Skrytá hrozba pro elektronická zařízení: Proč je ESD nebezpečné a jak se před ním chránit

V elektronickém průmyslu, při servisu miniaturních a nízkopříkonových součástek a tam, kde je spolehlivost a konzistence výkonu produktů prvořadá, nelze hrozbu statické elektřiny podceňovat.

V elektronickém průmyslu, při servisu miniaturních a nízkopříkonových součástek a tam, kde je spolehlivost a konzistence výkonu produktů prvořadá, nelze hrozbu statické elektřiny podceňovat.

Elektrostatický výboj je neviditelná, ale všudypřítomná hrozba, která představuje vážné riziko pro elektroniku.

Elektronické součástky a sestavy jsou velmi citlivé na elektrostatické výboje, ke kterým může docházet během různých fází výroby, zpracování a přepravy. Tento typ poškození často zůstává nepovšimnut, dokud konečný produkt nepřestane správně fungovat. Proto by firmy, které manipulují s elektronikou, měly vytvořit prostory bezpečné pro elektrostatické výboje a proškolit zaměstnance ve správných technikách uzemnění.

Co je elektrostatický výboj

Pomoc! Elektrostatický výboj (ESD) – jev, ke kterému dochází, když elektrický náboj prochází mezi dvěma objekty s různými potenciály.

Jednou z hlavních příčin elektrostatického výboje je akumulace statické elektřiny. K přenosu elektrostatického náboje dochází spontánně. Náboj obvykle prochází jiskrou mezi dvěma tělesy s různými elektrostatickými potenciály, když se k sobě přibližují.

Akumulaci statického náboje na povrchu předmětů mohou usnadnit různé faktory: tření, teplo nebo záření. Když nahromaděný náboj dosáhne určité hranice, začne hledat způsoby, jak vyrovnat potenciál s okolními předměty, což vede k elektrostatickému výboji.

Jednoduchý příklad! K elektrostatickému výboji (ESD) může dojít, pokud chodíte po koberci v ponožkách a poté se dotknete kliky u dveří. To lze zhruba popsat následovně:

• muž v ponožkách – objekt A;
• koberec – objekt B;
• klika – objekt C.

Objekt A vezme elektron z objektu B. Tyto dodatečné elektrony dodají objektu A záporný náboj. Když se záporně nabitý objekt A dotkne kladně nabitého objektu C, elektrony „přeskočí“ z objektu A na objekt C.

Co může způsobit elektrostatickou výboj (ESD) v produkčním prostředí?

V produkčním prostředí může být ESD způsobeno několika faktory:

• přesun personálu;
• zpracování materiálů;
• nedostatek izolačních povrchů.

Ve výrobě může pracovník, který chodí po povrchu, nahromadit tisíce voltů statické elektřiny. Když se dotkne elektronické součástky, nahromaděný statický náboj se může okamžitě vybít a potenciálně ji zničit.

Jak elektrostatický výboj ovlivňuje elektroniku?

Elektrický výboj může poškodit zařízení citlivá na statickou elektřinu. V elektronice jsou zranitelnými součástkami integrované obvody. Ty mohou být snadno poškozeny náhlým průtokem elektřiny, ke kterému dochází během elektrostatického výboje.

S technologickým pokrokem se elektronika zmenšuje. Menší rozměry znamenají menší vnitřní součástky a tenčí ochranné vrstvy, které chrání vodivé cesty, jež jsou velmi citlivé a snadno se poškodí elektrostatickým výbojem (ESD). Pokud je součástka, která ovládá klíčové operace, vážně poškozena, zařízení může zcela přestat fungovat, což vede k nákladným opravám.

Jedním z nejzákeřnějších aspektů poškození ESD — jeho latentní účinek. Součást může být poškozena událostí ESD, ale nadále fungovat normálně (na první pohled) a o něco později selhat. Toto opožděné selhání může vést k neočekávaným poruchám, ztrátě dat a potenciálně vážným bezpečnostním rizikům. Latentní poškození je obzvláště obtížné diagnostikovat a opravit.

Je důležité zavést přísná opatření proti elektrostatickému výboji v celém výrobním prostředí.

Jaká opatření na ochranu proti elektrostatickému výboji (ESD) lze ve firmě uplatnit?

Klíčem k ochraně elektronických součástek před elektrostatickým výbojem je prevence. Bezpečnostní opatření přijatá k minimalizaci rizika ESD by měla poskytovat metodu pro uzemnění statické elektřiny, která se přirozeně hromadí v jakémkoli prostředí. Podlahy by měly být řádně uzemněny, aby se vytvořilo prostředí příznivé pro prevenci ESD. Personál by měl dodržovat přísná uzemňovací opatření – používat antistatické náramky nebo pásky na kotníky, speciální bezpečnostní obuv a antistatické laboratorní pláště.

Je také důležité mít na paměti, že některé tkaniny používané v oděvech jsou náchylné ke statické elektřině. Při práci s citlivými prvky je vhodné volit oblečení, které pomůže snížit pravděpodobnost akumulace statické elektřiny (tabulka 1).

Tabulka 1. Oděvní materiály, které by se měly a neměly používat

Nemělo by se používat

• syntetické tkaniny (polyester, nylon, viskóza). Tyto materiály špatně zadržují vlhkost a mohou snadno hromadit statický náboj;
• vlněné a fleecové tkaniny mohou kvůli svým izolačním vlastnostem generovat statickou elektřinu. Tření mezi těmito tkaninami nebo tření mezi těmito materiály a jinými povrchy může vést k hromadění statické elektřiny;
• hedvábí – přírodní tkanina s hladkým povrchem, která může vytvářet tření a vést k hromadění statického náboje.

Může použít

Oděvy vyrobené z přírodních vláken: len, bavlnaTyto materiály obecně lépe absorbují vlhkost a méně náchylné k vytváření statické elektřiny.

Je důležité, aby zaměstnanci měli bezpečnostní protokol, který podrobně popisuje, jak se uzemnit před prací s jakýmkoli typem elektroniky.

Stejně důležitým ochranným opatřením je balení. Aby se zabránilo poškození, měla by být elektronická zařízení skladována ve speciálním obalu označeném indikátory ESD.

Jaký obal použít

Pro skladování a přepravu elektronických součástek můžete použít antistatické sáčky (například polyethylenové sáčky ošetřené antistatickými přísadami), kartonové krabice s antistatickým povlakem, pouzdra a krabice ošetřené antistatickými směsmi a speciální pouzdra pro integrované obvody.

Každá vrstva obalu musí být označena tak, aby bylo zřejmé, že obsahuje součásti citlivé na statickou elektřinu.

Další možností je vytvoření oblasti chráněné před ESD, kde jsou elektrostatická pole a napětí pečlivě kontrolována a kterou lze využít při práci s citlivým zařízením. Chráněná oblast může zahrnovat jak jednotlivá pracovní místa, tak i celé výrobní závody.

Jak vytvořit oblast bezpečnou pro elektrostatický výboj:

• naneste na podlahu antistatický nátěr;
• používejte antistatické rohože;
• nainstalujte antistatické pracovní stoly;
• odstraňte z pracovních prostor vše, co může generovat statickou elektřinu;
• zařízení na výrobu energie správně skladujte;
• používejte antistatické obaly;
• pečlivě regulujte teplotu a vlhkost, abyste minimalizovali možnost hromadění statické elektřiny;
• Při práci s elektronikou noste uzemněné antistatické náramky;
• Nainstalujte ochranná opatření proti elektrostatickému výboji (ESD) v každém místě, kde může dojít ke kontaktu s osobou nebo jiným předmětem, včetně tlumičů ESD, filtrů ESD atd.

Správná příprava celého výrobního prostoru je nezbytná pro prevenci výbojů ESD a udržení bezpečného prostředí.

Jak vytvořit antistatické pracoviště

Pracovní prostor by měl být čistý, suchý a neměl by být pokrytý kobercem. Vyhněte se místům s vysokou vlhkostí, protože to může zvýšit riziko hromadění statické elektřiny. Používejte antistatický stůl. Položte antistatickou podložku. Měla by pokrývat celou oblast, kde budete pracovat s elektronickými součástkami. Používejte uzemňovací kabely, uzemňovací zásuvky a speciální uzemňovací body.

Pro udržení pracovního prostředí bezpečného z hlediska elektrostatického výboje (ESD) je nutné provádět pravidelné testy uzemnění ESD.

Co byste měli vědět o regulaci ESR

Výrobní proces každé společnosti je jedinečný. Je důležité promyslet soubor opatření, která minimalizují poškození výrobků citlivých na účinky elektrostatických výbojů – vyvinout program řízení ESD.

Program pro řízení ESR — je individuální základní dokument, který organizace zavádí při organizaci oběhu elektronických součástek citlivých na elektrostatický výboj.

Pro řádný vývoj a implementaci programu řízení ESR je nutné jmenovat koordinátora ESR. Ten je zodpovědný za organizaci a implementaci programu, včetně vývoje, dokumentace, udržování a ověřování souladu s předpisy. Koordinátorem může být buď samostatná jednotka, nebo specialista vykonávající kombinované funkce. Upozorňujeme, že tato pozice vyžaduje zvláštní kompetence. Naplánujte pro specialistu vhodné školení.

Viz též:

• Kde a jak propagovat produkty a služby v roce 2023: 15 trendů
• Je možné zaměstnat uchazeče o zaměstnání bez vojenských registračních dokladů?
• Co je ZOUIT: právní aspekty a zásadní reforma