Защита от ESD(Статического напряжения)
Все хорошо знакомы с электростатическим разрядом ESD (electrostatic discharge). Электростатический разряд иногда доставляет нам неприятные ощу*щения, но несет смертельную опасность для современных полупроводниковых приборов и компонентов. Современный уровень развития микроэлектроники до*стиг невероятной плотности активных элементов в кристалле. Так, современные процессоры Intel® Pentium® содержат более 200 000 000 транзисторов.
При такой высокой степени интеграции современные компоненты и электронные устройства становятся очень чувствительными к электростатическим разрядам. Как признано ведущими производителями микроэлектроники, ежегодно теряются миллионы долларов из-за недостаточного соблюдения мер предосторожности от воздействия статического электричества. Известен факт, что после внедрения на производстве программы по ESD-защите и контролю, ведущие производители телекоммуникационного оборудования снизили потери от брака в два раза! К сожалению, приходится отметить, что многие отечественные производители микроэлектронных устройств, сервисные службы по обслуживанию телекоммуникационных систем и т. д. не применяют мер защиты от ESD в процессе работы. На первый взгляд кажется, что при прикосновении к электронной плате ничего не происходит, но рука человека может представлять смертельную опасность для микросхемы.
Человек, идущий по ковру, способен генерировать на теле 15 000 В!
При этом разряда, который возникает при напряжении менее 3500 В, человек вообще не ощущает. Для современных микросхем потенциал в 30 В является смертельным.
Часто пробой тока разряда не приводит к мгновенному выходу из строя электронного устройства, но по истечении некоторого времени устройство неожиданно выходит из строя. Это говорит о том, что в результате разряда произошло частичное разрушение тончайшего проводника в микросхеме. Вероятность ее выхода из строя в ближайшем будущем резко возрастает. Все это приводит к дополнительным материальным затратам на устранение неисправности, брака, гарантийный ремонт и, в конечном итоге, непременно скажется на товарной марке производителя.
Что же представляет собой современное производство, оборудованное средствами ESD защиты?
Это современное оборудование, технологии, материалы, комплектующие и, без сомнения, соблюдение мер по антистатической защите на протяжении всего производственного цикла от доставки комплектующих до отправки готовых изделий. Нарушение цепочки в каком-либо месте делает бессмысленным все затраты на обеспечение ESD защиты.
Не экономьте на качестве!
Схема типовой рабочей зоны, защищенной от статического электричества.
Схема ESD зоны
1. Предупреждающая табличка о входе в ЕРА.
2. Предупреждающая табличка о нахождении в ЕРА.
3. Предупреждающая табличка о выходе из ЕРА.
4. Контролируемый доступ в ЕРА.
5. Обувь-браслет-тестер у входа в ЕРА.
6. Пластина для тестирования одного ботинка.
7. Протокол тестирования обуви и браслетов.
8. ESD-пол, соединенный с ESD-землей.
9. Провод заземления поверхностей рабочих столов.
10. Провод заземления поверхностей полок.
11. Браслет с проводом, подключённым к заземляющей колодке.
12. Жало паяльника, присоединенное непосредственно к ESD-земле.
13. Соединительная колодка для заземляющих проводов и ESD-земли.
14. Соединение ESD-земли с защитным заземлением. 15. Полупроводящие, заземлённые ящики для хранения.
16. Полупроводящие перчатки для работ с электронным оборудованием.
17. Пневматический пистолет с ионизатором.
18. ESD-ручные инструменты.
19. Полупроводящие и заземлённые рабочие поверхности микроскопа и других приборов.
20. ESD-скоросшиватели для документации.
21. Диссипативная пластиковая папка для бумаг.
22. ESD-рабочий стул.
23. Полупроводящая обувь.
24. Полупроводящие или диссипативные брюки.
25. Полупроводящая рабочая одежда.
26. Тележка с проводящими колёсами и полупроводящими полками.
27. Стеллаж для хранения с полупроводящими и заземлёнными полками.
28. Гигрометр.
29. Вентилятор-ионизатор.
Термины и сокращения
ESD (electrostatic discharge) разряд статического электричестваЕРА (ESD protected area) ESD-защищенная зона
electrostatic conductive материал с поверхностным сопротивлением в диапазоне от 100 Ом до 10 кОм, понимаемый применительно к ESD как проводящий (электропроводный, токопроводящий)
electrostatic dissipative материал с поверхностным сопротивлением в диапазоне от 10 кОм до 100 ГОм, называемый по термино¬логии ESD рассеивающим
insulator материал с поверхностным сопротивлением выше 100 ГОм, называемый изолятором или диэлектриком
СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ НАЗЫВАЕТСЯ АНТИСТАТИЧЕСКИМ (ESD-APPROVED), ЕСЛИ ОНО ЗАЩИЩАЕТ ОТ:
• неконтролируемого непосредственного разряда любого заряженного объекта через защищаемый;
• неконтролируемого непосредственного заряда или разряда самого защищаемого объекта;
• неконтролируемого трибоэлектрического или индукционного заряда защищаемого объекта.
Внутри защищенной зоны не должно быть разностей потенциалов более 100 В/см.
Рекомендуемые международные стандарты:
international electrotechnical commission - IECIEC 61340-5-1 Электростатика. Раздел 5-1: Защита электронных устройств от электростатики. Основные требования. (1998-12)
IEC 61340-5-2 Электростатика. Раздел 5-2: Защита электронных устройств от электростатики. Руководство пользователя. (1999-02)
IEC 61340-4-1 Электростатика. Раздел 4-1: Стандартные методы тестирования для специальных применений Секция 1: Электростатические характеристики напольных покрытий и системы полов. (1999-02)
IEC 61340-4-3 Электростатика. Раздел 4-3: Стандартные методы тестирования для специальных применений - обувь. (1999-02)
IEC 61340-4-5/CDV Электростатика. Раздел 4-5: Стандартные методы тестирования для специальных применений - метод, характеризующий степень защиты обуви в зависимости от вида.
IEC 61340-2-1 Электростатика. Раздел 2-1: Методы измерений - способность материалов изделий рассеивать статические заряды. (2002-06)
IEC 61340-2-3 Электростатика. Раздел 2-3: Методы тестирования для определения сопротивления и удельного сопротивления плоских твердых материалов, не накапливающих статические заряды. (2000-03)
IEC 61340-3-1 Электростатика. Раздел 3-1: Методы моделирования электростатических явлений - Модель человеческого тела - Тестирование компонентов. (2002-03)
IEC 61340-3-2 Электростатика. Раздел 3-2: Методы моделирования электростатических явлений - Модель машины -Тестирование компонентов. (2002-03)
ANSI/ESD S20.20-1999 Ассоциация ESD стандартов по развитию программ контроля электростатического разряда: защита электрических и электронных частей, сборка и оборудование. (1999-08)
Символика
Согласно стандарту IEC60417 черным треугольником с желтой перечеркнутой кистью руки обозначаются объекты, чувствительные к воздействию разряда статического электричества. Этот же символ используется в качестве предупреждающего знака на табличках и наклейках, имеющих желтое поле с черной линией по периметру и текстовую надпись, а также на маркерах границ зон антистатики (скотче и вывесках). Черным треугольником с неперечеркнутой рукой, заключенным тонкой линией сверху в полукруг, маркируются средства защиты от воздействия разрядов статического электричества (например, упаковочные пакеты).
