Программа ESD контроля и современные стандарты ESD защиты


Каждый читатель слышал или практически сталкивался с разрядами статического электричества ESD (Electro Static Discharge). Например, после управления автомобилем, приближая руку к металлической двери, Вы наверняка чувствовали разряд. Такой разряд характеризуется напряжением в несколько тысяч вольт. То, что для человека всего лишь досадное происшествие, может быть губительным для электронных устройств, чувствительных к статическому электричеству уже с напряжением в несколько сотен вольт в настоящий момент времени, и к десяткам вольт в недалеком будущем.

Любой современный человек пользуется в повседневной жизни изделиями, содержащими электронные компоненты. Комфортно, когда Вы обладаете легким, плоским и небольшим по размерам устройством. Однако у миниатюризации есть и обратная сторона. Чем меньше наши электронные помощники, тем миниатюрнее электронные компоненты, на которых они реализованы. В свою очередь, чем меньше компоненты, тем чувствительнее они к разрядам статического электричества.

Поэтому все современные предприятия, контролирующие качество своей продукции и осуществляющие изготовление, технологическую обработку, монтаж, упаковку, маркировку, обслуживание, тестирование, транспортировку или другие действия с электрическими и электронными компонентами, узлами и оборудованием, восприимчивым к воздействию электростатических разрядов, используют в своей практике стандарты по защите от ESD повреждений. Система мер по защите от разрядов статического электричества называется программой ESD контроля (ESD Control Program).

Программа ESD контроля состоит из административных, затрагивающих организационные аспекты, и технических, касающихся средств ESD защиты, элементов. Предприятия с внедренной программой ESD контроля используют не только оборудование антистатической защиты, технологии и материалы, предусматривающие соблюдение защитных мер от воздействия ESD, на протяжении всего производственного цикла, но и целый комплекс административных мероприятий – разного рода внутренние инструкции, журналы периодического мониторинга и проверок соответствия.

Рассмотрим, как может влиять наличие или отсутствие программы ESD контроля на работу Вашего предприятия. Например, Вы получаете ESD-чувствительные компоненты от поставщика N, используете их в производстве своих изделий, и обнаруживаете неисправность, которая обусловлена выходом из строя именно этих компонентов. Надо отметить, что сегодня большинство современных электронных компонентов производятся за рубежом. И производители иностранной элементной базы опираются именно на международные стандарты защиты от ESD. Вы начинаете предъявлять свои претензии к поставщику, который в ответ задает Вам такой вопрос: «Мы поставляем Вам ESD-чувствительные компоненты, которые требуют соответствующей защиты. Каким образом у Вас реализована ESD защита наших компонентов? Чем Вы подтвердите наличие программы ESD контроля на Вашем предприятии?». При отсутствии программы ESD контроля трудно будет обосновать претензии к качеству поставляемой продукции, особенно компании-монополисту.

Кроме того, все мы знакомы с таким мероприятием, как тендер. При этом компания рассматривает не только финансовые аспекты предложений, но и обращает внимание на реализацию программы управления качеством. К слову сказать, в электронной промышленности программа ESD контроля является неотъемлемой частью системы управления качеством. У зарубежной компании в предложении обязательно присутствует строчка о наличии программы ESD контроля как конкурентное преимущество. Всерьез может рассчитывать на выход на зарубежные рынки только та компания, которая обладает действующей программой ESD контроля.

Точка отсчета или что такое современные стандарты по защите от ESD

Чтобы понять, как, куда и в каком направлении необходимо двигаться для решения проблем со статическим электричеством на Вашем предприятии, потребуется система координат. Такой системой координат в области ESD защиты являются четкие правила и рекомендации, оформленные в единый рекомендательный документ – стандарт. К сожалению, разрозненные отечественные стандарты в этой области не всегда соответствуют современному уровню развития электронных компонентов. Например, ГОСТ 12.4.124-83 «Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования» распространяется на средства коллективной защиты и средства индивидуальной защиты работающих от опасного и вредного воздействия статического электричества.

В то же время, известно, что за рубежом созданы, успешно применяются и постоянно совершенствуются стандарты по защите от разрядов статического электричества. Бoльшая часть семейства этих стандартов предназначена для компаний, специализирующихся на ESD защите, и описывает стандартные методы тестирования защитных устройств и оборудования. Однако среди них есть два стандарта, которые отвечают на вечные наши вопросы «кто виноват?» и «что делать?». Это стандарт IEC (МЭК) 61340-5 «Электростатика. Раздел 5-1: защита электронных устройств от электростатики».

прибор для измерения поверхностного сопротивления

Профессиональный прибор для измерения поверхностного сопротивления напольного покрытия



Данный стандарт раскрывает требования к программе ESD контроля, необходимые для подготовки ее к работе с ESD-чувствительными изделиями (ESDS) на базе исторического опыта, причем как коммерческих, так и военных организаций. Цель данного стандарта – сформулировать административные и технические требования для учреждения, выполнения и поддержания программы контроля ESD. Стандарт состоит из двух самостоятельных частей:

1) IEC 61340-5-1 «Электростатика. Раздел 5-1: защита электронных устройств от электростатики. Основные положения». Этот стандарт формулирует требования, предъявляемые к программе контроля ESD, и включает в себя следующие разделы:

Общие положения
• Требования к программе контроля ESD
• ESD координатор
• Настройка

Административные требования к программе контроля ESD
• План программы контроля ESD
• План обучения
• План проверки соответствия Технические требования к плану программы контроля ESD
• Системы заземления /выравнивания потенциала
• Заземление персонала
• Защищенные от ESD зоны
• Упаковка
• Маркировка

2) IEC 61340-5-2. «Электростатика. Раздел 5-2: защита электронных устройств от электростатики. Руководство пользователя». Пользователь использует этот стандарт в качестве практического руководства по выполнению стандарта IEC 61340-5-1. В этом стандарте подробнее раскрыты разделы, приведенные в предыдущем абзаце с акцентом на практику. Например, элементы контроля ESD подразделяются на:
• Рабочие поверхности
• Браслеты
• Напольные покрытия
• Обувь
• Стулья
• Ионизация
• Одежда
• Стеллажи и полки для хранения
• Мобильное оборудование, каждый из которых достаточно подробно раскрыт для практической реализации на предприятии. На первый взгляд можно подумать, что браслет трудно подключить не правильно, вроде бы способ подключения тривиален и очевиден. Однако в моей практике проверок предприятий с программой ESD контроля нередко встречались странные, а иногда и вовсе нелепые способы подключения браслетов.

Исторически складывается так, что многие страны сначала пользуют более удачные инженерные разработки других стран, а уже потом выходят на другой, более совершенный уровень, создавая отечественные школы инженерной мысли.

Например, немецкие ракетные технологии времен Второй Мировой Войны дали импульс для развития космической техники и в СССР и в США. Несмотря на наличие некоторых отечественных стандартов в области защиты от ESD, в данный момент времени международные стандарты МЭК 61340-5 существенно подробнее и качественнее описывают как административные, так и технические элементы программы ESD защиты. Например, элементы защиты продекларированы в некоторых отечественных стандартах, но не ясно, каким образом корректно использовать данные элементы на практике, какие именно параметры рабочих столов должны быть в помещениях, защищенных от ESD, как именно и в какую точку необходимо подключить заземляющие провода от столешницы и полки, заземлять ли коврик отдельным заземляющим проводом и куда подключать его и т.п. Другими словами, пока мы «догоняем».

Как правило, международные стандарты имеют приоритет над национальными и применяются при аккредитации предприятий, сертификации продукции, ее экспорте, допуске предприятий для участия в конкурсе на получение заказа и т.д. Тем не менее, в России рядом компаний, в том числе и нашей, планируется в ближайшие годы реализовать современные требования стандартов IEC по антистатической защите на основе разработки и внедрения соответствующих национальных стандартов системы ГОСТ Р. Обычно такой новый внутренний стандарт содержит аутентичный текст международного стандарта, с некоторыми дополнительными требованиями.

Для предприятий, работающих с ESD-чувствительными компонентами, мероприятия программы ESD контроля, базирующихся вышеупомянутых стандартах, отлично интегрируются в Систему Менеджмента Качества, в свою очередь опирающуюся на стандарт ISO 9000 или ГОСТ Р ИСО 9000. Согласно стандартам для СМК предприятие постоянно отслеживает качество продукции по определенным показателям и стремится к определенным показателям, обозначенным как – Targets – цели. Работа системы ESD защиты может быть индицирована показателями как техническими, так и административными. Например, количество рабочих мест, полностью соответствующих требованиям стандартов, или число сотрудников, успешно прошедших обучение в этом году.

Ни для кого уже не секрет, что в наше время во всех современных зарубежных компаниях, работающих с изделиями и компонентами электронной техники, стандарты IEC 61340-5 являются настольной книгой для сотрудника, отвечающего за ESD защиту предприятия – ESD координатора. Считается, что данные стандарты коммерчески доступны. Однако, общаясь с заинтересованными специалистами на российских предприятиях с внедренной программой ESD контроля, наиболее вероятным способом получения стандартов является передача по-дружески зарубежной компанией партнером бумажной версии, причем далеко не свежей. Например, на одном из предприятий ESD координатор опирался в своей работе на версию стандарта от 2003 года. За это время в стандарт внесли немало важных исправлений и дополнений, а некоторые плохо зарекомендовавшие себя части, убрали совсем. При отсутствии соответствующего стандарта типа ГОСТ Р, аналогичного IEC 61340-5, в данный момент времени взаимодействие с компанией, обладающей актуальной информацией относительно международных стандартов является единственным залогом успеха и эффективности программы ESD контроля. В качестве примера взаимодействия с программой можно назвать проверки соответствия различных элементов ESD защиты требованиям международных стандартов IEC 61340-5. Рассмотрим лишь одну из таких проверок более подробно.

Измерение параметров ESD покрытия пола

Проводящие и снимающие статический заряд полы – один из основных и важнейших элементов в строительстве и функционировании производственных зон, защищенных от статического электричества – Electrostatic Protected Area (E P A ).

В настоящее время на рынке активно предлагаются антистатические покрытия пола. Как правило, ESD защитные характеристики достигаются путем добавления проводящих компонентов в обычное коммерческое или промышленное покрытие. В этом случае важно четко соблюдать технологию, т.к. довольно часто нерадивые исполнители смешивают обычные и проводящие компоненты не в правильной пропорции, необходимой для ESD свойств покрытия пола. Предлагая «настоящее», «антистатическое» покрытие, компании-подрядчики нередко подтверждают ESD защитные свойства сомнительного вида сопроводительной документацией либо просто на словах.

Если Ваша компания планирует применить ESD-покрытие пола на значительной территории, очевидно, что необходимо быть полностью уверенным в правильном выборе. Это тем более актуально, если на ESD покрытии пола впоследствии будет установлено сложное оборудование, например, производственные линии, конвейеры, установщики компонентов и т.п.

Для подтверждения ESD защитных свойств выбранного Вами покрытия необходимо провести комплекс специальных измерений. Во-первых, для получения достоверных измерений необходимы соответствующие приборы. Поскольку это узкоспециализированное профессиональное оборудование (стоимостью около 5000 euro), то приобретение такого полного комплекта приборов превращается в довольно обременительное мероприятие для большинства компаний, внедряющих ESD защиту. Во-вторых, надо знать, какие именно характеристики, подтверждающие антистатические свойства, нужно измерить. Чтобы правильно пользоваться измерительным оборудованием, необходимы специальные знания и сертификат.

После проведения измерений ESD характеристик покрытия пола заказчик получает:

– подробный протокол измерений;
– результаты измерений, характеризующие антистатическое покрытие пола;
– заключение о соответствии стандартам IEC 61340-4-1 и IEC 61340-5-1;
– уверенность в завтрашнем дне относительно выбранного Вами покрытия пола.

Кто сейчас применяет программу ESD контроля в соответствии со стандартами IEC 61340-5

Отрадно отметить, что многие отечественные компании, работающие с электроникой или ее компонентами, с успехом применяют программы ESD защиты, основанные на рекомендациях международных стандартов IEC 61340-5. Если быть объективным, то следует отметить, что часто причинами, побуждающими предприятия делать это, являются, например, формат совместной с зарубежными инвесторами собственности или случаи управления предприятием международной компанией.

Предприятия, предоставляющие свои услуги в контрактном производстве, без наличия программы ESD контроля в принципе не могут поставлять свою продукцию на мировой рынок. Ни один из обладателей известных мировых брендов даже не будет рассматривать возможность сотрудничества с предприятием, не имеющим такой программы.

Производители, например, аэрокосмической или автомобильной отраслей промышленного производства, для которых надежность – это один из важнейших критериев качества выпускаемой продукции, просто не могут игнорировать отсутствие программы ESD защиты у поставщика электронных устройств. Действующая программа ESD защиты позволяет значительно, а в некоторых случаях вдвое, снизить уровень брака.

А вот для производителей микроэлектронных и полупроводниковых изделий, оперирующих сегодня нанометрами, защита от ESD особенно актуальна!

Поскольку мы все больше стараемся интегрироваться в мировой рынок, осваиваем и внедряем новые, высокие технологии, то уже сейчас многие предприятия включают в свою практику программы ESD контроля, основанные на международных стандартах. Например, условием получения права на авторизованный ремонт мобильных телефонов в сервисных центрах является обязательное наличие, поддержание и совершенствование этой программы.


Заключение

Для современных высокотехнологичных компаний, обладающих сертификацией на основе международных стандартов IEC 61340-5-1 и IEC 61340-5-2, значительно легче найти новых и закрепить отношения с существующими партнерами, особенно на международном уровне, обеспечить лояльность клиентов, повысить капитализацию бренда. Такую сертификацию можно с пользой интегрировать в Вашу Систему Менеджмента Качества как один из действительно работающих механизмов контроля качества Вашей продукции. При отсутствии программы ESD контроля компании преследуют странные «плавающие» отказы электронных изделий, нематериальные потери в виде возникновения недоверия к Вашей продукции, отток потребителей к конкурентам, сбои в планировании и снижение выручки.

Реализовать технические элементы программы ESD защиты, на первый взгляд, не сложно. Однако на практике схемы подключения устройств и правила их эффективного использования часто не реализуются корректно с точки зрения соответствия стандарту. Что же говорить об административных элементах, про которых в стандарте говорится весьма туманно! Создать, что называется, с «нуля» целую систему документации корректной и эффективной программы ESD защиты весьма проблематично. К счастью, сотрудники нашей компании накопили значительный опыт как создания программы ESD защиты, так и всесторонних комплексных проверок существующих программ на предприятиях.

Автор предоставленной статьи для сайта www.astena.ru:
Трегубов Д.В., Генеральный директор ООО «ЕСД-Эксперт»



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.