Антистатическое оснащение рабочего места


esd killer

Статическое электричество — невидимый «киллер» 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.

С чего начинать антистатическое оснащение рабочего места

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 стоимости покрытия всей площади пола токопроводящим «линолеумом». Границы защищенной зоны следует непременно разметить, и внутри зоны соблюдать правила поведения. Первостепенное значение имеют свойства объектов антистатической зоне и "человеческий фактор".

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 cкладские 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

Организационные аспекты

Человек — критическое звено любой системы защиты: его некомпетентное или халатное отношение к делу может свести на нет любые инвестиции в техническое оснащение. Как минимизировать влияние свободолюбия на технологический процесс? Просветительская работа с персоналом, ежедневный мониторинг и периодический аудит призваны вместе решать эту непростую задачу. Приводимый ниже обзор по материалам зарубежных источников поможет вам на начальном этапе формирования комплексной ESD-программы. Определяющим международным документом по данному направлению считается IEC61340-5-1 (в России над ним доминируют отраслевые стандарты, также доступные коммерчески). Усилия по обучению персонала базовым понятиям и нормам поведения приносят ощутимую отдачу через повышение культуры производства и снижение брака — как оперативно выявляемого, так и до поры скрытого в лабиринтах полупроводникового кристалла.

КТО ВИНОВАТ

Ответственность за соблюдение норм IEC61340-5-1 как слагаемого системы контроля качества ISO9000 лежит на высшем руководстве предприятия. Приказом руководителя назначается ESD-координатор, проводящий в жизнь комплекс работ по антистатической защите и напрямую подотчетный высшему руководству. В функции ESD-координатора входит:

— обеспечение персонала необходимой информацией об ESD-программе конкретного предприятия и применяемых положениях стандарта IEC61340-5-1;
— определение перечня необходимых технических средств ESD-оснащения;
— определение зон на предприятии, подлежащих ESD-защите;
— обучение персонала, контроль соответствия знаний и навыков по линии ESD;
— проверка соответствия технических средств и процедур утвержденным нормативам; — ведение регистрационных записей и отчетов по направлению ESD;
— принятие решений о методике и периодичности мониторинга и аудита.
Персонал предприятия, оперирующий с ESD-чувствительными компонентами, обязан неукоснительно знать и соблюдать правила обращения с ними, понимать свою ответственность и докладывать ESD- координатору о нарушениях функционирования технических средств или норм поведения в рабочей зоне.

ТРИ ПРАВИЛА АНТИСТАТИКИ

Человек является основным «генератором» статического заряда в рабочей зоне, поэтому индивидуальные средства ESD-защиты являются ключевым пунктом любой антистатической программы. Считается, что около 70% повреждений электронных компонентов статическим электричеством вызваны ненадежным заземлением персонала. Для обеспечения ESD-безопасности на рабочем месте и в производственных помещениях следует соблюдать три базовых правила:

1. Использовать только антистатические материалы и инструмент.
2. Обеспечить надежное заземление всех «заземляемых» объектов, с которых принципиально может стекать заряд через проводники.
3. Из рабочей зоны по возможности удалить диэлектрики (материалы, имеющие поверхностное сопротивление более 100 ГОм), заземление которых через проводник бесполезно для стекания заряда. При вынужденном присутствии таких объектов в рабочей зоне применяется локальная ионизация воздуха.

Предметы оснащения

Пристегиваться ремнем безопасности в автомобиле любят далеко не все, хотя мало кто отрицает его пользу в случае аварии. Схожая ситуация с антистатическим браслетом: без него мы чувствуем себя комфортнее не только в плане подвижности тела, но даже свободы мысли! И все же не стоит полагаться на «авось» в производстве и ремонте радиоэлектроники: антистатическое оснащение рабочего места пора признать нормой жизни.

ЗАЗЕМЛЕНИЕ ПЕРСОНАЛА

Заземление персонала как источника и переносчика статического заряда осуществляется двумя способами:

1. При помощи браслета, соединенного шнуром с резистором 1 Мом с шиной заземления. Антистатический браслет является наиболее распространенным первичным способом стационарного заземления для сидячего работника. Дополнительной (вторичной) цепью его заземления могут служить антистатические одежда — стул — покрытие пола.

Антистатический браслет A-2202

Антистатический браслет A-2202

2. При помощи комплекса обувь — напольное покрытие. Этот вариант может использоваться как первичное средство заземления персонала (вместо браслета), так и параллельно с браслетом в качестве вторичного средства. В комбинированном варианте стекание заряда осуществляется как через браслет с гарнитурой заземления на общую шину, так и через проводящую обувь на покрытие пола, далее на землю.
Будем исходить из того, что на запястье у вас обязан красоваться (а главное — безупречно выполнять функцию заземления) антистатический браслет, подключенный крученым шнуром к клипсе настольного антистатического коврика или к объединенному узлу заземления (колодке) A-3146. С какими мерками (кроме второстепенных ценовых) следует подходить к выбору браслета?
Для того, чтобы минимизировать дискомфорт, браслет должен быть достаточно эластичным — то есть плотно, но не болезненно туго прилегать к руке (когда браслет болтается на запястье, о надежном заземлении говорить нелепо). Неметаллические (тканевые с акриловыми проводящими волокнами на внутренней поверхности) браслеты A-2202 не вызывают аллергии и неприятных моментов защемления волос. Пряжка браслета стабильно фиксирует натяжение ленты и верно служит до ее износа. Что касается крученого полиуретанового шнура, то изделия A-2202 тестированы на 120000 циклов сгиба уголом до 120 градусов, так что провод внутри шнура служит гораздо дольше чем у большинства аналогов. Стекание заряда происходит через браслет с гарнитурой заземления на общую шину. Браслеты регулируемые, эластичные, с добавлением токопроводящих нитей, гипоаллергенные. Заземляются через узел заземления А3146 кнопкой 10 мм. Если полутораметровой длины шнура не достаточно для свободы перемещения, то в качестве первичной системы заземления остается использовать проводящее покрытие пола и антистатическую обувь (будут рассмотрены ниже).

Следующим по порядку важности являются антистатические настольные комплекты (с настольным ковриком).
Качественные антистатические настольные комплекты КН Е50 4060, КН Е50 6090, КН Е50 12060. Из износостойкого синтетического каучука, стойкого к нагреву и припою. Не содержит галогенов. Эластичен, обладает объемной проводимостью. Верхний слой коврика рассеивает статическое электричество, а нижний (черный) выполнен из проводящей резины. Исполнение антибликовое, матовое. Цвет - серый, синий. Заметим, что интенсивный цвет настольного коврика является недостатком, поскольку утомляет радиомонтажника. Размеры: 40 х 60 см, 60 х 90 см, 120 х 60 см. Время стекания заряда: от 5000 В до 50 В менее 0,04 сек. Поверхностное и сквозное сопротивление 105 - 109 Ом. В комплекте: кнопка 10 мм, браслет, гарнитура заземления браслет-коврик и коврик-земля.

АНТИСТАТИЧЕСКАЯ МЕБЕЛЬ

В отличие от предметов офисной мебели, являющихся непревзойденными генераторами статического заряда, рабочий стол и стул радиомонтажника должны обладать противоположным свойством — нормированной проводимостью, чтобы обеспечить стекание статического зарада с тела работника. Логично предположить, что в индивидуальном заземлении работника роль стола по сравнению со стулом менее важная, ибо контакт рукавов халата с токопроводящим ламинатом столешницы менее интенсивен, чем контакт известной части тела с сиденьем стула. Антистатический стул является эффективным звеном в цепочке тело — одежда — стул — покрытие пола — земля при условии, что должным образом функционируют смежные звенья: антистатическая одежда и проводящее покрытие пола. Антистатическая одежда (халат, брюки) экранирует собой заряд, образующийся на теле при трении нижней одежды; она же служит проводником, благодаря контакту которого с сиденьем и спинкой стула заряд стекает на землю. Упомянутые элементы цепочки являются вторичными (дополнительными) средствами заземления сидячего работника: они рекомендуется к применению совместно с первичными средствами, но не вместо них. Смысл использования вторичных средств заземления наряду с первичным состоит в минимизации генерации статического заряда на теле работника и создании условий для его скорейшего стекания, если он образовался.

антистатические шкафы для хранения одежды и компонентов   Антистатический стул KAT Cтандарт ESD   Антистатический стул KT 201 ESD
Антистатический стул C-100 ESD   Антистатический стул KAT Cтандарт ESD   Антистатический стул KT 201 ESD

Образцовый антистатический стул C-100 ESD изготовлен из проводящего пластика и металла, сиденье и спинка покрыты проводящей антистатической тканью. Не будем забывать, что антистатический стул — это не только средство заземления, но прежде всего «то, на чем сидят». Поэтому наряду с электрическими параметрами первостепенное значение имеют эргономические характеристики стула, благодаря которым работник дольше не чувствует усталости и трудится более производительно.

ESD-характеристики стула

— проходное сопротивление к земле не более 1 МОм; — время стекания заряда не более 0,5 с; — устойчивость стула (определяется размахом пяти лучевых опор стула, а также видом металла, из которого они изготовлены. Стулья с массивными стальными опорами более устойчивы, чем легкие алюминиевые; за ориентир веса стального стула можно принять 12...15 кг; те, что легче — вероятнее всего, алюминиевые); — уровень комфорта (сильно зависит от размеров сиденья, формы и высоты спинки стула); — регулировка высоты расположения сиденья (43...57 см - газлифт); — регулировка положения и угла наклона спинки стула; — высокая механическая прочность и долговечность в соответствии с нормативами EN1335; — термоустойчивость и негорючесть материала обивки стула.

Согласно европейским нормативам EN1335 стул должен выдерживать приложение нагрузки 150 кг по центру сиденья 120 тысяч раз, приложение нагрузки 120 кг со смещением вперед на 15 см — 80 тысяч раз. Тестирование каждого стула осуществляют полнооборотным вращением стула на роликах с нагрузкой 75 кг: 100 раз по часовой стрелке и 100 раз против часовой стрелки, а также статической нагрузкой 35 кг на каждый ролик и распределенной нагрузкой 175 кг на все ролики. Известная схожесть внешнего вида ESD-стульев не должна вводить потребителя в заблуждение: серьезным испытаниям на прочность подвергаются далеко не все стулья, а более высокое качество стула отражается и на цене. Немаловажным свойством является отсутствие металлических составляющих в ткани обивки и в элементах конструкции стула (непосредственный контакт через них является опасным фактором с точки зрения электробезопасности человека при работе с приборами высокого напряжения). В конструкции стула C-100 ESD нет подлокотников, и на первый взгляд это странно для тех, кто привык к офисным стульям. Однако характер монтажно-сборочных и паяльных работ таков, что подлокотники практически не используются, а в моменты отдыха они не обязательны. Другие модели антистатических стульев: KAT Cтандарт ESD и KT 201 ESD могут по желанию клиента комплектоваться антистатическими подлокотниками и опорными кольцами для ног.

Статический заряд должен стекать через стул на проводящее покрытие пола, далее на землю. При отсутствии сплошного покрытия пола антистатическим линолеумом с металлической решеткой заземления используйте либо индивидуальный напольный комплект, либо регулируемую подставку под ноги ППН-02, соединив шнур с общей шиной заземления.

Регулируемая подставка под ноги ППН-02

Регулируемая подставка под ноги ППН-02

Комфортабельная подставка ППН-02 с регулировкой высоты и угла наклона. Устанавливается на пол в любом удобном месте. В ESD-исполнении снабжена специальным токопроводящим покрытием, имеет заземление.

АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ТАРА

Места на столе всегда меньше, чем хотелось бы, но есть вещи, которые невозможно оставить в отдалении: например, электронные компоненты, подлежащие монтажу. Именно для них выпускаются в антистатическом исполнении миниатюрные контейнеры с подпружиненной крышкой, легко и прочно стыкуемые в двух измерениях на плоскости. Для хранения крупноразмерных деталей используются антистатическая тара СО или подвесные лотки COCIS на рейке, закрепляемой между вертикальными опорами приборной полки рабочего стола.

Антистатические лотки COCIS   Антистатическая тара СО   Контейнер для хранения и перемещения печатных плат
Антистатические лотки COCIS   Антистатическая тара СО   Контейнер для хранения и перемещения печатных плат

Для хранения готовых плат используются антистатические подставки под платы и треи для хранения компонентов и плат. Пластиковые поддоны CO с откидной крышкой удобно использовать как для межоперационной транспортировки модулей, так и для временного хранения продукции на складе. Межоперационную транспортировку разрешается осуществлять и в открытой таре, если продукция упакована в защитные металлизированные пакеты. Картину образцового рабочего места в антистатическом исполнении дополняет ведерко для технического мусора, выполненное из токопроводящего пластика.

АНТИСТАТИЧЕСКАЯ УПАКОВКА

Хранение и транспортировка готовых изделий — завершающий этап производственного цикла на фирмах-изготовителях и базовая составляющая деятельности фирм-дистрибьюторов. Согласно западным источникам, около 25% брака образуется в ходе транспортировки и хранения компонентов при отсутствии должной упаковки. Результатом воздействия статического электричества на полупроводниковый кристалл может стать как немедленный выход микросхемы из строя, так и изначально незаметные дефекты, приводящие к сокращению срока эксплуатации, снижению надежности и деградации параметров готового изделия. Чья репутация при этом пострадает — производителя микросхем, дистрибьютора или изготовителя конечного продукта? Очевидно, последнего звена цепочки. И это справедливо, если перед снабженцем на предприятии не была четко поставлена задача: приобретать микросхемы только в защитной упаковке, как бы ни пытался продавец сэкономить время и деньги на таком «пустяке». Требуйте, требуйте, требуйте от дистрибьюторов сохранения оригинальной (не вскрытой на промежуточном складе) антистатической упаковки производителя микросхем, либо надлежащего восстановления упаковки на складе дистрибьютора в рабочей зоне с неукоснительным соблюдением всех норм ESD-защиты. Если пайка компонентов на платы производится у вас в печи (не вручную), то кроме антистатических свойств решающее значение имеет герметичность упаковки. Используйте каждую возможность ознакомиться с организацией работ на складе вашего поставщика, обращая внимание на технологию переупаковки и хранения микросхем: это пойдет на пользу обеим сторонам бизнес-процесса. Мотивация дистрибьюторов к повышению технологической культуры складских работ не чужда им самим, но критически важна для потребителей. И если лозунг «Требуйте настоящую антистатическую упаковку» хоть немного приблизится по массовости к крылатому «Требуйте долива пива после отстоя пены», то задачу автора настоящей брошюры можно будет считать выполненной.

Для определения единых параметров средств защиты от электростатики разработаны международные стандарты. Наиболее значимыми из них являются общеевропейский IEC 61340-5-1 и американские стандарты Ассоциации ESD. Прежде наблюдалось некое соперничество между двумя организациями за главенство ESD-стандарта, но в настоящее время усилия направлены на минимизацию расхождений в деталях. Что касается базовых положений, то они идентичны и незыблемы: защита от электростатики должна быть обеспечена на всех этапах работы с чувствительными элементами. Практические рекомендации в общем виде базируются на трех правилах:

Правило 1. Оперируйте ESD-чувствительными элементами только в защищенной зоне (ею может быть рабочее место, участок или целое производственное помещение, включая склад).

Правило 2. Транспортируйте и храните ESD-чувствительные изделия только в защитной упаковке.

Правило 3. Убедитесь, что ваши поставщики соблюдают правила №1 и №2.

Чем плох обычный полиэтиленовый пакет? У него есть три недостатка: — возможен прямой (контактный) разряд любого внешнего заряженного объекта на чувствительные компоненты, находящиеся внутри обычного пакета;
— для компонентов внутри обычного пакета опасность представляют и внешние статические поля с высокой разностью потенциалов, индуцирующие токи на кристалле микросхемы;
— трение между внутренней поверхностью обычного пакета и компонентом влечет трибоэлектрическое образование статического заряда внутри самого пакета.
Какие виды антистатических пакетов существуют, и как выбрать наиболее подходящие по свойствам и ценам? Будем следовать положениям общеевропейского стандарта IEC 61340-5-1 «Electrostatics. Part 5: Specification for the Protection of Electronic Devices from Electrostatic Phenomena».

Антистатические пакеты. Серия М   Антистатические пакеты. Серия S   Антистатические пакеты. Серия SD
Антистатические пакеты.
Серия М
  Антистатические пакеты.
Серия S
  Антистатические пакеты.
Серия SD

Антистатические пакеты серии М. Упаковочные пакеты металлизированные (серо-голубые) 80 микрон; высокий уровень защиты от электростатических полей (металлическая сетка напылена между внешними слоями антистатического полиэстера) и быстрое стекание заряда: от 5 кВ до нуля - не более 0,03 с. Серия МС отличается наличием краевой zip-защелки. В упаковке 100 пакетов.

Антистатические пакеты серии S. Экономичные упаковочные пакеты (прозрачные розовые толщиной 90 микрон) для использования внутри ESD-защищенных зон. Не генерируют и не накапливают заряд, однако не защищают от воздействия внешнего поля. Стекание заряда от 5000 В до 50 В - не более 1 с. Серия SC отличается наличием краевой zip-защелки. В упаковке 100 пакетов.

Антистатические пакеты серии SD. Металлизированные пакеты (блестящие непрозрачные толщиной 90 мкм) предназначены для вакуумной упаковки. Имеют высшую степень механической прочности (в том числе для вакуумной упаковки остроугольных объектов). Наилучшая влагонепроницаемость при длительном хранении вакуума. Защита от любых внешних электромагнитных и статических полей. Стекание заряда от 5 кВ до нуля – не более 0,05 секунды. В упаковке 100 пакетов.

Металлизированные защитные пакеты стали сегодня доминирующим видом мягкой упаковки ESD-чувствительных компонентов. Они используются для хранения и транспортировки большинства электронных изделий, чувствительных к статическому электричеству и являются предпочтительными средствами защиты при отсутствии жестких требований к газо- и влагонепроницаемости запаянного пакета.

Пакеты серии SD самые дорогие, зато обеспечивают наивысшую степень защиты. Они сочетают в себе антистатические и защитные свойства предыдущих видов упаковки и, кроме того, являются влагонепроницаемыми. На таких пакетах обязательно присутствует надпись Moisture Barrier Bag или соответствующий символ (три перечеркнутые капли в круге) наряду со стандартным символом ESD. Обеспечивают высшую степень механической прочности (подходят для вакуумной упаковки остроугольных объектов) и защищают от любых внешних электромагнитных и статических полей. Имеют многослойную структуру; в качестве металлической сетки чаще всего используется напыленный слой алюминия. Упакованные в них микросхемы могут хранится годами. Металловакуумные пакеты используются для предохранения компонентов от окисления, пыли и механических повреждений, а также для предотвращения эффекта «воздушной кукурузы» при пайке, которому подвержены компоненты при хранении их вне вакуумной упаковки или сушильной камеры. Абсорбированная из воздуха влага при быстром нагреве микросхемы в паяльной печи взрывается и образует микротрещины в корпусе микросхемы, что является причиной явных и скрытых дефектов. Фирмы-производители поставляют микросхемы в металловакуумной упаковке и сопровождают инструкцией по многочасовому прогреву (сушке) для подготовки их к автоматической пайке в печах для случаев, когда герметичность оригинальной упаковки была нарушена. Если в цепочке между производителем и потребителем микросхем задействован один (а то и несколько) продавцов, то к фактору риска необходимо отнестись особенно внимательно.

Очевидно, для использования металловакуумных пакетов необходим агрегат вакуумной упаковки. Это может быть дорогостоящий автомат, какие эксплуатируются на серийных производствах, или несложный ручной агрегат как Elme SEAL 4000. Другой вариант — использование антистатического скотча: пакет перегибают и согнутый край приклеивают полоской в центре. Следует отметить, что применение обычного скотча несет риск создания потенциала до 15 КВ (при относительной влажности воздуха 50 %) в момент вскрытия пакета. Поэтому пренебрегать антистатическими «мелочами» не рекомендуется! Бытовала шутка: чем отличаются чипсы от чипов? Тем, что иные производители не экономят даже на упаковке дешевых чипсов, а дистрибьюторы компонентов пакуют даже дорогие чипы в копеечные полиэтиленовые пакетики! Сегодня ситуация меняется к лучшему: приходит осознание того, что капиталовложения в меры по защите от электростатики окупаются с лихвой. И хотя комплексное ESD-оснащение еще не стало повсеместной нормой, оно становится одним из стратегических преимуществ в конкурентной борьбе за место на рынке.

АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ОДЕЖДА

Какой толк в антистатическом халате? Он выполняет три важных функции в системе комплексной защиты от статического электричества:

1. Экранирует внешние объекты от воздействия электростатических полей, возникающих на внутренней одежде при трении. Вниманиe: на рабочем месте халат должен быть постоянно застегнут на все пуговицы (в американском стандарте ANSI/ESD S20.20 это требование указано даже отдельным пунктом), иначе его экранирующая роль сведется к минимуму.

2. Служит проводником для стекания заряда на землю с тела работника через антистатическую обивку сиденья и спинки стула. Внимание: халат не заменяет собой первичные средства, такие как наручный браслет или антистатическая обувь.

3. Рассеивает (то есть не генерирует и не аккумулирует) трибоэлектрический заряд. Внимание: этим свойством в большей мере обладают халаты с основой из хлопка без синтетических добавок.
Для реализации перечисленных функций в ткань антистатического халата вплетена тонкая сетка из токопроводящей карбоновой (неметаллической) нити, хорошо различимая на фоне белой ткани в виде регулярных квадратов. Антистатическая одежда маркируется на видном месте стандартным черно-желтым ESD-символом с изображением кисти руки в треугольнике под полуокружностью. В соответствии со стандартом IEC61340-5-1 время стекания заряда с предметов антистатической одежды от напряжения 1000 В до 100 В не должно превышать двух секунд; у изделий высшего качества оно обычно не превышает одной секунды.

Халат антистатический мужской VAE-M   Куртка антистатическая VA Unisex   Футболка антистатическая VAE Unisex
Халат антистатический мужской VAE-M   Куртка антистатическая VA Unisex   Футболка антистатическая VAE Unisex

Наиболее популярными предметами антистатической одежды являются халаты с длинным рукавом, белого или синеватого цвета. Халаты VAE-M сшиты из ткани, содержащей 65% полиэстера, 33% хлопока, 2% проводящего волокна. Экранируют внешние объекты от воздействия электрических полей возникающих на внутренней одежде при трении. Выдерживают не менее 50 стирок без утраты антистатических свойств, машинная стирка возможна при температуре до 60°С.

Чтобы не ошибиться в выборе размера халата (ибо из гигиенических соображений одежда не подлежит обмену), лучше сначала приобрести образцы для примерки, после чего заказывать партию.
В регионах с теплым климатом, а также в летнее время очень популярны просторные антистатические футболки с коротким рукавом универсального фасона (unisex) - VAE Unisex.

К антистатическим аксессуарам правомочно отнести и перчатки из чистого хлопка, минимизирующие генерацию статического заряда.

Антистатические перчатки A-0004   Антистатические перчатки A-0004-1   Антистатические перчатки A-0004-2
Антистатические перчатки A-0004   Антистатические перчатки A-0004-1   Антистатические перчатки A-0004-2

Перчатки из антистатической ткани с резиновым покрытием пальцев и ладони - модель A-0004, перчатки из антистатической ткани с резиновым покрытием пальцев - модель A-0004-1 и перчатки без резинового покрытия - модель A-0004-2. Заметим, что типовое сопротивление меньше 108 Ом. Как и для остальных предметов одежды, стандарт IEC 61340-5-1 в качестве контрольного параметра устанавливает время стекания заряда с перчаток от 1000 до 100 В — не более 2 секунд.

АНТИСТАТИЧЕСКАЯ ОБУВЬ

Универсальным способом заземления персонала является связка обувь — напольное покрытие. Это гораздо более дорогостоящий вариант, чем индивидуальное заземление при помощи наручного браслета, зато он обеспечивает непрерывное заземление при передвижении персонала в зоне антистатической защиты. В соответствии с положениями стандарта IEC 61340-5-1, если не используются антистатическое напольное покрытие и проводящая обувь, то ESD-чувствительные компоненты следует транспортировать в защитной упаковке даже внутри защищенной зоны, что явно обременительно. Поэтому стандарт рекомендует начинать оснащение всей рабочей зоны с антистатического покрытия пола, или в минимальном варианте — с напольного коврика в рамках ближней дистанции передвижения оператора.

Обувь при этом должна обладать нормированной проводимостью для стекания заряда с ноги на проводящий коврик. Согласно нормам IEC 61340-5-1 проходное сопротивление обуви должно быть в диапазоне от 750 кОм до 35 МОм, если цепочка «обувь — напольное покрытие» используется в качестве первичного (основного) средства заземления, или от 100 кОм до 100 МОм, если обувь используется в качестве вторичного (дополнительно к наручному браслету) средства заземления.

Антистатические сандалии ROM   Антистатические туфли-сабо DATA   Антистатические туфли-сабо FILE
Антистатические сандалии ROM   Антистатические туфли-сабо DATA   Антистатические туфли-сабо FILE

Три наиболее популярные модели фирмы Sievi (Финляндия), доступные с нашего склада — антистатические сандалии ROM, туфли-сабо DATA и туфли-сабо FILE — пользуются устойчивым спросом как среди мужчин-ремонтников, так и женщин-радиомонтажниц. Фирма Sievi производит также мужские модели под замшу и обувь спортивного вида с вшитым металлическим каркасом безопасности для складских работников. Туфли могут быть дополнены антистатическими стельками для комфортабельной подгонки по размеру; кроме того, стельки легко стирать.

При отсутствии полноценной антистатической обуви следует пользоваться хотя бы лодыжечными ремешками заземления или одноразовыми антистатическими ремешки на обувь А-1430. По требованиям электробезопасности (не имеющим отношения к антистатике) контакт ремешка с полом осуществляется через интегрированный мегаомный резистор. Временным посетителям ESD-защищенных зон (в том числе начальникам) следует надевать антистатические бахилы; они же годятся для посещений «чистых комнат» микроэлектронных производств. Таким образом, антистатическая обувь вносит ощутимый вклад в решение проблем ESD, которые невозможно устранить с помощью других аксессуаров. Чтобы не ошибиться в выборе размера (ибо из гигиенических соображений обувь не подлежит обмену), лучше сначала приобрести пару для примерки, после чего заказывать партию.

ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА

Основным методом борьбы со статическим электричеством является заземление объектов и персонала. Однако этот метод «не работает» для диэлектриков — материалов, имеющих сопротивление более 100 ГОм, заземление которых через проводник не приводит к стеканию статического заряда на землю. Корпуса приборов, органы управления, шнуры питания, пластмассовые детали и изоляционные материалы могут представлять реальную опасность для электронных компонентов, чувствительных к электростатике. Стандарт IEC61340-5 рекомендует по возможности не использовать диэлектрики в ESD-защищенной зоне, а при вынужденном их присутствии нейтрализовать заряд ионизацией воздуха. Кроме того, упоминается, что ионизация воздуха иногда полезна даже для проводящих поверхностей объектов, если по каким-то причинам их не удается заземлить (например, в движении).

Для того, чтобы эффективно нейтрализовать заряд на диэлектрике, необходимо увеличить проводимость окружающего воздуха. Всем нам случалось видеть, как воздушный шарик, прилипший к стене под действием статического электричества, через какое-то время падает. Это обусловлено тем, что воздух является проводником, через который постепенно стекает заряд статического электричества. Чем меньшей проводимостью обладает воздух, тем медленнее нейтрализуется заряд и дольше висит воздушный шарик.

Однако при работе с чувствительными электронными компонентами достаточно мгновения для повреждения их разрядом статического электричества. Есть два пути снижения остроты проблемы: повышение влажности воздуха и его ионизация. Первый способ проще, но он нередко влечет вторичные проблемы, такие как дискомфорт персонала, коррозия металла и ухудшение качества пайки. Оптимальная относительная влажность воздуха в зоне ESD-защиты обычно не превышает 55%, хотя во многом зависит от специфики производства. В любом случае влажность воздуха на рабочем месте должна быть строго контролируемым параметром, мониторинг которого осуществляется непрерывно или дискретно с высокой периодичностью при помощи специальных приборов. Тем не менее, поддержание оптимального уровня влажности является лишь благоприятным фоном, тогда как наиболее действенным способом нейтрализации заряда на диэлектриках является именно ионизация воздуха.

Ионизатор генерирует поток положительно и отрицательно заряженных ионов, которые, притягиваясь к молекулам противоположной полярности, нейтрализуют статический заряд на объектах рабочей зоны. Для доставки ионов к рабочим поверхностям объектов ионизаторы обычно оснащаются встроенным вентилятором. В промышленности наиболее широко используются коронные (игольчатые) ионизаторы трех разновидностей.

Ионизаторы переменного тока (AC ionizers) наиболее типичны для электроники в качестве компонента ESD-защиты. Они имеют один или несколько игольчатых электродов — эмиттеров, которые поочередно генерируют положительные и отрицательные ионы с частотой питающей сети 50 Гц, так что вокруг них создается концентрированное «ионное облако». Объект, несущий статический заряд, находясь или продвигаясь вблизи ионного облака, привлекает ионы противоположной полярности, следствием чего является нейтрализация заряда на объекте. При отсутствии статически заряженного объекта разнополярные ионы рекомбинируются между собой или стекают на землю. Преимущество таких ионизаторов состоит в сбалансированной генерации ионов и возможности размещения ионизатора в непосредственной близости от объектов, требующих нейтрализации заряда. Кроме того, ионизаторы переменного тока являются самыми недорогими.

Ионизаторы постоянного тока непрерывного действия (Steady-state DC ionizers) используют раздельные эмиттеры для выработки разнополярных ионов. Они обеспечивают более высокую концентрацию ионов в воздухе, поскольку каждый эмиттер непрерывно испускает положительные (отрицательные) ионы, и интенсивность их рекомбинации невелика. В отличие от ионизаторов переменного тока эти ионизаторы эффективно нейтрализуют заряд даже на быстродвижущихся объектах. Не рекомендуется устанавливать их слишком близко к объекту, поскольку в этом случае может нарушаться сбалансированность ионного потока. Ионизаторы данного типа являются наиболее дорогостоящими и требуют точной балансировки.

Ионизаторы постоянного тока импульсного действия (Pulsed DC ionizers) представляют собой линейку игольчатых эмиттеров разной полярности, подсоединенных к раздельным генераторам положительных и отрицательных импульсов высокого напряжения, работающим поочередно. Преимуществом таких ионизаторов является возможность регулирования количественного соотношения вырабатываемых положительных и отрицательных ионов. Если известно, что объекты рабочей зоны несут положительный заряд, то для его более эффективной нейтрализации следует увеличить цикл генерации отрицательных ионов, и наоборот. Импульсные ионизаторы разнополярные ионы с достаточно низкой частотой (2..20 Гц), что позволяет нейтрализовать заряд на значительном расстоянии без использования принудительного потока воздуха. Степень рекомбинации ионов незначительна благодаря чередованию циклов полярности и большому расстоянию между эмиттерами. Недостатком таких ионизаторов является вероятность перепадов напряжения, опасных для наиболее чувствительных компонентов.

Все три выше описанные технологии широко используются в производстве современных ионизаторов, начиная от комплексных установок для ионизации воздуха в помещении и заканчивая компактными устройствами размером с ладонь для целей местной ионизации. Ионизаторы локального действия являются наиболее эффективными, поскольку поток ионизированного воздуха направляется именно на те диэлектрические поверхности, где присутствует заряд. В результате заряд нейтрализуется на порядок быстрее, чем при использовании комплексной ионизации воздуха во всем помещении.

Не позволяйте статическому электричеству приносить убытки Вашему производству. Начните оснащать производственные площади и рабочие места современными и эффективными средствами антистатической защиты. Ведь это совсем не сложно.



Copyright © 2005. Все права защищены. Любое использование материалов, их подборки, дизайна, элементов дизайна допускается только с согласия правообладателя. Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой.