Скрытая угроза для электронных устройств: чем опасен ESD и как от него защититься

В сфере производства электроники, обслуживания миниатюрных и маломощных компонентов, а также там, где надёжность и стабильность в поведении продукта имеет первостепенное значение, нельзя недооценивать угрозу статического электричества.

Электростатический разряд — невидимая, но всепроникающая угроза, представляющая серьёзную опасность для электроники.

Электронные компоненты и узлы очень чувствительны к электростатическим разрядам, которые могут возникать на различных этапах производства, обработки и доставки. Такой тип повреждения часто остаётся незамеченным до тех пор, пока конечный продукт не перестаёт работать правильно. Поэтому предприятиям, имеющим дело с электроникой, следует создавать защищённые от электрического разряда зоны и обучать сотрудников правильным методам заземления.

Начнём с основ.

Что такое электростатический разряд

Накоплению статического заряда на поверхности объектов могут способствовать различные факторы: трение, тепло или радиация. Когда накопленный заряд достигает определённого предела, он начинает искать способы выравнивания потенциала с окружающими объектами, что и приводит к электростатическому разряду.

Чем может быть вызван ESD в производственной среде

В производственной среде ESD может быть вызван несколькими факторами:

• перемещением персонала;
• обработкой материалов;
• отсутствием изолирующих поверхностей.

На производстве сотрудник, идущий по покрытию, может накопить тысячи вольт статического электричества. Когда он касается электронного компонента, накопленный статический заряд может мгновенно разрядиться, потенциально разрушая компонент.

Как электростатический разряд воздействует на электронику

Электрический разряд может повредить устройства, чувствительные к статическому электричеству. В электронике уязвимыми компонентами являются интегральные схемы. Их можно легко повредить внезапным потоком электричества, возникающим при ESD.

По мере развития технологий электроника становится миниатюрнее. Меньшие размеры предполагают меньшие внутренние компоненты и более тонкие защитные слои для сохранения токопроводящих путей, которые очень чувствительны и легко повреждаются ESD. При серьёзном повреждении компонента, управляющего ключевой операцией, устройство может полностью перестать функционировать, что обернётся дорогостоящим ремонтом.

Важно применять строгие меры контроля ESD во всей производственной среде.

Какие меры защиты от ESD можно применить в компании

Ключ к защите электронных компонентов от электростатического разряда – профилактика. Меры безопасности, принимаемые для минимизации риска ESD, должны обеспечивать метод заземления статического электричества, которое естественным образом накапливается в любой среде. Соответствующим образом необходимо заземлить полы, чтобы создать среду, способствующую предотвращению ESD. Персонал должен придерживаться строгих мер заземления — использовать ESD-браслеты или повязки на лодыжки, специальную защитную обувь и антистатические лабораторные халаты.

Также нужно иметь в виду, что склонностью к образованию статического электричества обладают некоторые ткани, из которых сшита одежда. При работе с чувствительными элементами стоит отдать предпочтение одежде, которая поможет снизить вероятность накопления статического электричества (таблица 1).

Таблица 1. Одежду из каких материалов стоит и не стоит использовать

Важно, чтобы у сотрудников был протокол безопасности, в котором подробно описывается, как заземляться перед работой с любым типом электроники.

Не менее важная мера защиты – упаковка. Чтобы предотвратить повреждения, электронное оборудование должно храниться в специальной упаковке, маркированной индикаторами ESD.

Ещё один вариант — создать защищённую от ESD зону, где тщательно контролируются электростатические поля и напряжения и которую можно использовать при работе с чувствительным оборудованием. Защищённая зона может охватывать как отдельные рабочие места, так и целые производственные цеха.

Как создать зону, защищённую от электростатического разряда:

• нанесите на пол ESD-покрытие;
• используйте антистатические коврики;
• установите антистатические рабочие столы;
• уберите с рабочих мест всё, что может генерировать статическое электричество;
• правильно храните электрогенерирующие устройства;
• используйте антистатическую упаковку;
• тщательно регулируйте температуру и влажность, чтобы свести к минимуму вероятность накопления статического электричества;
• при работе с электроникой надевайте заземлённые антистатические браслеты;
• установите меры защиты от электростатического разряда в каждой точке, где возможен контакт с человеком или другим объектом, включая подавители электростатического разряда, защитные фильтры и т. д.

Правильная подготовка всей производственной зоны имеет важное значение для предотвращения разрядов ESD и поддержания безопасной среды.

Для поддержания ESD-безопасного рабочего пространства необходимо проводить регулярное ESD-тестирование заземления.

Что стоит знать об ЭСР-управлении

Производственный процесс каждой компании уникален. Важно продумать комплекс мероприятий, которые минимизируют повреждение изделий, чувствительных к воздействию электростатических разрядов – разработать программу ЭСР-управления.

Программа ЭСР-управления — это индивидуальный основополагающий документ, внедряемый организацией при организации оборота электронной компонентной базы, чувствительной к электростатическому разряду.

Для правильного составления и выполнения программы ЭСР-управления нужно назначить ЭСР-координатора. Он отвечает за организацию и выполнение программы, включая разработку, документирование, поддержание и проверку соответствия. Координатор может быть как отдельной штатной единицей, так и специалистом, выполняющим функции по совмещению. Обратите внимание, что должность требует специальных компетенций. Запланируйте соответствующее обучение специалиста.