Jak zabezpieczyć produkcję przed wyładowaniami elektrostatycznymi?

| Prezentacje firmowe Artykuły

Granica wrażliwości elektroniki na wyładowania elektrostatyczne corocznie jest przesuwana w niebezpieczniejsze rejony. Problemy stanowią szczególnie nieustannie zwiększany poziom scalenia podzespołów i ich skomplikowanie. Zabezpieczenia przed wyładowaniami elektrostatycznymi są koniecznością, w szerokiej gamie dostępnych rozwiązań problemem jest jednak wybór tych, które będą skuteczne dla konkretnych zagrożeń.

Jak zabezpieczyć produkcję przed wyładowaniami elektrostatycznymi?

Największą grupę zagrożeń wywołują… ludzie. Na stanowisku pracy za gromadzenie się ładunków i powstawanie wyładowań elektrostatycznych odpowiadają niemal zawsze pracownicy. Uszkodzenia elementów są przy tym często niezawinione przez człowieka, a najczęściej operator nie zdaje sobie sprawy ze swego działania. Wartości potencjałów podczas wykonywania czynności na stanowisku pracy wynoszą od kilkuset woltów do kilkunastu bądź nawet kilkudziesięciu kilowoltów, np. podniesienie się z krzesła wywoła zmianę potencjału człowieka o 1,5kV.

Powstające wyładowania mogą, więc uszkodzić elementy i układy na etapie ich powstawania, badania lub serwisowania. Uszkodzenia mogą się ujawnić dopiero po dłuższym okresie lub przy wystąpieniu niekorzystnych warunków. Wyładowania elektrostatyczne mogą również powodować przekłamania w pracy urządzeń bądź błędy pamięci w układach programowalnych. Zgodnie z międzynarodowymi badaniami, około 70% uszkodzeń komponentów elektronicznych wywołane jest nieprawidłową ochroną personelu! Stanowiska pracy muszą więc być w odpowiedni sposób zabezpieczane.

Znaczenie strefy EPA

W firmach produkcyjnych (szczególnie na halach), laboratoriach, ale także w serwisach elektronicznych, powinna być wydzielona strefa EPA (Electrostatic Protected Area). Strefy tworzone są w celu absolutnego eliminowania wyładowań elektrostatycznych. W EPA dopuszczalne wyładowanie pola elektrostatycznego wynosi 100 V/cm. Strefa EPA może zajmować wydzieloną część pomieszczenia lub cały obszar pracy, co należy uznać za obecny trend.

Do oznakowania stref EPA służą odpowiednie symbole. Pierwszymi działaniami przygotowawczymi w celu budowy strefy EPA jest eliminacja przedmiotów powodujących uszkodzenia elementów wrażliwych oraz zapewnienie odpowiedniej czystości powierzchni z wykorzystaniem specjalistycznych preparatów chemicznych, gdyż standardowe środki czystości pozostawiają warstwę izolacyjną. Niezbędną i zawsze wymaganą metodą ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi jest uziemianie.

Przyrządem uziemiającym, może być np. opaska nadgarstkowa. Dzięki temu prostemu rozwiązaniu człowiek zostaje połączony z ziemią oraz z matą stołową (Earth Bonding Point) i w ten sposób elementy wrażliwe, znajdujące się na macie zostają uziemione, a ładunek w ciele ludzkim nie jest wytwarzany. Jednakże powszechnym błędem, jest przekonanie o dostatecznym zabezpieczeniu jedynie przez stosowanie ręcznej opaski. Tymczasem, wszystkie międzynarodowe standardy, łącznie z EN 61340-5- -1, podkreślają konieczność wykorzystania specjalnej odzieży bezpośrednio na miejscu pracy i w każdej strefie EPA.

Wymaganym elementem ochrony jest więc specjalistyczna odzież antystatyczna z włóknami przewodzącymi, które tworzą klatkę Faradaya, zapewniającą zabezpieczanie przed wyładowaniami elektrostatycznymi poprzez tłumienie statycznych pól elektrycznych. Fartuchy, bluzy, koszulki, spodnie, kombinezony – wybór odzieży jest bardzo szeroki. W przypadku pracy z układami szczególnie wrażliwymi pamiętać należy również o rękawiczkach z włóknami przewodzącymi.

Strój powinny uzupełniać buty wykonane z przewodzącego materiału, które w celu zapewnienia pełnej ochrony muszą zachować kontakt z matą antystatyczną lub przewodzącą (i uziemioną) podłogą.Ponieważ niska wilgotność powietrza sprzyja gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych istotną kwestią jest również zapewnienie względnej wilgotności powietrza (powyżej 30%). Do tego celu stosowane są urządzenia jonizujące, które odprowadzają ładunki z elementów izolowanych. Również wybór jonizatorów jest ogromy, np. pistoletowe, stołowe, nastołowe. Jonizatory są szczególnie przydatne w miejscach trudnych do uziemienia materiałów więc np. na liniach produkcyjnych.

Ważne szczegóły

Do transportu i przechowywania komponentów należy korzystać z pojemników, tacek, torebek i pianek zapobiegających powstawaniu różnicy potencjałów. Oczywiście meble stanowiące podstawę stanowiska również muszą być skonstruowane z materiałów antystatycznych. Podłogi, ściany, meble, powierzchnie stanowisk pracy należy przemywać płynami antyelektrostatycznymi. Zachowanie czystości pomieszczeń i miejsca pracy jest wymagane w celu zapewnienia właściwej ochrony przed elektrycznością statyczną.

Do sprawowania kontroli niezbędne są również narzędzia służące do oceny funkcjonowania środków ochronnych. Absolutnie niezbędne są mierniki rezystancji współpracujące z odpowiednimi elektrodami. Pomiary muszą być przeprowadzane w warunkach i w sposób opisany w normach. Organizacja stref EPA i niezbędne zakupy zabezpieczeń stanowią jedynie część kompleksowej ochrony antystatycznej. Równie ważne są odpowiednie działania szkoleniowe oraz struktura organizacyjna. Muszą zostać przekazane pracownikom wymogi ochrony antystatycznej oraz czytelne reguły ich przestrzegania.

Pracownicy muszą nabyć świadomość problematyki ESD wynikającą z odbycia szkoleń zakończonych testami. Nad całością ochrony ESD i spójnością strefy EPA powinien pieczę sprawować koordynator ESD – osoba odpowiedzialna i dbająca o respektowanie reguł systemu ochrony. Straty powodowane przez efekt ESD dla producenta/serwisanta elektroniki mogą okazać się niezwykle kosztowne, a jednocześnie trudne w zlokalizowaniu i wykryciu. Inwestycja w kompleksową, przemyślaną ochronę jest więc jednym z podstawowych zadań stojących przed osobami decyzyjnymi w większości firm branży elektronicznej. Aby uzyskać więcej informacji prosimy o skontaktowanie się z firmą Renex.

Dostępne nowe wydanie
Pobierz bezpłatnie