Зачем нужна ESD-зона
Разряд, которого не видно
Человек, который прошёл по полу в обычной обуви или встал со стула, легко набирает на теле заряд в сотни и тысячи вольт. Разряд в несколько тысяч вольт ощущается как щелчок, а разряд в сотни вольт не чувствуется вовсе. Для многих полупроводниковых приборов этого достаточно: пробивается тонкий диэлектрик затвора, оплавляется дорожка внутри кристалла. Чем меньше топологические нормы микросхемы, тем ниже порог её чувствительности.
Скрытые отказы дороже явных
Хуже всего, что повреждение часто не проявляется сразу. Плата проходит выходной контроль, а через месяц эксплуатации отказывает у заказчика — повреждённый, но не убитый разрядом элемент деградирует со временем. Такой отказ трудно связать с участком монтажа, и он стоит в десятки раз дороже брака, пойманного на линии. Поэтому защиту строят не «по жалобам», а как систему, которая исключает сам разряд.
Три принципа защиты
1. Заземлить всё проводящее
Заряд опасен не сам по себе, а разностью потенциалов: разряд происходит, когда предметы с разным потенциалом сближаются. Если человек, стол, коврик, инструмент и изделие соединены с одной землёй через контролируемое сопротивление, разности нет. Сопротивление выбирают не нулевым, а достаточно большим, чтобы заряд стекал плавно и не было искры, и достаточно малым, чтобы он стекал быстро.
2. Убрать или нейтрализовать изоляторы
Пластиковый корпус, плёнку, пенопласт, бумагу и обычную синтетическую одежду заземлить нельзя: заряд по ним не течёт. Их или убирают из зоны, или заменяют антистатическими аналогами, или нейтрализуют ионизатором — поток ионов обоих знаков снимает заряд с любых поверхностей. Типичная граница — не держать посторонние изоляторы ближе 30 см к изделию.
3. Выносить изделие только в защитной упаковке
За пределами зоны правила не действуют, поэтому чувствительные компоненты и платы выносят в экранирующих пакетах или закрытой проводящей таре. Экранирующий пакет работает как клетка Фарадея: внешнее поле и разряд на пакет до изделия не доходят.
Что требует IEC 61340-5-1
Программа, а не набор предметов
IEC 61340-5-1 «Защита электронных устройств от электростатических явлений» требует от предприятия программу ESD-защиты: назначенного ответственного, обучение персонала, план проверок, маркировку зон и правила обращения с изделиями. Набор оборудования — только часть программы. Поставщик мебели или ковриков не может «сертифицировать участок по стандарту», это делает само предприятие, измеряя и документируя параметры.
Предельные значения
Стандарт задаёт предельные сопротивления для элементов зоны. Основные из них:
| Элемент | Что измеряют | Предел по IEC 61340-5-1 |
|---|---|---|
| Браслет на человеке | Система «человек — браслет — шнур — земля» | менее 3,5×10⁷ Ω |
| Обувь и пол | Система «человек — обувь — пол — земля» | менее 1×10⁹ Ω, напряжение на теле при ходьбе менее 100 В |
| Рабочая поверхность, стеллажи, тележки | Сопротивление от точки на поверхности до земли | менее 1×10⁹ Ω |
| Стулья | Сопротивление до земли | менее 1×10⁹ Ω |
| Одежда | Сопротивление между точками ткани | менее 1×10¹¹ Ω |
| Ионизатор | Ионный баланс (остаточное напряжение) | в пределах ±35 В; время спада задаёт предприятие |
Нижняя граница сопротивления в таблице не задана, но на практике для поверхностей выбирают рассеивающие материалы около 10⁶–10⁹ Ω: совсем проводящая поверхность разряжает изделие слишком резко.
Маркировка и границы
Зона обозначается знаком ESD на входе и на оборудовании, у входа ставят средства проверки и обувь или бахилы. Внутрь не проносят посторонние изоляторы: пластиковые пакеты, бумажные папки, личные вещи. Посетители получают антистатические бахилы или пяточные заземлители и халат.
Рабочее место: из чего собирают
Стол и поверхность
Основа — стол с рассеивающей рабочей поверхностью. У антистатических столов КАДАММ ВРС-П, КАДАММ ВРС-О и КАДАММ ВРС-Д на алюминиевом каркасе поверхность имеет сопротивление 1×10⁶–1×10⁹ Ω; столы с регулировкой высоты КАДАММ ВРС-Р соответствуют EN 61340-5-1 (сопротивление менее 1×10⁹ Ω). Обычный стол превращают в ESD-место двухслойным ковриком КАДАММ КВР-Н: верхний рассеивающий слой 1×10⁶–1×10⁹ Ω, нижний проводящий 1×10³–1×10⁵ Ω.
Браслет и точка заземления
Сидящего сотрудника заземляет браслет КАДАММ БРС-Б: ремешок на запястье, витой шнур 6, 8 или 10 футов и подключение к розетке заземления КАДАММ БРС-РЗ. В розетку сводят браслет и коврик, а от неё один провод идёт к контуру заземления. Подробно о том, как устроен и проверяется браслет, — в статье «Как работает и как проверить антистатический браслет».
Стул, инструмент, тара
Стул должен быть антистатическим, иначе он заряжает одежду сотрудника и сам становится изолятором у стола — подходящие модели собраны в разделе «Лабораторные стулья и кресла». Пинцеты — антистатические КАДАММ ЩТК-П, щётки для чистки плат — КАДАММ ЩТК-Щ. Компоненты у места хранят в проводящих ящиках КАДАММ КНТ-ЯК (1×10⁴–1×10⁶ Ω), платы между операциями — в лотках КАДАММ КНТ-Л или стеллажах КАДАММ КНТ-С.
Ионизатор, если есть изоляторы
Если на месте неизбежны изоляторы — пластиковые корпуса, защитные плёнки, детали из оргстекла, — ставят ионизатор. Настольный КАДАММ ИОВ-Н обслуживает зону 450×300 – 600×1200 мм с ионным балансом ±10 В (у компактной модели −15…+15 В), подвесной КАДАММ ИОВ-П с 2–4 вентиляторами — зону до 1020 мм над столом.
Участок целиком: пол, обувь, одежда
Пол
Сотрудник, который ходит по участку, не может быть привязан шнуром. Его заземляет пара «обувь — пол». Пол делают рассеивающим или токопроводящим: гомогенный антистатический линолеум КАДАММ ППЛ-Р или плитка КАДАММ ППЛ-П — проводящие 1×10⁴–1×10⁶ Ω и рассеивающие 1×10⁶–1×10⁹ Ω, с потенциалом тела при ходьбе −12 В. О том, чем отличаются виды покрытия и как их укладывают, — в статьях «Как устроен антистатический пол» и «Укладка антистатического линолеума». Если покрыть весь пол нельзя, у мест кладут напольные коврики КАДАММ КВР-Н или противоусталостные КАДАММ КВР-П толщиной 20 мм.
Обувь
Сменная обувь — тапочки КАДАММ ОДЖ-ОТ (1×10⁷–1×10⁹ Ω), сандалии КАДАММ ОДЖ-ОСД, полуботинки и сапоги КАДАММ ОДЖ-ОБ. Для гостей и сотрудников без ESD-обуви — пяточные заземлители КАДАММ БРС-П (1×10⁶ Ω до земли) или антистатические бахилы КАДАММ ОДЖ-БХ.
Одежда и перчатки
Халат или куртка КАДАММ ОДЖ-ХЛ из полиэфира с проводящей нитью закрывают обычную одежду, которая электризуется при движении. Для монтажа — карбоновые перчатки с ПУ-покрытием или напальчники из серий КАДАММ ОДЖ-П и КАДАММ ОДЖ-Н.
Тара и упаковка
Внутри зоны — проводящая тара: оборотные ящики КАДАММ КНТ-О600, лотки, коробки для катушек КАДАММ КНТ-КТ. Для выноса из зоны и отгрузки — экранирующие или влагозащитные пакеты КАДАММ КВР-ПК. Магазины для печатных плат на линии — из раздела «Магазины для печатных плат».
Проверка: без неё зоны нет
Перед каждой сменой
Браслет со временем ослабевает на руке, шнур переламывается у штекера, подошва обуви изнашивается или загрязняется — и всё это незаметно для сотрудника. Поэтому браслет и обувь проверяют каждый день перед сменой специальным прибором, а результат фиксируют. Самый надёжный вариант — турникет КАДАММ ТРН, который проверяет обе ноги и браслет за один подход и открывает проход только при положительном результате, с журналом в программе.
По графику
Сопротивление рабочих поверхностей, пола, стульев, тележек и тары до земли измеряют по плану, который предприятие задаёт в своей программе — обычно раз в месяц или в квартал, и после любых изменений на участке. Ионизаторы проверяют на время спада и баланс: иглы излучателей загрязняются, и баланс уходит.
Типовые ошибки
- Коврик без заземления. Антистатический коврик, не подключённый к земле, отводит заряд «никуда» — это просто дорогой резиновый коврик.
- Браслет поверх рукава. Ремешок должен касаться кожи, иначе цепь разорвана.
- ESD-обувь на обычном полу. Обувь отводит заряд в пол; если пол изолирующий, заряду некуда уйти.
- Изоляторы на столе. Пластиковые файлы, стаканчики, упаковочная плёнка рядом с платой сводят на нет всю остальную защиту.
- Розовые пакеты для выноса. Обычный антистатический пакет не копит заряд сам, но не экранирует изделие от внешнего разряда — для выноса нужен экранирующий.
- Нет проверок. Оборудование, купленное однажды и ни разу не измеренное, через год может не работать — и никто об этом не знает.
Оборудование КАДАММ для ESD-зоны
Всё перечисленное собрано в разделе «Антистатическое оборудование и ESD-защита». Основные позиции для первого рабочего места:
| Задача | Что подходит | Ключевая цифра |
|---|---|---|
| Рабочая поверхность | КАДАММ ВРС-О или коврик КАДАММ КВР-Н | 1×10⁶–1×10⁹ Ω |
| Заземление сидящего сотрудника | КАДАММ БРС-Б + КАДАММ БРС-РЗ | шнур 6/8/10 футов |
| Пол участка | КАДАММ ППЛ-Р или КАДАММ ППЛ-П | 1×10⁴–1×10⁹ Ω |
| Обувь | КАДАММ ОДЖ-ОТ | 1×10⁷–1×10⁹ Ω |
| Изоляторы на месте | КАДАММ ИОВ-Н | баланс ±10 В |
| Вход и проверка | КАДАММ ТРН | 30 чел./мин |
| Длина | 1200–2400 мм |
| Глубина | 600 / 800 мм |
- Стеллажная надстройка
- Свободная столешница
- Высота 1800 мм
| Толщина | 2 / 3 мм |
| Ширина рулона | 0,6–1,2 м |
- Двухслойная конструкция
- Спад заряда < 0,5 с
- ПВХ и резина
| Длина шнура | 6 / 8 / 10 фут. |
| В метрах | 1,8–3 м |
- Витой шнур
- Длина 6, 8, 10 футов
- Провод 2,2 или 2,4 мм
| Размер | 600×600 мм |
| Толщина | 2,0 / 2,5 / 3,0 мм |
- Формат 600×600 мм
- Ремонт заменой плитки
- Гомогенный ПВХ
| Сопротивление | 10⁷–10⁹ Ω |
| Размеры | 34–48 |
- Сопротивление 10⁷–10⁹ Ω
- Семь моделей
- Подошва ПВХ, ПУ или SPU
| Зона, мм | 450×300 – 600×1200 |
| Время спада | ≤ 1,5–2 с |
- Нейтрализует изоляторы
- Спад ≤ 1,5 с
- Баланс ±10 В