Układy półprzewodnikowe pracują obecnie przy niskich napięciach znamionowych, pobierają znacznie mniejszą moc niż kiedyś i są wielokrotnie bardziej złożone. Skutkiem tych procesów jest ich znacznie większa podatność na wyładowania, wymuszająca skuteczniejszą ochronę.
Ponadto warto zauważyć, że mówiąc o ochronie elementów, najczęściej myśli się o półprzewodnikach, bo są one najdelikatniejsze, ale wraz z malejącymi rozmiarami obudów, ochrona antystatyczna dotyczy teraz również podzespołów pasywnych. One nie mają już tak dużej objętości, aby ich zdolność do pochłaniania energii wyładowania była taka, jak dawniej - dla relatywnie dużych elementów THT.
Układy scalone od zawsze były zabezpieczane przed wyładowaniami, bo integralną częścią ich struktury były i są obwody ochronne. Niemniej tu także wraz z kolejnymi generacjami procesów technologicznych, wzrostem upakowania, zdolność absorpcji energii wyładowań staje się proporcjonalnie mniejsza.
Dla wytwórców komponentów obwody ochronne są nadmiarowością, czasem też problemem układowym, a producenci nierzadko nie mogą zapewnić ich wysokiej skuteczności. Przykładem mogą być szybkie interfejsy cyfrowe, którym obwody zabezpieczające po prostu przeszkadzają, bo wprowadzają nieliniowości i pasożytnicze reaktancje, zaburzając integralność transmitowanego sygnału.
Wczesne planowanie ochrony
Należy podkreślić, że po stronie układowej jedynym sensownym rozwiązaniem jest wbudowanie zabezpieczeń EMI/RFI/ESD na etapie projektu, bo potem to już jest kosztowna walka o ratunek z kłopotów, aby przejść przez badania. Na rynku jest wiele produktów takich jak filtry sieciowe, tłumiki ferrytowe, pianki i uszczelki elektromagnetyczne, które mogą być dodane do gotowego urządzenia, niemniej są to rozwiązania w ostatecznym rozrachunku droższe od rozwiązań implementowanych od wczesnej fazy projektowej.
Trzeba też pamiętać, że każde zabezpieczenie wymaga umiaru i gdzieś musi być postawiona granica między ceną rozwiązania i skutecznością. Asortyment środków ochronnych dostępnych na rynku jest bardzo szeroki, zatem można sobie wyobrazić, że użycie wielu różnych z nich da dobry wynik. Tak będzie, ale koszt takiego rozwiązania może stać się nieakceptowalny.
Z tych przyczyn najbardziej optymalne podejście oznacza implementację ochrony na etapie układowym i uwzględnianie jej już w fazie koncepcji. Znalezienie kompromisu między liczbą elementów ochronnych a skutecznością ochrony to niełatwe zadanie, nierzadko wymagające finezyjnego indywidualnego podejścia, podpartego pomiarami lub lepiej badaniami pre-compliance, zamiast stosowania "na ślepo" filtrów.
Koszty serwisu wymuszają nacisk na skuteczną ochronę
Uszkodzenia oraz zakłócenia pracy wywołane zaburzeniami elektromagnetycznymi i na skutek wyładowań elektrostatycznych są szczególnie dokuczliwe, gdyż często dają niejasne odczyty stanu, nie zawsze uwidaczniają się w momencie oddziaływania, ale dopiero w czasie eksploatacji, a także są trudne do rozpoznania przez użytkowników i osoby niebędące fachowcami w tej dziedzinie.
Koszty obsługi posprzedażnej i serwisu stale rosną, ceny produktów i usług są silnie hamowane przez silną konkurencję, dlatego nacisk na jakość w produkcji i tym samym ochronę staje się w takiej sytuacji jedynym sensownym wyjściem pozwalającym spiąć całość projektu.
Oczywiście oczekiwania klientów oraz to, że jesteśmy coraz bardziej otwarci na współpracę z zagranicą, też ma tutaj znaczenie, niemniej faktem jest, że zapewnienie jakości staje się dzisiaj bardzo ważne w całej krajowej branży elektroniki.
Coraz więcej firm produkujących urządzenia elektroniczne zwraca uwagę na normy kompatybilności elektromagnetycznej, co powoduje zwiększenie zainteresowania komponentami do ochrony ww. urządzeń. Tyczy się to już nie tylko aplikacji wojskowych, przemysłowych, ale również komercyjnych.
Pozytywne wsparcie dla rynku dają z pewnością regulacje prawne, np. dyrektywy europejskie lub natowskie - urządzenia bez ochrony przed EMI/ESD nie są w stanie spełnić odpowiednich norm, ulegają uszkodzeniu podczas badań lub po prostu nie działają. Stąd wymogu ochrony nie daje się też tak prosto lekceważyć lub pomijać, nawet gdy świadomości nie ma. Nawet jeśli producent kontraktowy lekceważy zalecenia w tytułowym obszarze, dzisiaj nierzadko ma ją klient, który zanim podpisze kontrakt, chce obejrzeć halę produkcyjną.
Jakość, czyli temat rzeka
Jakość materiałów antystatycznych jest niełatwa do zweryfikowania, zwłaszcza w aspekcie długoterminowym, czyli nie w momencie wyjęcia produktu z opakowania, ale po pewnym czasie eksploatacji. Pomiar parametrów wymaga posiadania specjalistycznych i drogich mierników oraz często zaplecza badawczego, co przy niewielkiej skali działalności wielu firm nie jest opłacalne. Stąd w typowym przypadku dokonuje się prostych kontroli skuteczności ochrony za pomocą testerów, a drobiazgowe badania zostawia producentom.
Używanie pewnych jakościowo materiałów i przestrzeganie zaleceń w zakresie czasu używania, harmonogramu wymian, a w przypadku odzieży stosowanie się do zaleceń w zakresie jej konserwacji jest słusznym kompromisem między zachowaniem skuteczności ochrony a ponoszonymi wydatkami. Jest to z pewnością kompromis opierający się na zaufaniu między producentem, dystrybutorem i klientem, co niestety prowadzi do kłopotów w przypadku nieuczciwości którejkolwiek ze stron takiego porozumienia.
Specjaliści branżowi sygnalizowali nam w ankietach, że krajowy rynek jest zalewany azjatycką produkcją o miernych parametrach, zarówno jeśli chodzi o materiały ochronne, jak i aparaturę kontrolną. Deklarowane parametry często przez tamtejsze firmy są naciągane, bez pokrycia w rzeczywistości albo ich własności ochronne się szybko degradują.
Na dodatek łańcuch dostaw jest w tym przypadku dość skomplikowany, bo jak wiadomo, rzeczywisty producent w Azji jest nierzadko ukryty w sieci powiązań kooperantów i agencji handlowych. To samo dotyczy marek produktów, które często firmują różne towary, a powiązanie między marką i producentem bywa całkiem nieokreślone. Na dodatek materiały ochronne nierzadko nie są znakowane, przez co całe powiązanie konkretnego towaru z marką i producentem staje się wręcz iluzoryczne.
Tanie azjatyckie źródła zaopatrzenia najczęściej opierają się na sieci pośredników i agencji handlowych o szerokim spektrum aktywności i każdy z tych elementów łańcucha dostaw sprzedaje praktycznie wszystko. Skutkiem takich zależności jest to, że jakość dostaw może się znacznie wahać. Pierwsze zamówienia, niejako na zachętę, z reguły są dobre i sugerują, że dostawca jest pewny a produkty bez zarzutu, potem jakość potrafi się pogorszyć lub wręcz to, co dostajemy, staje się dziełem przypadku.
W przypadku trudnych do oceny jakościowej materiałów takich jak antystatyka te uwarunkowania w jeszcze większym stopniu determinują to, co dzieje się na rynku, niż dla innych grup produktowych. W pewnym stopniu przenoszą się też na rynek dystrybucji w kraju, gdyż internetowe platformy handlowe dają łatwy dostęp do azjatyckich źródeł zaopatrzenia wszystkim chętnym.
Efekt jest taki, że elementy i materiały ochronne często są sprzedawane przez firmy bez kompetencji z tego obszaru techniki, bo coraz częściej widać, że pomysł na biznes bazuje na tym, aby za pomocą źródeł takich jak Aliexpress lub Alibaba kupić popularne produkty, jak żarówki LED, komponenty oraz materiały, po atrakcyjnych cenach upchnąć je na naszym rynku i zniknąć, zanim pojawią się kłopoty.
Nic tak nie edukuje klienta jak wpadka
Negatywne doświadczenia, a więc doświadczenie problemu polegającego na konieczności poniesienia wydatków na naprawy lub wymianę produktów uszkodzonych na skutek wyładowań elektrostatycznych lub porażka prototypu w badaniach kompatybilności elektromagnetycznej, jak również zwroty popsutych (niedostatecznie zabezpieczonych) wyrobów są z reguły najlepszą rekomendacją dla dostawców produktów markowych.
Niestety firmy elektroniczne często bagatelizują zabezpieczenia ESD i stan taki trwa do momentu, gdy nie odniosą strat z tym związanych. Wówczas dopiero okazuje się, że zalecenia i procedury związane z ochroną produkcji mają sens i nie są tylko niepotrzebną uciążliwością.
Dostawcy renomowanych produktów podkreślają, że nic tak nie działa na ich korzyść, jak zmiana dostawcy na taniego i późniejsze problemy z jakością, bo wówczas te oczywiste zależności, o których powtarzają klientom do znudzenia i często bez wzbudzania uwagi, zyskują namacane potwierdzenie finansowe i stają się wiarygodne. Trochę szkoda, że edukacja rynku odbywa się tak brutalnymi metodami, ale lata lecą a problemy wciąż niestety mamy te same.
|
Jedna osoba odpowiedzialna równa się brak rozmycia odpowiedzialności
Sporo problemów z zabezpieczeniem antystatycznym produkcji bierze się z rozmycia odpowiedzialności za bezpieczeństwo. Dział zakupów jest zainteresowany, aby niezbędne materiały zostały kupione sprawnie i niedrogo, nadzór produkcji chciałby zwykle mieć towar najlepszy i wyłącznie markowy, a zarząd często stara się te dwa skrajne stanowiska pogodzić jakimś kompromisem. Każdy pion biznesowy w firmie w jakiś stopniu wpływa na decyzje zakupowe, rodzaj i ilość stosowanych środków ochronnych i miejsc, gdzie są one używane.
Niestety wiele decyzji w takiej rzeczywistości nie ma podbudowy merytorycznej i jest funkcją innych celów, np. oszczędności, wygody, chęci wykonania planu i podobnych. Efekt jest taki, że nikt osobiście nie odpowiada za ochronę i jeśli się pojawi problem to nie da się wskazać osoby odpowiedzialnej. W praktyce za dobór zabezpieczeń odpowiada nierzadko zakupowiec, który ma niską świadomość zagrożeń i zbyt łatwo ulega pokusie kupna tańszych zamienników podzespołów, o innych parametrach w stosunku do założeń projektowych.
Z powyższych przyczyn poważne podejście do zagadnienia wymaga powołania koordynatora ESD, a więc osoby podejmującej decyzje i dysponującej wiedzą na temat zjawisk i zabezpieczeń. Właściwa ochrona przed elektrycznością statyczną obejmuje również szereg działań o charakterze organizacyjnym i szkoleniowym dla personelu.
Pracownicy firmy muszą zdawać sobie sprawę z tego, co robią i w jaki sposób problematyka ochrony przed ESD dotyczy ich pracy i wykonywanych czynności. Bez takiej świadomości inwestowanie nawet w najbardziej wyrafinowane środki ochronne nie ma większego sensu, gdyż jak w wielu innych dziedzinach najsłabszym elementem całego połączonego ze sobą łańcucha zależności okazuje się zazwyczaj człowiek.
Dla wielu osób wiążące się z tym wymagania, procedury i postępowanie mogą wydawać się niekiedy przesadzone lub też zbyt rygorystyczne. Takie odczucie wynika z dużej liczby koniecznych środków ochrony, ich skomplikowania oraz, co jest chyba najważniejsze, z chęci zapewnienia skuteczności ich działania.
Postawa taka prowadzi do omijania wymogów i lekceważenia kodeksu postępowań, przez co wyraźnie widać, że jest wielka potrzeba posiadania wśród kadry osoby odpowiedzialnej za zabezpieczenie antystatyczne i pilnującej innych, o czym wielu specjalistów mówi od lat. Koordynator jest już stanowiskiem, które pojawia się w większych firmach EMS lub zakładach produkcyjnych, niemniej niestety nie zawsze. Można jednak postrzegać obecność koordynatora jako swoistego miernika wtajemniczenia firmy w zagadnienia ochronne.
|
Szeroki asortyment produktów ochronnych
Cechą charakterystyczną rynku produktów ochronnych ESD i EMI jest dość szeroka oferta od strony asortymentu, zarówno w zakresie materiałów, jak i podzespołów. Pewne przybliżenie daje legenda umieszczona w pierwszej kolumnie tabeli 1 z przeglądem ofert, gdzie zebrane zostały prawie wszystkie typowe produkty z omawianego obszaru, ale należy mieć świadomość, że za każdą podaną tam pozycją kryją się całe rodziny elementów.
Rynek produktów ochrony antystatycznej obejmuje głównie materiały i sprzęt do produkcji elektronicznej, przeznaczony do pracy w hali produkcyjnej, w magazynach i serwisie. Do tej grupy zalicza się odzież, obuwie, opaski na nadgarstki, podkładki na stoły. Jest to także sprzęt do tworzenia stanowisk pracy, taki jak wykładziny podłogowe, maty, pojemniki, krzesła, meble, regały oraz cała szeroka gama materiałów eksploatacyjnych: od torebek, przez ściereczki po produkty chemiczne do utrzymania czystości.
Drugą część tego sektora rynku tworzą podzespoły ochronne, a więc diody, warystory i elementy wyładowcze. Ich rynkowe znaczenie jest porównywalnie znacznie mniejsze, gdyż większość wrażliwych elementów elektronicznych, w tym praktycznie wszystkie układy scalone, ma obecnie wbudowane zabezpieczenia antystatyczne. W typowym przypadku elementy te chronią linie interfejsów komunikacyjnych i zasilania.
Podobny podział widoczny jest w przypadku produktów przeznaczonych do zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej, gdzie oferta materiałów towarzyszy podzespołom dyskretnym. Niemniej ponieważ ochrona elektromagnetyczna opiera się na elementach indukcyjnych, ferrytach, metalowych ekranach, filtrach sieciowych z obwodami LC, które nie dają się zintegrować wewnątrz krzemu i zwykle mają spore wymiary, w tym przypadku oba nurty są bardziej proporcjonalnie wyrównane. Ponadto podzespoły związane z ochroną przed EMI zajmują wiele miejsca w ofertach dystrybucji, bo i sama tematyka jest dzisiaj na czasie.
|
Zmiany to przede wszystkim ewolucja
W opiniach pojawiających się w ankietach widoczne były sygnały, że zmniejsza się zapotrzebowanie na uszczelnienia EM, a rośnie na elementy ferrytowe i indukcyjne związane z ochroną przed EMI. Takie same wskazania dotyczyły rosnącego znaczenia rynkowego filtrów sieciowych, w tym wersji o indywidualnie dobieranych parametrach, o wysokim stopniu tłumienia zaburzeń i zdolne do pracy z impulsami o wysokiej energii. Takie sygnały wskazują, że ochronę urządzeń coraz powszechniej planuje się precyzyjnie w trakcie projektowania i że liczba problemów konstrukcyjnych, które trzeba w ostatniej chwili naprawiać drogimi materiałami tłumiącymi, się zmniejsza.
Niemniej widać, że zmiany po stronie produktów w omawianym obszarze mają charaktery ściśle ewolucyjny, bo w branży antystatycznej nie ma raczej szans na rewolucję i sensacyjne odkrycia - wielu dostawców ma wręcz podobne do siebie oferty. W tym obszarze rozwój bazuje na pragmatyzmie - nowości muszą być lepsze od strony użytkowej: trwalsze, ergonomiczniejsze, skuteczniejsze, a już niekoniecznie bazujące na supertechnologiach.
Rośnie zainteresowanie aparaturą pomiarową
Kontrola skuteczności ochrony jest niełatwa, niemniej w ankietach sygnalizowano nam, że klienci coraz częściej poszukują aparatury kontrolnej pozwalającej na weryfikacją skuteczności stosowanych zabezpieczeń. Jest to znak, że z jednej strony rośnie świadomość firm i znajomość skomplikowanej rzeczywistości, w jakiej się poruszają. Inwestycja w aparaturę może być uważana za sposób obejścia problemów, a więc utrzymania tańszych źródeł zaopatrzenia przy jednoczesnej ich stałej weryfikacji.
Zdaniem pytanych specjalistów, choć aspekt ceny jest w naszym kraju wciąż bardzo istotny, można wyraźnie zobaczyć, że klienci sięgają częściej po produkty droższe i zarazem lepsze jakościowo, zapewniające trwałe i skuteczne zabezpieczenie ESD. Nawet jeśli takich decyzji i działań nie ma wiele, to jednak można traktować je jako znak, że sytuacja zmienia się dynamicznie i na rynku nie ma trwałej równowagi.
|
Przegląd dostawców produktów antystatycznych
Mimo że jak wspomniano duży udział w sprzedaży na rynku mają materiały antystatyczne importowane z krajów azjatyckich, warto zauważyć i docenić to, że są w kraju także przedsiębiorstwa je produkujące. Duży potencjał w tym obszarze ma firma Renex z Włocławka, która produkuje m.in. odzież antystatyczną, krzesła, obuwie, rękawiczki i opaski.
Firma systematycznie poszerza asortyment własnych produktów antystatycznych, które oferowane są pod marką Reeco. Produkcją krzeseł zajmują się też Robtools SMT i Pakt Electronics, a w zakresie opakowań antystatycznych jest obecna firma Artpol z Kwidzyna.
Po stronie dystrybucji materiałami antystatycznymi zajmują się firmy zwykle związane z urządzeniami i materiałami do produkcji. Dla nich tematyka ochrony jest istotną częścią działalności i dysponują one kompleksową ofertą od strony asortymentu. Takimi przedsiębiorstwami są na przykład Eurostat i Lafot Elektronik, które zajmują się dystrybucją systemów zabezpieczeń antyelektrostatycznych niemieckiej firmy Wolfgang Warmbier.
Lafot organizuje szkolenia, wykonuje także audyty w zakresie zabezpieczeń ESD oraz certyfikuje strefy ochrony przed wyładowaniami. Firma prowadzi ponadto laboratorium do pomiarów materiałów ESD. Spore zaangażowanie można przypisać też dostawcom takim jak PB Technik, Robtools SMT, Loktech, Pakt Electronics, Ambex, a także Treston Ergona. Sprzedaż materiałów, mebli i wyposażenia jest dla tych przedsiębiorstw korzystnym uzupełnieniem biznesu i szansą na pełną, kompleksową obsługę klienta.
Poza materiałami w ich ofertach pojawia się odzież ochronna, meble, testery i mierniki, jonizatory powietrza, zgrzewarki, pakowarki próżniowe i wiele innych pokrewnych wyrobów. Produkty antystatyczne w szerokiej ofercie mają też naturalnie dystrybutorzy podzespołów jak Elhurt oraz wszystkie firmy katalogowe, czyli Farnell, Conrad, TME, Elfa Distrelec.
Dostawcy produktów do ochrony przed zakłóceniami EM
W zakresie ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi można wyróżnić trzy grupy: materiały do ochrony elektromagnetycznej, jak pianki, uszczelnienia, dalej są to dyskretne elementy filtrujące, takie jak dławiki, ferryty, kondensatory przeciwzakłóceniowe, a trzecia kategoria obejmuje filtry sieciowe. W zakresie materiałów wśród dostawców wyróżnia się Astat i ABC Elektronik, które od wielu lat specjalizują się w zagadnieniach EMC.
Dystrybutorzy elementów to m.in. Contrans TI, Dacpol, Domar, Würth Elektronik, AET. Firmy te sprzedają dławiki, filtry sieciowe, kondensatory przeciwzakłóceniowe, także ferryty i podobne elementy. Podzespoły takie mają także wszyscy dystrybutorzy o szerokich ofertach wymienieni w poprzedniej sekcji.
Przegląd ofert dostawców
Zestawienie ofert dostawców tytułowych produktów pokazane zostało w tabeli 1. Przegląd ofert ma charakter ogólny, ilustrujący, czy dana grupa jest w ofercie danego dostawcy, czy też nie.
Znaczna szerokość asortymentowa omawianego rynku niestety nie pozwala wyróżnić więcej szczegółów i stąd informacje zawarte w tabeli mają charakter jedynie wstępnego selektora dla dalszych pytań ofertowych. Niezbędne dane kontaktowe załączamy w tabeli 2.
Robert Magdziak
Źródłem wszystkich danych przedstawionych w tabelach oraz na wykresach są wyniki uzyskane w badaniu ankietowym przeprowadzonym wśród producentów, dystrybutorów i innych firm działających w branży materiałów i podzespołów EMI/ESD na rynku w Polsce.






Jacek Hajduk

Dariusz Basiński

Marek Piątkowski-Zajec

Łukasz Tchurz

