Программа ESD-контроля и современные стандарты ESD-защиты

Дмитрий Трегубов

Любой современный человек пользуется в повседневной жизни изделиями, содержащими
электронные компоненты. Комфортно, когда вы обладаете легким, плоским и небольшим по
размерам устройством. Однако у миниатюризации
есть и обратная сторона. Чем меньше наши электронные помощники, тем миниатюрнее электронные
компоненты, на которых они реализованы. В свою
очередь, чем меньше компоненты, тем чувствительнее они к разрядам статического электричества.

Поэтому все современные предприятия, контролирующие качество своей продукции и осуществляющие изготовление, технологическую обработку,
монтаж, упаковку, маркировку, обслуживание, тестирование, транспортировку или другие действия
с электрическими и электронными компонентами,
узлами и оборудованием, восприимчивым к воздействию электростатических разрядов, используют
в своей практике стандарты по защите от ESD-повреждений. Система мер по защите от разрядов статического электричества называется программой
ESD-контроля (ESD Control Program).

Программа ESD-контроля состоит из нескольких
элементов — административных, затрагивающих
организационные аспекты, и технических, касающихся средств ESD-защиты. Предприятия с внедренной программой ESD-контроля используют не только оборудование антистатической защиты, технологии и материалы, предусматривающие соблюдение
защитных мер от воздействия ESD на протяжении
всего производственного цикла, но и целый комплекс
административных мероприятий — разного рода
внутренние инструкции, журналы периодического
мониторинга и проверок соответствия.

Рассмотрим, как может влиять наличие или отсутствие программы ESD-контроля на работу предприятия. Например, вы получаете ESD-чувствительные
компоненты от поставщика, используете их в производстве своих изделий и обнаруживаете неисправность, которая обусловлена выходом из строя именно этих компонентов. Надо отметить, что сегодня
большинство современных электронных компонентов выпускаются за рубежом. И производители иностранной элементной базы опираются именно на
международные стандарты защиты от ESD. Вы начинаете предъявлять свои претензии к поставщику,
который отвечает таким образом: «Мы поставляем
вам ESD-чувствительные компоненты, которые требуют соответствующей защиты. Каким образом у вас
реализована ESD-защита наших компонентов? Чем
вы подтвердите наличие программы ESD-контроля
на вашем предприятии?» При отсутствии программы ESD-контроля трудно будет обосновать претензии к качеству поставляемой продукции, особенно
предъявленные компании-монополисту.

Кроме того, все мы знакомы с таким мероприятием, как тендер. При этом компания рассматривает не
только финансовые аспекты предложений, но и обращает внимание на реализацию программы управления качеством. К слову сказать, в электронной промышленности программа ESD-контроля является неотъемлемой частью системы управления качеством.
У зарубежной фирмы в предложении обязательно
присутствует строчка о наличии программы ESD-контроля как конкурентное преимущество. Всерьез
может рассчитывать на выход на зарубежные рынки только та компания, которая обладает действующей программой ESD-контроля.

Точка отсчета, или Что такое
современные стандарты по защите от ESD

Чтобы понять, как, куда и в каком направлении
необходимо двигаться для решения проблем со статическим электричеством на вашем предприятии,
потребуется система координат. Такой системой координат в области ESD-защиты являются четкие правила и рекомендации, оформленные в единый рекомендательный документ — стандарт. К сожалению,
разрозненные отечественные стандарты в этой области не всегда соответствуют современному уровню развития электронных компонентов. Например,
ГОСТ 12.4.124-83 «Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования»
распространяется на средства коллективной защиты
и средства индивидуальной защиты, работающие от
опасного и вредного воздействия статического электричества.

В то же время, известно, что за рубежом созданы, успешно применяются и постоянно совершенствуются стандарты по защите от разрядов статического электричества. Бóльшая
часть семейства этих стандартов предназначена для компаний, специализирующихся на
ESD-защите, и описывает стандартные методы тестирования защитных устройств и оборудования. Однако среди них есть два стандарта, которые отвечают на вечные наши вопросы «Кто виноват?» и «Что делать?». Это
стандарты IEC (МЭК) 61340-5-1 и 61340-5-2
«Электростатика. Раздел 5-1: защита электронных устройств от электростатики».

Данные стандарты раскрывают требования
к программе ESD-контроля, необходимые для
подготовки ее к работе с ESD-чувствительными изделиями (ESDS) на базе исторического
опыта, причем как коммерческих, так и военных организаций. Цель данного стандарта — сформулировать административные и технические требования для учреждения, выполнения и поддержания программы контроля ESD.
Стандарт состоит из двух самостоятельных частей:

1. IEC 61340-5-1 «Электростатика. Раздел 5-1:
   защита электронных устройств от электростатики. Основные положения». Этот стандарт формулирует требования, предъявляемые к программе контроля ESD, и включает в себя следующие разделы:

Общие положения:

• Требования к программе контроля ESD.
• ESD-координатор.
• Настройка.

Административные требования к программе контроля ESD:

• План программы контроля ESD.
• План обучения.
• План проверки соответствия.

Технические требования к плану программы контроля ESD:

• Системы заземления/выравнивания потенциала.
• Заземление персонала.
• Защищенные от ESD зоны.
• Упаковка.
• Маркировка.

2. IEC 61340-5-2. «Электростатика. Раздел 5-2:
   защита электронных устройств от электростатики. Руководство пользователя». Этот
   стандарт используется в качестве практического руководства по выполнению стандарта IEC 61340-5-1. В нем подробнее раскрыты разделы, приведенные в пункте 1, но с акцентом на практику.

Например, элементы контроля ESD подразделяются на:

• рабочие поверхности;
• браслеты;
• напольные покрытия;
• обувь;
• стулья;
• ионизацию;
• одежду;
• стеллажи и полки для хранения;
• мобильное оборудование.

Каждый из них достаточно подробно описан для практической реализации на предприятии. Конечно, можно подумать, что браслет
трудно подключить неправильно, вроде бы
способ подключения тривиален и очевиден.
Однако при проверке предприятий с программой ESD-контроля нередко встречались странные, а иногда и вовсе нелепые (рис. 1) способы подключения браслетов.

Рис. 1. Неправильное использование браслета

Стандарты ESD-защиты
в России и за рубежом

Исторически складывается так, что многие
страны сначала используют более удачные инженерные разработки других государств, а уже
потом выходят на иной, более совершенный
уровень, создавая отечественные школы инженерной мысли. Например, немецкие ракетные технологии времен Второй мировой войны дали дополнительный импульс для развития космической техники и в СССР, и в США.
Несмотря на наличие некоторых отечественных стандартов в области защиты от ESD,
международные стандарты МЭК 61340-5-1/2
подробнее и качественнее описывают как административные, так и технические элементы
программы ESD-защиты. Например, элементы защиты продекларированы в некоторых
отечественных стандартах, но неясно, каким
образом корректно использовать данные элементы на практике, рабочие столы с какими
именно параметрами должны быть в помещениях, защищенных от ESD, как и в какую точку необходимо подключить заземляющие провода от столешницы и полки, заземлять ли
коврик отдельным заземляющим проводом
и куда подключать его и т. п. Словом, пока мы
«догоняем».

Как правило, международные стандарты
имеют приоритет над национальными и применяются при аккредитации предприятий, сертификации продукции, ее экспорте, допуске
предприятий для участия в конкурсе на получение заказа и т. д. Тем не менее, в России ряд
компаний планирует в ближайшие годы реализовать современные требования стандартов
IEC по антистатической защите на основе разработки и внедрения соответствующих национальных стандартов системы ГОСТ Р.
Обычно такой новый внутренний стандарт содержит аутентичный текст международного
стандарта с некоторыми дополнительными
требованиями.

Для предприятий, работающих с ESD-чувствительными компонентами, мероприятия
программы ESD-контроля, базирующиеся на
вышеупомянутых стандартах, отлично интегрируются в систему менеджмента качества,
в свою очередь опирающуюся на стандарт ISO
9000 или ГОСТ Р ИСО 9000. Согласно стандартам для СМК предприятие постоянно отслеживает качество продукции по определенным
показателям и стремится к определенным показателям, обозначенным как Targets — цели.
Работа системы ESD-защиты может быть индицирована не только техническими, но и административными показателями. Например,
количество рабочих мест, полностью соответствующих требованиям стандартов, или число сотрудников, успешно прошедших обучение в этом году.

Ни для кого уже не секрет, что в наше время
во всех современных зарубежных компаниях,
работающих с изделиями и компонентами
электронной техники, стандарты IEC 61340-5
являются настольной книгой для сотрудника,
отвечающего за ESD-защиту предприятия — ESD-координатора. Считается, что данные
стандарты коммерчески доступны. Однако,
общаясь с заинтересованными специалистами на российских предприятиях с внедренной программой ESD-контроля, наиболее вероятным способом получения стандартов является передача по-дружески зарубежной
компанией-партнером бумажной версии, причем далеко не свежей. Например, на одном из
предприятий ESD-координатор опирался в своей работе на версию стандарта от 2003 года.
За это время в данный документ внесли немало важных исправлений и дополнений, а некоторые части убрали совсем. При отсутствии
соответствующего стандарта типа ГОСТ Р, аналогичного IEC 61340-5-1/2, взаимодействие
с компанией, обладающей актуальной информацией относительно международных стандартов, является единственным залогом успеха
и эффективности программы ESD-контроля.
В качестве примера взаимодействия с программой можно назвать проверки соответствия различных элементов ESD-защиты требованиям
международных стандартов IEC 61340-5-1/2.
Рассмотрим один из видов таких проверок более подробно.

Измерение параметров ESD
покрытия пола

Проводящие и снимающие статический заряд полы — один из основных и важнейших
элементов в строительстве и функционировании производственных зон, защищенных
от статического электричества — Electrostatic
Protected Area (EPA).

В настоящее время на рынке активно предлагаются антистатические покрытия пола. Как
правило, ESD-защитные характеристики достигаются путем добавления проводящих компонентов в обычное коммерческое или промышленное покрытие. В этом случае важно четко
соблюдать технологию, так как довольно часто нерадивые исполнители смешивают обычные и проводящие компоненты не в правильной пропорции, необходимой для ESD-свойств
покрытия пола. Предлагая «настоящее» антистатическое покрытие, компании-подрядчики
нередко подтверждают ESD-защитные свойства сомнительного вида сопроводительной документацией либо просто на словах.

Если ваша компания планирует применить
ESD-покрытие пола на значительной площади, очевидно, что необходимо быть полностью
уверенным в правильном выборе. Это тем более актуально, если на ESD-покрытии пола
впоследствии будет установлено сложное оборудование, например производственные линии, конвейеры, установщики компонентов
и т. п.

Рис. 2. Один из профессиональных приборов
для измерения поверхностного
сопротивления покрытия

Для подтверждения ESD-защитных свойств
выбранного вами покрытия необходимо провести комплекс специальных измерений. Вопервых, для получения достоверных измерений необходимы соответствующие приборы
(рис. 2). Во-вторых, надо знать, какие именно
характеристики, подтверждающие антистатические свойства, нужно измерить. Чтобы правильно пользоваться измерительным оборудованием, необходимы специальные знания
и сертификат. После проведения вышеупомянутых измерений ESD-характеристик покрытия пола сторонней, независимой от поставщика покрытия компанией вы получите:

• подробный протокол измерений в соответствии со стандартами IEC 61340-4-1,
  IEC 61340-4-5;
• результаты измерений, характеризующие
  антистатическое покрытие пола;
• заключение о соответствии стандартам
  IEC 61340-5-1 и IEC 61340-5-2;
• уверенность в завтрашнем дне относительно выбранного вами покрытия пола.

Кто сейчас применяет программу
ESD-контроля в соответствии
со стандартами IEC 61340-5-1/2?

Отрадно отметить, что многие отечественные компании, работающие с электроникой
или ее компонентами, с успехом применяют
программы ESD-защиты, основанные на рекомендациях международных стандартов
IEC 61340-5-1/2. Если быть объективным, то следует сказать, что часто причинами, побуждающими предприятия делать это, являются, например, формат совместной с зарубежными инвесторами собственности или управление
предприятием международной компанией.

Предприятия, предоставляющие свои услуги в контрактном производстве, без наличия
программы ESD-контроля в принципе не могут поставлять свою продукцию на мировой
рынок. Ни один из обладателей известных мировых брендов даже не будет рассматривать
возможность сотрудничества с компанией,
не имеющей такой программы.

Производители, например, аэрокосмической или автомобильной отраслей промышленного производства, для которых надежность — это один из важнейших критериев
качества выпускаемой продукции, просто не
могут игнорировать отсутствие программы
ESD-защиты у поставщика электронных устройств. Действующая программа ESD-защиты позволяет значительно, а в некоторых случаях — в несколько раз, снизить уровень брака. Тем более актуальна защита от ESD для
производителей микроэлектронных и полупроводниковых изделий, оперирующих сегодня нанометрами.

Выводы

Современным высокотехнологичным компаниям, обладающим сертификацией на основе международных стандартов IEC 61340-5-1
и IEC 61340-5-2, значительно легче найти новых и закрепить отношения с существующи-
ми партнерами, особенно на международном
уровне, обеспечить лояльность клиентов, повысить капитализацию бренда. Такую сертификацию можно с пользой интегрировать
в систему менеджмента качества как один из
действительно работающих механизмов контроля качества продукции. При отсутствии
программы ESD-контроля компанию преследуют странные «плавающие» отказы электронных изделий, нематериальные потери в виде
возникновения недоверия к ее продукции, отток потребителей к конкурентам, сбои в планировании и снижение выручки.

Реализовать технические элементы программы ESD-защиты, на первый взгляд, несложно.
Однако на практике схемы подключения устройств и правила их эффективного использования часто не реализуются корректно с точки
зрения соответствия стандарту. Что же говорить об административных элементах, про которые в стандарте говорится весьма туманно!
Создать, что называется, с «нуля» систему документации корректной и эффективной программы ESD-защиты весьма проблематично.

Для решения этих задач зачастую целесообразно привлекать внешнюю компанию. Именно такой российской компанией является «ESD
Эксперт». Сотрудники компании сертифицированы на проведение ESD-аудитов, ESD-тренингов, консультаций по организации помещений, защищенных от разрядов статического электричества EPA, и измерений характеристик
антистатических покрытий пола. Специалисты
компании накопили значительный опыт внедрения новых и корректировки существующих
ESD-программ на предприятиях различных отраслей промышленности.