Антистатичний захист і статична електрика (ESD)

02.04.2019

Статична електрика — небезпечний ворог мікросхем високого ступеня інтеграції. Якщо недооцінити його вплив, то можна зазнати відчутних збитків. Незважаючи на те, що електростатичний розряд є переносником невеликої кількості енергії, велика різниця потенціалів і висока швидкість їх зміни спричиняють утворення струмів, достатніх для миттєвого виводу з ладу чутливої електроніки або нанесення мікросхемі спочатку непомітних, але критичних ушкоджень. Виявити елемент з пошкодженими параметрами вкрай складно, а надалі відбувається поступова його відмова. Оснащення виробничих ліній засобами антистатичного захисту стало стандартом, ігнорувати який компанії, що займаються виготовленням електронних пристроїв, сьогодні вже не можуть собі дозволити.

Коли і як утворюється електростатичний заряд?

Приклади: при вологості повітря 65-90% людина, що йде по килиму, генерує потенціал до 1000 В; сидить на стільці з поліетиленовим покриттям - 1500 В; піднімає зі столу портфель з синтетичного матеріалу - до 1200 В. При вологості 10-20% значення напруги становлять відповідно 35 000, 18 000 і 20 000 В, у той час як для деяких виробів мікроелектроніки потенціал в сотні вольт є фатальним.

Шляхи утворення електростатичного заряду

Трибоелектричний. При розділенні двох контактуючих поверхонь: одна заряджається позитивно, інша – негативно. Приклади: переміщення об'єктів по поверхні столу, ходіння по килимовій поверхні, операції з монтажним інструментом.

Індукційний. При переміщенні зарядженого об'єкта поблизу незарядженого, у другому формується статичний заряд з протилежним знаком. Приклад: дотик до корпусу мікросхеми статично зарядженим пальцем руки. Зверніть увагу: для пошкодження кристала індукційними струмами не обов'язково навіть торкатися рукою безпосередньо до виводів корпусу мікросхеми.

Ємнісний. Q (заряд) = С (ємність) x U (напруга), тому зменшення C викликає зростання U. Приклад: при піднятті сумки зі столу може відбутись вплив статичної напруги на мікросхему, що лежить поруч. Одна з найбільш небезпечних для електронних компонентів ситуацій: розмотування рулону поліетилену на пакувальному столі дистриб'ютора електронних компонентів.

Теорія антистатики

Використовувані символи

символ

Відповідно до стандарту IEC60417, чорним трикутником з жовтою перекресленою кистю руки позначаються об'єкти, чутливі до впливу розряду статичної електрики. Цей же символ використовують у ролі попереджувального знаку на табличках і наклейках, мають жовте поле з чорною лінією по периметру і текстову інформацію.

Терміни та скорочення

  • ESD (electrostatic discharge) — розряд статичної електрики;
  • ЕРА (ESD protected area) — ESD-захищена зона; 
  • electrostatic conductive — матеріал з поверхневим опором у діапазоні від 100 Ом до 10 кОм, який розуміється стосовно до ESD як провідний (електропровідний, струмопровідний);
  • electrostatic dissipative — матеріал з поверхневим опором у діапазоні від 10 до Ом до 100 Г Ом, званий за термінологією ESD розсіюючим; 
  • insulator — матеріал з поверхневим опором вище 100 Г Ом, званий ізолятором або діелектриком.

Засіб захисту називається антистатичним (ESD-approved), якщо він захищає:

  • від неконтрольованого безпосереднього розряду будь-якого зарядженого об'єкта через об'єкт, який захищають;
    - від неконтрольованого безпосереднього заряду або розряду самого об'єкту, який захищають;
    - від неконтрольованого трибоелектричного або індукційного заряду об'єкту, який захищають.

Стандарти

Стандарти IEC (Міжнародна електротехнічна комісія, International Electrotechnical Commission):

  • IEC61340-5-1 Electrostatics, Part 5-1: Protection of electronic devices from electrostatic phenomena. General requirements (1998) 
  • IEC 61340-5-2 Electrostatics, Part 5-2: Protection of electronic devices from electrostatic phenomena. User guide (1999) 
  • IEC 61340-4-1 Electrostatics, Part 4-1: Standard test methods for specific applications. Electrostatic behavior of floor coverings and installed floors (1995) 
  • IEC 61340-4-3 Electrostatics, Part 4-3: Standard test methods for specific applications. Footwear (2001) 
  • IEC 61340-2-1 Electrostatics, Part 2-1: Measurement methods - ability of materials and products to dissipate static electric charge (2002) 
  • IEC 61340-2-3 Electrostatics, Part 2-3: Methods of test for determining resistance and resistivity of solid planar materials used to avoid electrostatic charge accumulation (2000)

Нормативи

Початкове уявлення про чинні міжнародні нормативи в області антистатичного оснащення можна отримати з таблиці, яка частково витягнута із стандарту IEC61340-5-1. Для найбільш вичерпного і коректного трактування наведених у ній значень параметрів необхідно мати на увазі умови тестування, яким в стандарті присвячено цілий розділ. З урахуванням комерційного розповсюдження стандарту, в рамках даної статті ми не розглядаємо цей розділ.

Типи об'єктів в антистатичній зоні Поверхневий опір або опір «точка-точка» Прохідний опір до землі або точки заземлення антистатичної зони Час стікання заряду (для об'єктів з опором більше 10 ГОм та ізоляторів)
Настільні покриття, складські полиці, транспортні візки 10 кОм — 10 ГОм 750 кОм — 1 ГОм  
Покриття підлоги   Не вище 1 ГОм. Обмеження знизу визначається вимогами електробезпеки. При використанні взуття та покриття підлоги як первинного засобу заземлення загальний опір рекомендується в межах 750 кОм — 35 МОм  
Взуття в робочому стані (опір на металевій плиті) в якості первинного чи вторинного засобу заземлення   50 до Ом — 100 М Ом (для пари) і 100 до Ом — 100 М Ом (одна). При використанні взуття та покриття підлоги як первинного засобу заземлення загальний опір рекомендується в межах 750 кОм — 35 МОм  
Предмети одягу (халати, брюки і т.п.) Не вище 1000 ГОм. Обмеження знизу визначається вимогами електробезпеки   від 1000 В до 100 В не більше 2 секунд
Сидіння стільця   не вище 10 ГОм  
Браслет (окремо, до роз'ємної кліпси)   не вище 10 кОм  
Шнур для браслета 750 кОм — 5 МОм з розрахунку напруги живлячої мережі 230 В змінного струму; потужність резистора не менше 0,25 Вт    
Браслет зі шнуром у системі заземлення   750 кОм — 35 МОм  
Інструменти   Не вище 1000 ГОм. Обмеження знизу визначається вимогами електробезпеки від 1000 В до 100 В не більше 2 секунд
Іонізатори     Нейтралізація заряду в зоні дії: від 1000 В до 100 В не більше 20 секунд

Три правила антистатики

Людина є основним «генератором» статичного заряду в робочій зоні, тому індивідуальні засобу ESD-захисту є ключовим пунктом будь-якої антистатичної програми. Вважається, що близько 70% ушкоджень електронних компонентів статичною електрикою викликані ненадійним заземленням персоналу. Для забезпечення ESD-безпеки на робочому місці і у виробничих приміщеннях слід дотримуватися трьох базових правил:

  1. Використовувати тільки антистатичні матеріали та інструмент.
  2. Забезпечити надійне заземлення всіх «заземлюваних» об'єктів, з яких принципово може стікати заряд через провідники.
  3. З робочої зони по можливості видалити діелектричні матеріали, що мають поверхневий опір більше 100 ГОм. Заземлення цих матеріалів за допомогою провідників не дає практичних результатів. У випадках, якщо уникнути їх використання не вдається, в робочій зоні застосовується локальна іонізація повітря.

Засоби електростатичної безпеки

Пристібатися ременем безпеки в автомобілі люблять далеко не всі, хоча мало хто заперечує його користь в разі аварії. Схожа ситуація з антистатичним браслетом: без нього працювати комфортніше. І все ж не варто покладатися на щасливий випадок, антистатичний захист повинен застосовуватись на всіх підприємствах, що займаються виробництвом та ремонтом сучасної електроніки.

Індивідуальні антистатичні засоби

Браслет

Щоб зняти статичний заряд з тіла людини використовують антистатичний браслет. Браслет з'єднують з шиною заземлення кабелем, що містить резистор опором 1 МОм. Антистатичний браслет є найбільш поширеним первинним способом стаціонарного заземлення для працівника, що сидить.

Носки

Також дуже корисними можуть бути антистатичні рукавички або шкарпетки. Їх виготовляють з суміші бавовни, акрилу і нейлону з провідними волокнами (нікельована нитка). В рукавичках провідні волокна зосереджені біля пальців, в шкарпетках – біля п'яти, що перешкоджає виникненню статичної електрики.

Коврик

На робочому місці не менш потрібним може виявитися антистатичний килимок, виготовлений з нітрил-бутадієнові гуми. Основа - чорна гума товщиною 1.5 мм яка перешкоджає відображенню флуоресцентного світла, її опір становить 104-6 Ом/м2. Зелена гума, товщиною 0.5 мм і опором 107-9 Ом/м2 поліпшує зчеплення. Для підвищення зносостійкості при виготовленні використовуються посилені матеріали, завдяки чому покриття витримує навантаження стільця або візка. За допомогою коннектора і кабелю килимок підключається до шини заземлення.

Накидка

Також широко використовується антистатична накидка для стільця. Вона універсальна і дуже легко одягається і знімається. Накидка складається з тих же матеріалів що рукавички і шкарпетки, також прекрасно вентилюється. Опір зовнішнього шару накидки від 10-2 до 106 Ом/м2. У комплекті йде кабель з опором 1 МОм і довжиною 1.8 м для з'єднання з шиною заземлення.

Всі текстильні засоби антистатичного захисту можна прати.


КАТАЛОГ
0
Кошик
Ви ще не додали в кошик жодного товару
0 товар(ів)
грн
До кошика
Чат з продажів
  • Русский не в мережі
  • Українська не в мережі
  • Технічна підтримка не в мережі
  • Сервісний центр
Є питання?
Відповімо якнайшвидше
Зворотний дзвінок