Антистатическое оснащение
- 28 мая 2017 17:51
Статическое электричество — невидимый «киллер» микроэлектронных изделий, наносящий ощутимые убытки при недооценке его силы. Несмотря на то, что электростатический разряд является переносчиком небольшого количества энергии, большая разность потенциалов и высокая скорость их изменения влекут образование токов, достаточных для мгновенного выхода из строя чувствительной электроники или нанесения кристаллу изначально незаметных повреждений. Следствием таких повреждений является деградация параметров — постепенный отказ, крайне сложный для локализации. Итог — финансовые потери, порой сопровождающиеся потерей репутации. Для превентивного решения проблем имеет смысл оснастить рабочее место средствами антистатической защиты.
ПРИРОДА ЯВЛЕНИЯ
Когда образуется электростатический заряд?
Несколько примеров: при влажности воздуха 65-90% директор, шагающий по ковровой дорожке, генерирует потенциал до 1000 В; радиомонтажник, ерзающий на стуле с полиэтиленовым покрытием — до 1500 В, а его начальник, поднимающий со стола портфель из синтетического материала — до 1200 В. При влажности 10-20% значения напряжений составляют соответственно 35000 В, 18000 В и 20000 В, в то время как для некоторых изделий микроэлектроники потенциал в сотни вольт фатален. Три способа образования электростатического заряда:
Трибоэлектрический
При соприкосновении и разделении двух объектов один всегда заряжается положительно, другой — отрицательно. Пример: контакт обуви с полом при ходьбе приводит к образованию статического потенциала на идущем работнике.
Индукционный
При перемещении заряженного объекта вблизи незаряженного в последнем генерируется статический заряд с противоположным знаком и, как следствие, возникают индукционные токи. Пример — прикосновение рукой, несущей высокий заряд, к корпусу ESD-чувствительной микросхемы (как правило, самой дорогостоящей).
Обратите внимание: для повреждения кристалла индукционными токами не обязательно даже прикасаться рукой непосредственно к выводам корпуса микросхемы.
Емкостной
Заряд есть произведение напряжения на емкость, поэтому при постоянной величине заряда уменьшение емкости влечет рост потенциалов разъединяемых поверхностей. Кошмарный эпизод: размотка рулона полиэтилена на упаковочном столе дистрибьютора электронных компонентов.
С чего начинать антистатическое оснащение рабочего места
Определите, какую часть помещения вы будете оборудовать согласно требованиям антистатики в первую очередь. Оснащать помещение целиком иногда совсем не обязательно, да и слишком дорого из стоимости покрытия всей площади пола токопроводящим «линолеумом». Границы защищенной зоны следует непременно разметить, и внутри зоны соблюдать правила поведения. Первостепенное значение имеют свойства объектов антистатической зоне и "человеческий фактор".
НОРМАТИВЫ
Начальное представление о действующих международных нормативах в области антистатического оснащения можно получить из таблицы, которая частично извлечена из стандарта IEC61340-5-1. Для наиболее исчерпывающей и корректной трактовки приведенных в ней значений параметров необходимо иметь в виду условия тестирования, которым в стандарте посвящен целый раздел. С учетом коммерческого распространения стандарта, в рамках данной брошюры мы не можем ставить такую задачу, да и рамки брошюры пришлось бы раздвигать до размера внушительного книжного тома.
Организационные аспекты
Человек — критическое звено любой системы защиты: его некомпетентное или халатное отношение к делу может свести на нет любые инвестиции в техническое оснащение. Как минимизировать влияние свободолюбия на технологический процесс? Просветительская работа с персоналом, ежедневный мониторинг и периодический аудит призваны вместе решать эту непростую задачу. Приводимый ниже обзор по материалам зарубежных источников поможет вам на начальном этапе формирования комплексной ESD-программы. Определяющим международным документом по данному направлению считается IEC61340-5-1 (в России над ним доминируют отраслевые стандарты, также доступные коммерчески). Усилия по обучению персонала базовым понятиям и нормам поведения приносят ощутимую отдачу через повышение культуры производства и снижение брака — как оперативно выявляемого, так и до поры скрытого в лабиринтах полупроводникового кристалла.
КТО ВИНОВАТ
Ответственность за соблюдение норм IEC61340-5-1 как слагаемого системы контроля качества ISO9000 лежит на высшем руководстве предприятия. Приказом руководителя назначается ESD-координатор, проводящий в жизнь комплекс работ по антистатической защите и напрямую подотчетный высшему руководству. В функции ESD-координатора входит:
— обеспечение персонала необходимой информацией об ESD-программе конкретного предприятия и применяемых положениях стандарта IEC61340-5-1;
— определение перечня необходимых технических средств ESD-оснащения;
— определение зон на предприятии, подлежащих ESD-защите;
— обучение персонала, контроль соответствия знаний и навыков по линии ESD;
— проверка соответствия технических средств и процедур утвержденным нормативам; — ведение регистрационных записей и отчетов по направлению ESD;
— принятие решений о методике и периодичности мониторинга и аудита.
Персонал предприятия, оперирующий с ESD-чувствительными компонентами, обязан неукоснительно знать и соблюдать правила обращения с ними, понимать свою ответственность и докладывать ESD- координатору о нарушениях функционирования технических средств или норм поведения в рабочей зоне.
ТРИ ПРАВИЛА АНТИСТАТИКИ
Человек является основным «генератором» статического заряда в рабочей зоне, поэтому индивидуальные средства ESD-защиты являются ключевым пунктом любой антистатической программы. Считается, что около 70% повреждений электронных компонентов статическим электричеством вызваны ненадежным заземлением персонала. Для обеспечения ESD-безопасности на рабочем месте и в производственных помещениях следует соблюдать три базовых правила:
1. Использовать только антистатические материалы и инструмент.
2. Обеспечить надежное заземление всех «заземляемых» объектов, с которых принципиально может стекать заряд через проводники.
3. Из рабочей зоны по возможности удалить диэлектрики (материалы, имеющие поверхностное сопротивление более 100 ГОм), заземление которых через проводник бесполезно для стекания заряда. При вынужденном присутствии таких объектов в рабочей зоне применяется локальная ионизация воздуха.
