Автор: Буданова Ирина, руководитель отдела маркетинга ООО «ПРОТЕХ», по материалам компании Electrolube Со. [email protected]
В большинстве компаний, на которых оказывает давление глобальная конкуренция, эффективное управление ESD (electrostatic discharge - разряд статического электричества) может быть ключом к улучшению производительности, качества и удовлетворенности потребителя. Жаль, что многие компании покупают защитные продукты ESD или оборудование, а затем неправильно используют их, зачастую нанося больше вреда, чем пользы.
Электронные компоненты, которые являются чувствительными к электростатическим разрядам (ESDS), должны быть защищены везде по всему производственному циклу. По данным ANSI/ESD S20.20, стандарта Ассоциации ESD для развития Программы Контроля Электростатического разряда, гарантии требуются во время действий, которые “производят, обрабатывают, собирают, устанавливают, упаковывают, маркируют, обслуживают, проверяют, осматривают или иначе обращаются с электрическими или электронными частями, сборками и оборудованием, восприимчивым к электростатическим разрядам".
Если скрытый дефект ESD произойдет во время одного из этих циклов, то он может стать самым печальным и дорогостоящим. Скрытые дефекты в компонентах по определению не будут обнаружены, поэтому продукты будут проходить обычные проверки. Повреждение ESD - скрытый враг; электростатические заряды не видны, как правило, разряды менее 3000 Вольт не ощущаются, и скрытые дефекты не могут быть обнаружены с помощью обычных процедур контроля качества (рис 1).
рис 1. Пример ESD повреждения ESD чувствительного электронного компонента
Производственные площадки должны так же прилежно относиться к контролю программы ESD, как и в операционных залах больниц, где проводят процедуры стерилизации. Ущерб, нанесенный невидимыми факторами, происходит и в медицине, где люди могут страдать от инфекции, от вирусов или бактерий, которые в конечном итоге могут привести к смертельному исходу. В больницах защита от этой невидимой угрозы представляет собой обширные процедуры контроля загрязнения, включая стерилизацию.
Дисциплина, требуемая для управления и минимизации ущерба от ESD, только кажется сложной задачей, на деле же она достаточно проста:
- Заземляющие проводники
- Использование ионизаторов
- ESD одежда
- Защита предметов, чувствительных к ESD, при хранении или транспортировке вне защищенной зоны ESD
Многие защитные продукты ESD имеют проводящие, диссипативные или экранирующие свойства, добавленные к другим обычным фабричным товарам, таким как упаковка, напольные покрытия и коврики, держатели документов, одежда, упаковочная лента, тара для хранения и т. д.
Многие из них преобразуют нормальный продукт, который является изолятором, в проводящую или диссипативную версию, которая может заземляться и снимать заряд. Диссипативный материал относится к диапазону проводящего материала; больше, чем 1x 104 Ом и менее 1011 Ом, что имеет преимущество управления ESD более медленным удалением электростатических зарядов на землю. В целях контроля ESD проводящий материал относится к материалу с сопротивлением менее 104 Ом. Кроме того, может использоваться специальное оборудование в контроле ESD, например, ионизаторы, которые нейтрализуют электростатические заряды от изоляторов.
Однако все элементы должны использоваться как система, и многие продукты управления ESD могут быть использованы неправильно. Весьма бесполезно защищать элементы ESDS через девять из десяти производственных этапов только для того, чтобы повредить элемент на одном из других этапов. Инвестиции компании во все защитные продукты для ESD могут стать напрасными. Чтобы максимизировать ценность и финансовую отдачу, отдельные продукты должны использоваться должным образом и использоваться вместе как общая система.
Вот несколько примеров неправильно используемых продуктов управления ESD:
Ионизаторы продуцируют миллиарды положительно и отрицательно заряженных ионов. Изоляторы не могут быть заземлены, но отрицательный заряд на изоляторе или изолированном проводнике будет привлекать положительно заряженные ионы при отмене отрицательно заряженных ионов. Количество положительных и отрицательных ионов не может быть идеально сбалансированным, но должно быть ниже порога напряжения самого чувствительного устройства. Однако, в значительной степени ионизатор находится вне баланса (напряжение смещения), этот объем заряда будет размещаться на изоляторах и/или незаземленных проводниках в воздушном потоке ионизатора.
Все ионизационные устройства требуют периодического технического обслуживания для правильной работы. Периодичность технического обслуживания ионизаторов сильно варьируется в зависимости от типа ионизационного оборудования и окружающей среды. Крайне необходимое использование чистых помещений, как правило, требует более пристального внимания. Важно настроить график работы ионизатора. Обычно для удовлетворения требований аудита качества требуется стандартное обслуживание.
Мини ионизатор EMIT с нулевым напряжением
Ионизаторы после установки на месте использования должны быть проверены на время разряда и баланс. Временные интервалы для последующих измерений будут зависеть от требований пользователя. Набор для испытания ионизации изолирует проводящую пластину и позиционирует ее так, что заряд может быть измерен статическим измерителем поля. Зарядное устройство с батареей может быстро разместить заряд 1000 В на пластине, который, поскольку он изолирован, останется там в течение некоторого времени. Периодическая проверка ионизаторов воздуха в соответствии с ESD-SP3.3 состоит в том, чтобы поместить заряженную проводящую пластину в воздушный поток ионизатора и использовать секундомер для измерения времени затухания заряда, чтобы уменьшить 1000В заряд до 100 В.
ESD одежда должна быть заземлена с помощью браслета защелкивающимся на запястье или манжете, что освобождает руки монтажника для работы. В браслете на запястье или креплении к манжете, заряды могут быть удалены на землю через обувь ESD в сочетании с напольным ESD покрытием.
В противном случае можно использовать обычные халаты из хлопка или другой ткани с низкой воспроизводимостью заряда, чтобы избежать того, что ткань ESD одежды станет изолированным заряженным проводником, который может разряжаться в чувствительных к ESD предметах. Все технологические основные изоляторы с электростатическими полями, превышающими 2000 Вольт, должны храниться на минимальном расстоянии 12 дюймов от элементов ESDS.
Хотя куртки ESD не относятся к требованиям рабочей одежды, которая может быть синтетической и иметь высокий заряд, одежда ESD создает защиту как «Клетка Фарадея». В изделиях с электростатической защитой от электростатического разряда используются проводящие карбоновые волокна, и все проводники должны быть заземлены. Риск состоит в том, что одежда ESD может стать изолированным заряженным проводником.
После проверки того, что одежда имеет электрическую проводимость через все полотна, одежда должна быть электрически связана с системой заземления пользователя, чтобы не действовать как буфер. Одежда должна надеваться с правильно закрепленной или застегнутой передней стороной, чтобы избежать воздействия возможных зарядов на личную одежду, надеваемую под ESD одежду.
Так же плановые проверки должны включать периодические проверки годности одежды. Чтобы предметы одежды ESD заменялись при утрате свойств ESD контроля, например после стирок. Хотя некоторые производители заявляют гарантию до двух лет или семидесяти пяти стирок, ESD одежда в конечном итоге изнашивается.
Для поддержания контроля за процессом необходимо обязательно проверять предметы одежды на ESD STM 2.1 («рекомендуемый диапазон электрического сопротивления составляет от 1x105Ом до 1x 1011Ом»). Испытание сопротивления - точка к точке и рукав к рукаву. Эти тесты могут быть быстро выполнены с использованием набора для тестирования поверхностного сопротивления, помещая одежду на изолирующую испытательную поверхность или изолируя в воздухе с помощью деревянной вешалки. Для измерения сопротивления рукав к рукаву верх к верху (RTF) на каждый рукав помещается электрод, или к каждому рукаву прикрепляются «зажимы крокодилы» (рис 2).
рис. 2 Измерение двухточечного сопротивления ESD одежды в соответствии со стандартами ESD STM2.1 и IEC 61340-5-1.
Токопроводящие пакеты и/или ESD защитные пакеты используются без крышек для перевозки или использование пакетов, которые не закрываются так же могут нанести непоправимые повреждения.
Использование токопроводящих пакетов или ящиков для перевозки для закрытия проводящих соединений или ярлыки для закрытия защитных пакетов ESD для предотвращения повреждения ESD элементов ESDS рис 3,4.
Использование крышки на токопроводящем грузе и закрытие защитного пакета ESD ограничит расходы на внешнюю поверхность упаковки, создав подобие «Фарадеевой клетки». Однако, защитную упаковку необходимо закрыть.
Цель защитной упаковки ESD заключается в предотвращении прямого электростатического разряда в отношении к элементу ESDS, содержащегося внутри, и обеспечение рассеивания заряда с внешней поверхности.
рис 3. Запаиваемые ESD пакеты
рис 4. Кейс ESD для чувствительных компонентов
Заземление рабочей поверхности
Покрытия ESD и ламинированные рабочие поверхности стоят дороже, чем их изоляционные аналоги. ESD Диссипативная характеристика дополняется, поэтому, когда заряженные проводники (проводящие или диссипативные) предметы помещаются на поверхность, происходит контролируемый разряд, и электростатические заряды удаляются на землю. Это происходит, только если рабочая поверхность ESD фактически заземлена.
Для этих целей разработан ряд приборов, обеспечивающих эффективный контроль за ESD материалами, к примеру, измеритель поверхностного сопротивления, цифровой, предназначенный для определения сопротивления любых покрытий и поверхностей от точки до точки (Rтт или Rpp), сопротивления относительно шины заземления (Rtg или Rg), а также объемного (Rv) и удельного сопротивления (Rs) (рис 5 и 6).
Необходимо соблюдать регулярный график технического обслуживания и проводить измерения сопротивления пола. Для уменьшения сопротивления пола можно использовать диссипативную отделку пола, специальные линолеумы или заливные полы. Периодическая проверка будет определять, как часто необходимо использовать покрытие пола. По мере износа слоя (слоев) диссипативного покрытия пола измерения сопротивления будут увеличиваться. Таким образом, после некоторого объема сбора данных, можно установить экономичный график обслуживания.
рис. 6 Комплект для измерения поверхностного сопротивления Vermason 222642
рис 5 Определение поверхностного сопротивления напольного покрытия.
ESD отделка пола – это универсальный продукт, способный превратить практически любой твердый пол в защитный пол ESD. Если площадь достаточно большая, то емкость пола обеспечит эффективное заземление, а дорогостоящие заземляющие решетки или провода не потребуются. В дополнение к диссипативным свойствам, некоторые отделки напольного покрытия ESD являются низкозарядными (антистатические), что препятствует генерации электростатических зарядов. Лучшая форма контроля ESD - в первую очередь, не генерировать заряд. Все остальные элементы управления ESD предназначены для снятия заряда.
Защитные напольные покрытия ESD, используемые с утвержденной обувью, могут использоваться в качестве альтернативы системе ESD браслетов для постоянных операций. Расточительно тратить деньги на ESD обувь и при этом иметь сотрудников, перемещающихся по изношенному диссипативному напольному покрытию.
ESD Очистители
Очистка коврика или ламината ESD с помощью «общего» чистящего средства. Многие из них содержат силикон, чтобы создать «блеск» или оставить слой на поверхности. В любом случае, остаток от обычных чистящих средств может привести к образованию изоляционного поверхностного слоя на коврике, что снижает производительность заземления. Для очистки рабочей поверхности ESD необходимо использовать только специально разработанные средства для контроля ESD. Периодическая очистка необходима для поддержания надлежащей электрической функции всех рабочих поверхностей. Используемые чистящие средства не должны оставлять электрически изолирующие остатки, которые содержат силикон (рис 7).
рис 7 Антистатический очиститель ПРОТЕХ ТОП БИО
рис 8 ESD браслет Desco
Наручные браслеты
Поскольку разряды от людей, обслуживающих элементы ESDS, вызывают значительное ESD повреждение, браслет считается первой линией контроля ESD (рис. 8). Браслет для запястья должен быть эффективно протестирован при ношении на работнике, и записи все должны храниться. Должен вестись журнал, который проверяет, что персонал проверил свои персональные заземляющие устройства. Дополнительное испытание браслетов пользователя, «надлежащее тестирование браслета включает в себя сопротивление заземляемой точки на конце шнура, самого шнура, резистора, соединителя крепления шнура к манжете, сопротивление интерфейса манжеты, интерфейс манжеты / запястья и сопротивление человека между запястьем и рукой, которая контактирует с испытываемым электродом.
Поскольку браслеты имеют ограниченный срок службы, важно разработать частоту тестирования, которая гарантирует целостность системы. Типичные тестовые программы рекомендуют проверять браслеты ежедневно.
Крайне печальное зрелище, когда предприятия тратят на ESD защиту крупные средства, но использует их неправильно. Главный акцент должен быть сделан на разработке полной программной системы управления ESD и правильном использовании продуктов ESD в комплексе.
Этот акцент может превратить программу управления ESD в конкурентное преимущество. Лучшие компании повышают производительность, качество и удовлетворенность клиентов. Они получают финансовые доходы в размере 50%, 100%, 200%. Эффективная программа управления ESD - это не ракетостроение. Но для этого требуется знание, дисциплина, периодическая проверка и использование защитных продуктов ESD в качестве всеобъемлющей системы.