Неочевидные вопросы темы бережного оборота ЭКБ и антистатического оснащения (ESD)

Первым принципиальным моментом является обучение и аттестация персонала. Предприятие должно провести обучающие мероприятия, направленные на всестороннее понимание проблемы бережного оборота компонентов и риски, связанные с частичным и тотальным повреждением электронно-компонентной базы. В случае больших оборотов чувствительных к электростатическим явлениям компонентов старший ЭСР-координатор (ЭСР-координатор — лицо, ответственное за ЭСР-защиту) обязан обучить и аттестовать персонал предприятия, прежде чем допустить его к работе с ЭКБ (ГОСТ IEC TR 61340-5-2-2021 П. 5.2.2). При несоблюдении данного правила возникает ряд проблем.

Организационные проблемы

При подготовке и формализации внутренних документов, регламентов и рабочих инструкций должна проводиться оценка технологических процессов и оптимизация элементов ЭСР-защиты.

Немаловажным фактором здесь становится необходимость поддержки руководства организации и понимание рисков финансовых/репутационных потерь при неправильном использовании элементов ЭСР-защиты либо при их отсутствии. Цель ЭСР-защиты — создание условий для серийного производства качественного и конкурентоспособного изделия, поэтому необходимо соблюдение периодичности проведения аудитов и контрольно-измерительных мероприятий.

Оценка степени жесткости компонентов. Перед началом оснащения УЗЭ следует изучить компонентную базу и определить нижний предел чувствительности компонентов по отношению к напряжению. Данный параметр указывается в технической документации производителя или дистрибьютора. При невозможности определения степени жесткости следует относить ЭКБ к степени I чувствительностью 100 В по модели человеческого тела (МЧТ) и 200 В по модели заряженного устройства (МЗУ).

Пример

Тонкопленочные резисторы состоят из металлического слоя толщиной всего несколько сотен ангстрем. Это существенно ограничивает способность устройства противостоять энергии, которая проходит через него во время электростатического разряда, что делает его очень чувствительным к повреждению. Тонкопленочные резисторы зависят от энергии и могут испытывать изменения значений до 5% до того, как электростатический разряд приведет к разрыву «пленки».

Крайне трудно определить, с какой силой будет распространяться заряд и какие компоненты будут повреждены частично, а какие деградируют полностью. Причина — разные компоненты на интегральной схеме имеют разное пороговое напряжение. Разделить ЭКБ на группы можно по степени жесткости по отношению к напряжению (таблица).

Следует отметить, что существуют компоненты с порогом чувствительности до 8000 В. Биполярные транзисторы имеют напряжение 380–7000 В, а микро-BGA- и CSP-компоненты — 2000–8000 В.

Тело человека способно зарядиться до 15 000–20 000 В по МЧТ.

Степень оснащения и количество элементов ЭСР-защиты зависят от степени жесткости компонентов в обороте и климатической составляющей.

Оценка и выбор поставщиков антистатического оснащения

Прежде всего, на самом предприятии должен быть сотрудник, хорошо знающий методики входного контроля антистатических материалов. Наиболее часто встречающаяся ситуация — отсутствие базовых знаний как со стороны предприятия, так и со стороны поставщика.

Поэтому при организации ЭСР-защиты на предприятии необходимо обращать внимание на следующие аспекты:

• Соответствие уровня компетенции и информированности в вопросах подбора надлежащих материалов. Наличие возможности проконсультировать заказчика в случае возникновения вопросов внедрения ЭСР-защиты.
• Предоставление гарантий сохранения антистатических свойств материалов и элементов ЭСР-защиты.
• Наличие контроля соответствия материалов. Никто не застрахован от получения ESD-продукции, потерявшей проводящие свойства. Перед отправкой заказчику следует убедиться в том, что элементы ЭСР-защиты соответствуют заявленным нормативам проводимости, указанным в ГОСТ IEC 61340-5-1-2019 «Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Общие требования».

Формирование антистатической защиты системного уровня

В ходе оценки технологических процессов как на локальном уровне, так и на уровне предприятия неизбежно будет формироваться система ЭСР-защиты, включающая набор правил по бережному обороту ЭКБ, в том числе правила упаковки и транспортировки на территории предприятия и вне его; особенности индивидуального оснащения, элементы оснащения рабочих мест, рабочие инструкции для персонала и прочее (рисунок).

Рисунок. Элементы системы защиты УЗЭ:
1 — программа ЭСР-управления;
2 — ESD рабочие поверхности;
3 — ESD напольные покрытия;
4 — индивидуальная ЭСР-защита;
5 — системы хранения ESD;
6 — обслуживание УЗЭ (участок, защищенный от электростатических разрядов) и контроль. Работа с поставщиком

При правильном системном подходе к организации защиты от электростатических разрядов и прочих паразитных эффектов в итоге сформируется система ЭСР-защиты. Эффект от данной меры неизбежно выражается в повышении качества серийно выпускаемых электронных изделий, гарантии стабильного функционирования и повышении общей культуры производства организации.

Автор выражает благодарность Александре Давыгора за помощь в написании статьи.