Средства контроля электростатического разряда. Часть 2
Как мы определили раньше, основной источник электростатического разряда — это персонал, но не стоит забывать, что автоматизированное производственное и испытательное оборудование также может быть причиной генерации электростатического разряда.
Защитное оборудование и вспомогательные средства
Например, ЧЭСР компонент может зарядиться при скольжении вниз по питателю для электронных компонентов. Если компонент после этого соприкасается со сборочной головкой или другой проводящей поверхностью, происходит быстрый разряд от устройства к металлическому объекту - модель заряженного устройства (МЗУ). Если невозможно избежать заряда ЧЭСР компонентов - что довольно часто случается на участках сборки из-за изоляционных корпусов ИС - следует уменьшить накопление заряда за счет использования ионизаторов. Кроме того, причиной электростатического разряда на производстве могут стать даже ручные инструменты, ленты или растворители.
Заземление является основным средством контроля статического заряда оборудования и многих вспомогательных средств производства. Согласно требованиям стандартов, большая часть электрического оборудования должна быть подключена к шине заземления оборудования, чтобы избежать короткого замыкания. Это заземление также будет работать для защиты от электростатического разряда.
Все электрические инструменты и оборудование, используемые для работы с чувствительными к электростатическому разряду компонентов, требуют подключения к розетке с заземлением. Ручные инструменты, которые не имеют электрического питания, например, плоскогубцы, кусачки и пинцеты, обычно заземляются через рабочую антистатическую поверхность и заземленного сотрудника, при этом обычно используют токопроводящие/рассеивающие инструменты. При работе с ЧЭСР компонентами к использованию рекомендуются рассеивающие статическое электричество материалы.
Для токопроводящих или рассеивающих устройств, не контактирующих с поверхностью ESD, может потребоваться отдельный провод заземления. Для изделий, которые изготовлены из изоляционных материалов, может потребоваться использование ионизаторов или применение других элементов ЭСР-управления для контроля электростатического заряда и накопления статических зарядов.
Перчатки и напальчники
Заземленный сотрудник, который работает с ЧЭСР компонентами, не должен носить перчатки или напальчники из изоляционного материала. Перчатки или напальчники должны быть из рассеивающих или проводящих материалов. В соответствии с требованиями действующего стандарта ГОСТ Р 53734.5.1 и МЭК 61340-5-1, в зонах ЕРА перчатки должны быть проводящими, например, как CG-201 или рассеивающими такими как CG-301 статический заряд. Поверхностное сопротивление должно составлять менее 10E11Ом. Время стекания заряда в пределах 2,5 сек.
Материалы для упаковки и транспортировки
В пределах зоны, защищенной от статического электричества, тара, применяемая для упаковки и транспортировки электронных компонентов, должны быть выполнены из рассеивающих или проводящих материалов. Вне EPA зоны контейнеры для транспортировки электронных компонентов или собранных узлов должны иметь такую конструкцию, которая обеспечит защиту от электростатического разряда.
Непосредственная защита ЧЭСР компонентов от электростатического разряда обеспечивается упаковочными материалами, такими как защитные пакеты, антистатические пластиковые ящики или антистатические кейсы, а также пузырчатая пленка. В основном эти комплектующие используются для защиты компонентов, когда он покидает предприятие, обычно при отправке заказчику. Такие упаковочные материалы, как коробки, поролон и контейнеры, в первую очередь, обеспечивают защиту при транспортировке.
Основная функция этих упаковочных материалов заключается в максимальном ограничении воздействия электростатического разряда на ЧЭСР компоненты и от генерации трибоэлектрического заряда, прямого разряда и, в некоторых случаях, электростатических полей. Первоначально необходимо, чтобы материалы с низким зарядом контактировал с компонентами, чувствительными к электростатическому разряду. Например, низкий уровень заряда может контролировать трибоэлектрический заряд в результате выдвигания платы или компонента в упаковку или контейнер. Второе требование заключается в том, что материал может быть заземлен, так что диапазон сопротивления материалов должен быть проводящим или диссипативным. И, наконец, за пределами зоны, защищенной от статического электричества, упаковка должна обеспечить защиту от прямых электростатических разрядов, т.е. экранирование.
Доступно множество материалов, которые обеспечивают все три свойства: низкий уровень заряда, низкий уровень сопротивления и защиту от разряда. Внутренняя часть этих упаковочных материалов имеет слой с низким уровнем заряда, а наружная часть с проводящим или рассеивающим диапазоном поверхностного сопротивления. Во время принятия решения (какую упаковку купить) необходимо принять во внимание эффективность, стоимость и уязвимость изделия, которое необходимо упаковать.
Измерения поверхностного сопротивления или удельного сопротивления помогают определить способность материала обеспечивать электростатическое экранирование или рассеивание заряда. Электростатическое экранирование ослабляет электростатические поля на поверхности упаковки, чтобы предотвратить возникновение разницы в электрических потенциалах внутри упаковки. Экранирование разряда обеспечивается материалами с поверхностным сопротивлением, равным или меньшим 1 кОм, или удельным сопротивлением равным или меньшим 1 × 103 Ом*см. Кроме того, эффективное экранирование может быть обеспечено упаковочными материалами, которые обеспечивают достаточно большой воздушный зазор между упаковкой и ЧЭСР компонентом. Диссипативные материалы обеспечивают характеристики рассеивания заряда. Эти материалы имеют поверхностное сопротивление более 10 кОм, но менее 100 ГОм или удельное сопротивление более 1,0 × 105 Ом*см, но меньше или равное 1,0 ×1012 Ом*см. Низкие зарядные свойства материала не всегда определяются его сопротивлением или удельным сопротивлением.
Ионизация
Большинство программ статического контроля также имеют дело с изолированными проводниками, которые не заземлены, или с изоляционными материалами (например, наиболее распространенными пластиками), которые нельзя заземлить. Элементы ЭСР-управления (химические составы для увеличения проводимости материалов) могут обеспечить временную способность рассеивать статические заряды при некоторых обстоятельствах.
Однако часто ионизация воздуха используется для нейтрализации статического заряда на изолированных объектах путем создания баланса между положительно и отрицательно заряженными ионами. Статический заряд, присутствующий на компонентах в рабочей зоне, будет нейтрализован за счет притягивания из воздуха зарядов противоположной полярности. Поскольку используется только воздух, который уже присутствует в рабочей зоне, ионизация воздуха может применяться даже в чистых помещениях, где применение химических веществ и рассеивающих статическое электричество материалов запрещено.
Ионизация воздуха — это один из компонентов программы борьбы с электростатическим разрядом, а не замена заземления или других методов. Ионизаторы используются, когда невозможно заземлить все предметы должным образом. В чистых помещениях ионизация воздуха может быть одним из немногих доступных методов контроля статического электричества.
Чистые помещения
В то время как основные методы статического контроля, описываемые в статье, применимы в большинстве сред, производственные процессы в чистых помещениях требуют особого внимания.
Многие элементы, являющиеся неотъемлемой частью процесса производства полупроводников (кварц, стекло, пластик и керамика), генерируют заряд по своей природе. Поскольку эти материалы являются изоляторами, этот заряд нельзя снять, использовав заземление. Многие материалы, применяемые для контроля статического электричества, содержат частицы углерода или поверхностно-активные компоненты, следовательно, они не допустимы для применения в чистых помещениях. Необходимость в передвижении сотрудников и использование одежды для чистых помещений часто затрудняет применение антистатических браслетов. В этих условиях системы ионизации и применение заземленных антистатических напольных покрытий в сочетании с антистатической обувью становятся ключевым аспектом, которые используется в борьбе со статическим зарядом.
Маркировка
Последним элементом программы контроля электростатического разряда является использование соответствующих символов для обозначения чувствительных к электростатическому разряду компонентов. Два наиболее широко распространенных символа для обозначения ЧЭСР компонентов или материалов для защиты от электростатического разряда определены в стандарте ГОСТ Р 53734.5.3-2013 (МЭК 61340-5-3:2010).
Рисунок 1: Чувствительность к ESD
Символ восприимчивости к электростатическому разряду (рис. 1) состоит из треугольника с символом, протянутой руки и косой черты.
Треугольник означает «осторожность», а косая черта с протянутой рукой означает «не трогать». Благодаря широкому распространению, рука в треугольнике стала ассоциироваться с электростатическим разрядом, и этот символ буквально переводится как «компоненты, чувствительные к электростатическому разряду, не трогайте».
Символ восприимчивости к электростатическому разряду наносится непосредственно на электронные компоненты, платы и сборки, чувствительные к электростатическому разряду. Это означает, что обращение с этими изделиями или их использование может привести к повреждению электростатическим разрядом, если не будут приняты необходимые меры предосторожности. Сотрудники должны быть заземлены во время работы. При желании уровень чувствительности предмета может быть добавлен к этикетке.
Рисунок 2: Символ защиты от электростатического разряда
Символ указывает на материал для защиты от электростатического разряда. Его наносят на антистатические напольные покрытия, рабочие места, стеллажи, стулья, браслеты, одежду, упаковку и другие комплектующие, которые обеспечивают защиту от электростатического разряда. Его также можно использовать на таких элементы ЭСР-управления, как ручной инструмент, конвейерная лента или автоматические установщики компонентов, которые специально разработаны или модифицированы для управления электростатическим разрядом (с применением материалов из проводящих или рассеивающих материалов).
Заключение
Эффективные программы борьбы с электростатическим разрядом требуют проведение различных процедур и применения специальных материалов и оборудования. Координатор ESD должен регулярно выпускать перечень необходимых материалов для использования в программе по борьбе с электростатическим разрядом и контролировать их наличие и исправность. Здесь представлен краткий обзор наиболее часто используемых материалов и оборудования. За дополнительной информацией Вы можете обратиться к специалистам НПО ДиОД, воспользовавшись формой обратной связи или любым другим удобным способом.
Полезные статьи по теме:
