từ 100 kΩ đến 1000 MΩ. Nhóm cách điện là một dòng hoàn toàn khác, không nằm trong hai khoảng này.

Theo IEC 61340-5-1, thay vì chấm điểm riêng đôi giày, người ta đo cả hệ. Thông số quan trọng là điện trở từ người qua giày xuống sàn rồi về điểm nối đất, thường được yêu cầu dưới 1,0 × 10⁹ Ω, kèm giới hạn điện thế trên người dưới 100 V. Các giá trị cụ thể thay đổi theo phiên bản đang áp dụng, nên luôn đối chiếu với bản mà nhà máy đăng ký.

Cách đo cũng có quy định riêng và không thể tự chế. Phải dùng máy đo điện trở cao chuyên dụng, loại thử bằng điện áp thấp theo mức quy định, đặt chân mang giày lên tấm điện cực kim loại, tay cầm điện cực còn lại. Đồng hồ vạn năng thông thường không đọc được dải megaohm tới gigaohm, nên đo bằng nó chỉ cho ra con số vô nghĩa.

Một lưu ý thực tế: độ ẩm ảnh hưởng rất mạnh tới kết quả. Cùng một đôi giày, đo vào ngày hanh khô trong phòng điều hoà sẽ cho điện trở cao hơn hẳn so với ngày nồm. Vì vậy hồ sơ đo phải ghi kèm nhiệt độ và độ ẩm tại thời điểm đo, nếu không thì các lần đo không so được với nhau.

Cấp Phòng Sạch ISO 14644-1 Quyết Định Kiểu Giày

Tiêu chuẩn ISO 14644-1 phân cấp độ sạch không khí theo nồng độ hạt lơ lửng trên một mét khối, xét theo từng cỡ hạt ngưỡng trong dải từ 0,1 đến 5 micromet. Cấp được đánh số từ ISO 1 tới ISO 9, số càng nhỏ thì phòng càng sạch. Đây là căn cứ để quyết định kiểu giày và quy trình mặc.

Cấp thấp hơn về độ khắt khe như khu lắp ráp điện tử dân dụng hay khu đóng gói thứ cấp: dép hoặc giày vải ESD, kèm bao giày dùng một lần cho khách vãng lai.
Cấp trung gian như khu sản xuất linh kiện chính xác: giày kín hoàn toàn, mũ giày liền, đường ghép ép hoặc hàn siêu âm thay vì khâu chỉ hở.
Cấp cao nhất như khu quang khắc, khu vô trùng: bốt cao cổ trùm qua ống quần, thuộc bộ đồ liền, giặt trong xưởng giặt phòng sạch chuyên biệt.

Giày không đi một mình. Nó phải ăn khớp với quần áo phòng sạch theo cấp sạch đang dùng, vì chỗ giao giữa ống quần và cổ giày là khe hở hạt hay thoát ra nhất. Tương tự, găng tay phòng sạch chống tĩnh điện phải cùng cấp với giày, không để một đầu đạt chuẩn còn đầu kia thì không.

Dép, Giày Bốt Và Ủng Trong Cùng Một Phòng Sạch

Một nhà máy thường dùng nhiều kiểu cùng lúc, chia theo khu chứ không theo sở thích của người mang.

Dép ESD hở gót: nhẹ, thoáng, thay nhanh ở cửa. Điểm yếu là tiếp xúc với da chân không ổn định, nên loại này phải có quai hậu hoặc dây gót dẫn điện để giữ mạch liên tục.
Giày kín ESD: tiếp xúc ổn định hơn, ôm chân, hợp với ca dài và với người phải đi lại nhiều.
Bốt cao cổ: dùng ở cấp sạch cao vì phủ kín ống quần, chặn hạt từ tất và da chân đi ra.
Bao giày dùng một lần: dành cho khách tham quan. Loại thường không dẫn điện, trùm ra ngoài giày ESD còn làm tăng điện trở cả hệ, nên không dùng ở vị trí thao tác linh kiện.

Phần đế quyết định phần lớn tính năng. Đế PU, PVC hoặc cao su được pha phụ gia dẫn để tạo đường điện. Đế cứng sinh ít hạt hơn nhưng mỏi chân hơn, đế mềm êm hơn nhưng mòn nhanh và mau mất tính dẫn. Công việc đứng suốt ca nên thiên về đế trung gian và tăng tần suất kiểm tra thay vì chọn đế cứng rồi để người lao động tự xử lý bằng lót giày riêng.

Với khu văn phòng kỹ thuật hay phòng đo kề bên, nhiều nơi dùng luôn dép chống tĩnh điện cho tiện. Điều cần nhớ là vẫn phải đo điện trở và vẫn phải đi trên sàn có nối đất thì đôi dép mới có tác dụng.

Sàn, Giày Và Người Phải Nối Đất Cùng Nhau

Điện tích đi từ da người, qua tất, qua lớp lót dẫn, qua đế giày, xuống sàn, rồi theo hệ nối đất về điểm chung. Đứt bất kỳ mắt nào thì cả chuỗi vô nghĩa, dù các mắt còn lại đều đạt chuẩn.

Sàn: phải là sàn dẫn hoặc tiêu tán tĩnh điện và phải được nối đất thật. Gạch men thông thường là vật cách điện, đi giày ESD trên đó vẫn tích điện như thường.
Giày: đế phải sạch. Một lớp sáp đánh bóng sàn, dầu máy hoặc bụi nén chặt dưới đế đều tạo thành màng cách điện làm hỏng cả đường dẫn.
Người: da chân phải thực sự tiếp xúc với phần dẫn của giày. Tất dày bằng len hoặc sợi tổng hợp thông thường cắt đứt tiếp xúc này, phải dùng tất ESD hoặc dây gót luồn vào trong.
Mặt bàn và ghế: cùng thuộc vùng bảo vệ tĩnh điện, không thể chỉ lo cho chân rồi bỏ qua chỗ tay đặt lên.

Khi cải tạo một khu sản xuất cũ, phần sàn thường là hạng mục tốn kém nhất nên dễ bị cắt. Một giải pháp trung gian là trải thảm chống tĩnh điện tại đúng các vị trí thao tác và nối đất từng tấm. Phải kéo dây nối đất thật, không phải chỉ trải tấm thảm ra rồi coi như xong.

Bao Lâu Phải Đo Lại Điện Trở Và Thay Giày

Tính dẫn của một đôi giày suy giảm theo thời gian mà nhìn bên ngoài không thấy gì. Đó là lý do các nhà máy đặt máy kiểm tra ngay tại cửa vào và yêu cầu mỗi người đứng thử trước khi vào ca. Kết quả không đạt thì đổi giày ngay tại chỗ, không cho vào rồi xử lý sau.

Ngoài phép thử đầu ca, chương trình kiểm soát tĩnh điện của nhà máy còn đặt lịch kiểm tra toàn hệ theo chu kỳ và lưu hồ sơ từng lần đo. Chu kỳ cụ thể do chính nhà máy đặt dựa trên mức rủi ro và tần suất sự cố, không có con số chung cho mọi nơi.

Một đôi giày nên bị loại khi gặp một trong các dấu hiệu sau:

Đế mòn tới lớp không pha phụ gia dẫn, hoặc nứt sâu làm đứt đường dẫn.
Đo tại cửa không đạt lặp lại, kể cả sau khi đã lau sạch đế.
Sợi dẫn trong lót giày đã đứt hoặc dây gót không còn chạm da.
Mũ giày rách, bục chỉ, bắt đầu rụng xơ ra ngoài.
Giặt sai quy trình, nhất là dùng chất làm mềm vải, vì lớp phủ còn lại trên sợi làm tăng điện trở.

Cuối cùng là một quản lý rất đơn giản nhưng hay bị bỏ: không cho mang giày phòng sạch ra ngoài khu vực rồi đi ngược vào. Chỉ một vòng ra bãi xe là đủ mang cả bụi lẫn dầu vào tận khu thao tác, và cũng đủ làm hỏng phép đo điện trở của chính đôi giày đó.

Đưa Giày Vào Quy Trình Ra Vào Phòng Sạch

Một đôi giày đạt chuẩn vẫn có thể phá vỡ độ sạch nếu quy trình ra vào làm sai thứ tự. Buồng thay đồ được thiết kế theo nguyên tắc phân vùng: khu bẩn, khu chuyển tiếp và khu sạch, ngăn nhau bằng một vạch hoặc một băng ghế bắc ngang.

Ngồi trên băng ghế, cởi giày ngoài ở phía khu bẩn và tuyệt đối không đặt chân xuống sàn phía bên kia khi còn đi giày cũ.
Xoay người qua vạch, xỏ giày phòng sạch rồi mới đặt chân xuống sàn khu sạch.
Mang tất chuyên dụng trước khi xỏ giày, vì đây là mắt xích nối giữa da chân và phần dẫn của giày.
Đứng lên máy kiểm tra ở cửa, đo và ghi kết quả trước khi bấm mở cửa vào trong.
Ra ca thì làm ngược lại đúng thứ tự đó, không mang giày phòng sạch ra khỏi vùng quy định.

Sàn buồng thay đồ cần lau theo tần suất riêng, thường dày hơn khu bên trong, vì đây là nơi bụi từ ngoài dồn về. Nên dùng dung dịch lau phù hợp với vật liệu sàn dẫn điện. Sáp đánh bóng thông thường tạo một lớp màng cách điện phủ lên sàn và làm hỏng toàn bộ đường nối đất mà nhà máy đã đầu tư.

Phần còn lại là đào tạo. Người mới thường làm đúng trong tuần đầu rồi tự rút gọn dần khi quen việc, nhất là bước đo tại cửa. Cách giữ nếp hiệu quả nhất là để máy đo chặn ngay lối đi và gắn với cơ cấu mở cửa, sao cho không đo thì không qua được, thay vì trông vào ý thức của từng người.