БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ
БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ
Статическое электричество - невидимый "враг" микроэлектронных изделий, наносящий ощутимые убытки при недооценке его силы. Несмотря на то, что электростатический разряд является переносчиком небольшого количества энергии, большая разность потенциалов и высокая скорость их изменения влекут образование токов, достаточных для мгновенного выхода из строя чувствительной электроники или нанесения кристаллу изначально незаметных повреждений. Следствием таких повреждений является деградация параметров - постепенный отказ, крайне сложный для локализации. Итог - финансовые потери, порой сопровождающиеся потерей репутации. Для превентивного решения проблем имеет смысл оснастить рабочее место средствами антистатической защиты.
ПРИРОДА ЯВЛЕНИЯ
Когда образуется электростатический заряд? Несколько примеров: при влажности воздуха 65-90% директор, шагающий по ковровой дорожке, генерирует потенциал до 1000 В; радиомонтажник, ерзающий на стуле с полиэтиленовым покрытием - до 1500 В, а его начальник, поднимающий со стола портфель из синтетического материала - до 1200 В. При влажности 10-20% значения напряжений составляют соответственно 35000 В, 18000 В и 20000 В, в то время как для некоторых изделий микроэлектроники потенциал в сотни вольт фатален. Три способа образования электростатического заряда:
Трибоэлектрический
При соприкосновении и разделении двух объектов один всегда заряжается положительно, другой - отрицательно. Пример: контакт обуви с полом при ходьбе приводит к образованию статического потенциала на идущем работнике.
Индукционный
При перемещении заряженного объекта вблизи незаряженного в последнем генерируется статический заряд с противоположным знаком и, как следствие, возникают индукционные токи. Пример - прикосновение рукой, несущей высокий заряд, к корпусу ESD чувствительной микросхемы (как правило, самой дорогостоящей).
Обратите внимание: для повреждения кристалла индукционными токами не обязательно даже прикасаться рукой непосредственно к выводам корпуса микросхемы.
Емкостной
Заряд есть произведение напряжения на емкость, поэтому при постоянной величине заряда уменьшение емкости влечет рост потенциалов разъединяемых поверхностей. Кошмарный эпизод: размотка рулона полиэтилена на упаковочном столе дистрибьютора электронных компонентов.
СИМВОЛИКА
Согласно стандарту IEC60417 черным треугольником с желтой перечеркнутой кистью руки обозначаются объекты, чувствительные к воздействию разряда статического электричества. Этот же символ используется в качестве предупреждающего знака на табличках и наклейках, имеющих желтое поле с черной линией по периметру и текстовую надпись, а также на маркерах границ зон антистатики (скотче и вывесках). Черным треугольником с неперечеркнутой рукой, заключенным тонкой линией сверху в полукруг, маркируются средства защиты от воздействия разрядов статического электричества (например, упаковочные пакеты).
ТЕРМИНЫ И СОКРАЩЕНИЯ
ESD (electrostatic discharge) - разряд статического электричества;
EPA (ESD protected area) - ESD защищенная зона;
electrostatic conductive - материал с поверхностным сопротивлением в диапазоне от 100 Ом до 10 кОм, понимаемый применительно к ESD как проводящий (электропроводный, токопроводящий);
electrostatic dissipative - материал с поверхностным сопротивлением в диапазоне от 10 кОм до 100 ГОм, называемый по терминологии ESD рассеивающим;
insulator - материал с поверхностным сопротивлением выше 100 ГОм, называемый изолятором или диэлектриком.
Средство защиты называется антистатическим (ESD approved), если оно защищает от:
- неконтролируемого непосредственного разряда любого заряженного объекта через защищаемый;
- неконтролируемого непосредственного заряда или разряда самого защищаемого объекта;
- неконтролируемого трибоэлектрического или индукционного заряда защищаемого объекта.
Внутри защищенной зоны не должно быть разностей потенциалов более 100 В/см. Следует использовать только антистатические материалы, обеспечить достаточную влажность и надежное заземление, по возможности удалить все незаземляемые объекты и материалы из рабочей зоны (пример допустимых исключений: кнопки приборов на расстоянии не менее 0,5 м от рабочей зоны). Образующийся заряд на диэлектриках (материалах с поверхностным сопротивлением более 100 Гом, заземление которых бесполезно для стекания заряда) следует нейтрализовать ионизацией воздуха.
Строго говоря, пропуском в ESD защищенный мир является полное антистатическое оснащение, однако никому еще не удавалось решить одним махом все проблемы. Продвигайтесь к цели уверенно, шаг за шагом, и уже скоро вы сможете насладиться первыми плодами своих инвестиций.
С ЧЕГО НАЧАТЬ
Определите, какую часть помещения вы будете оборудовать согласно требованиям антистатики в первую очередь. Оснащать помещение целиком иногда совсем не обязательно, да и слишком дорого из-за стоимости покрытия всей площади пола токопроводящим "линолеумом". Границы защищенной зоны EPA следует непременно разметить, и внутри зоны соблюдать правила поведения, порой отличные от тех, которые допустимы в обычной жизни. Первостепенное значение имеют свойства объектов в антистатической зоне. Взглянув на рисунки, вы без труда распознаете, где и как применяются разнообразные принадлежности. Казалось бы, достаточно заглянуть в прайс лист для конкретики, и проблему можно считать если не решенной, то легко решаемой. В принципе, так оно и есть, если бы не вмешалась одна маленькая, но гордая птичка - человеческий фактор. Именно этим фактором обусловлено присутствие второго (возможно, главного) раздела брошюры. Прочтите его неспешно.
Стандарты IEC
Справка: IEC - Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission)
IEC 61340.5.1 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)
НОРМАТИВЫ
Начальное представление о действующих международных нормативах в области антистатического оснащения можно получить из таблицы, которая частично извлечена из стандарта IEC61340.5.1. Для наиболее исчерпывающей и корректной трактовки приведенных в ней значений параметров необходимо иметь в виду условия тестирования, которым в стандарте посвящен целый раздел. С учетом коммерческого распространения стандарта, в рамках данной брошюры мы не можем ставить такую задачу, да и рамки брошюры пришлось бы раздвигать до размера внушительного книжного тома.
|
Типы объектов в антистатической зоне |
Поверхностное сопротивление или сопротивление точка-точка |
Проходное сопротивление к земле или точке заземления антистатической зоны |
Время стекания заряда (для объектов с сопротивлением более 10 ГОм и изоляторов) |
|
Настольные покрытия, складские полки, транспортные тележки |
10 кОм - 10 ГОм |
750 кОм - 1 ГОм |
|
|
Покрытие пола |
|
Не выше 1 ГОм. Ограничение снизу определяется требованиями электробезопасности. При использовании обуви и покрытия пола как первичного средства заземления общее сопротивление рекомендуется в пределах 750 кОм - 35 Мом |
|
|
Обувь в рабочем состоянии (сопротивление на металлической плите) в качестве первичного или вторичного средства заземления |
|
50 кОм - 100 Мом (для пары) и 100 кОм - 100 Мом (одна) При использовании обуви и покрытия пола как первичного средства заземления общее сопротивление рекомендуется в пределах 750 кОм - 35 Мом |
|
|
Предметы одежды (халаты, брюки и т.п.) |
Не выше 1000 ГОм. Ограничение снизу определяется требованиями электробезопасности |
|
от 1000 В до 100 В не более 2 секунд |
|
Сиденье стула |
|
не выше 10 ГОм |
|
|
Браслет (отдельно, до разъемной клипсы) |
|
не выше 10 кОм |
|
|
Шнур для браслета |
750 кОм - 5 Мом из расчета напряжения питающей сети 230 В переменного тока; мощность резистора не менее 0,25 Вт |
|
|
|
Браслет со шнуром в системе заземления |
|
750 кОм - 35 MОм |
|
|
Инструменты |
|
Не выше 1000 ГОм. Ограничение снизу определяется требованиями электробезопасности |
от 1000 В до 100 В не более 2 секунд |
|
Ионизаторы |
|
|
Нейтрализация заряда в зоне действия: от 1000 В до 100 В не более 20 секунд |
Просмотров: 1318
Дата: Пятница, 09 Декабря 2016
