ГОСТ IEC TR 61340-5-2-2021 Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Руководство по применению

Введение

В настоящем стандарте содержатся указания по разработке, выполнению и осуществлению мониторинга процесса управления электростатической обстановкой на предприятии - программой ЭСР-управления - в соответствии с IEC 61340-5-1.

Данное руководство предназначено для производств, занимающихся изготовлением, обработкой, сборкой, установкой, упаковкой, маркировкой, обслуживанием, испытанием, проверкой или какой-либо другой обработкой электрических или электронных деталей, узлов и оборудования, чувствительных к повреждениям, вызываемым электростатическими разрядами (ЭСР) с напряжением большим или равным 100 В - в соответствии с моделью человеческого тела (МЧТ), 200 В - в соответствии с моделью заряженного устройства (МЗУ) или 35 В для обособленных проводников. Обособленные проводники ранее назывались механической моделью (ММ). Испытания по механической модели для подтверждения соответствия компонентов больше не требуются, используются только МЧТ и МЗУ. ММ используются в данном стандарте только применительно к описанию взаимодействия с обособленными проводниками. Указанные выше три уровня ЭСР были выделены в IEC 61340-5-1 как исходные уровни чувствительности компонентов, так как значительное большинство чувствительных к ЭСР изделий на рынке имеют уровни чувствительности выше, чем 100 В МЧТ, 200 В МЗУ и 35 В при воздействии обособленных проводников. При использовании чувствительных к ЭСР компонентов (ЧЭСР-компонентов) с чувствительностью меньше, чем данные значения, может быть внедрен дополнительный контроль или могут быть использованы соответствующие элементы технического контроля.

Пределы, устанавливаемые для каждого из элементов ЭСР-управления, определяются программой ЭСР-управления, разработанной для устройств, выдерживающих 100 В МЧТ, 200 В МЗУ и 35 В при воздействии обособленных проводников. Значение 100 В применяют на основании максимальных уровней напряжения, получаемых на отдельном элементе при его заземлении с применением методик, принятых в электронной промышленности и изложенных в IEC 61340-5-1.

Для производств, где возможен риск повреждения в соответствии с МЗУ, IEC 61340-5-1 устанавливает требования по использованию диэлектриков на участке, защищенном от электростатического разряда (УЗЭ), основываясь на максимальных пределах значений напряженности электростатического поля.

Формирование электростатических зарядов происходит при физическом контакте, разделении или трении материалов, потоков твердых частиц, жидкостей или насыщенных взвесями газов. Наиболее распространенными источниками ЭСР являются: несущий электростатический заряд персонал, проводники, полимерные материалы и технологическое оборудование. ЭСР может привести к повреждению, если:

- человек или объект, несущий электростатический заряд, вступает в контакт с ЧЭСР-компонентом;

- ЧЭСР-компонент вступает в контакт с сильно проводящей поверхностью, находясь под воздействием электростатического поля;

- ЧЭСР-компонент, несущий электростатический заряд, вступает в контакт с проводящей поверхностью, имеющей иной электрический потенциал.

Примерами ЧЭСР-компонентов являются микросхемы, дискретные полупроводниковые приборы, толстопленочные и тонкопленочные резисторы, гибридные устройства, печатные платы и пьезоэлектрические кристаллы. Допускается определять чувствительность компонентов и устройств, воздействуя на них моделируемыми ЭСР. Пороговое напряжение ЭСР, определяемое испытанием с использованием моделируемых электростатических явлений, не обязательно должно соответствовать пороговому напряжению ЭСР в реальных условиях. Однако испытания используются для составления базы данных сравнительной чувствительности компонентов аналогичного типа разных изготовителей. Для определения чувствительности используются три модели ЭСР: МЧТ, ММ и МЗУ. В существующей практике компоненты испытываются с помощью МЧТ и МЗУ.

Общие принципы, описанные в IEC 61340-5-1, применяются не только к ЧЭСР-компонентам, c уровнем чувствительности, описанным в IEC 61340-5-1 (например: 100 В по МЧТ). Для производств, где применяются ЧЭСР-компоненты, выдерживающие большие или меньшие уровни напряжения, установленные в IEC 61340-5-1, также могут применяться основные принципы IEC 61340-5-1. Организация может изменить пределы, указанные в IEC 61340-5-1:2016, таблицах 2-4. В программной документации указывают наибольший уровень чувствительности, который может быть получен, и, если разница между ними установлена в IEC 61340-5-1, в документы программы могут быть включены соответствующие отклонения предельных значений от установленных в IEC 61340-5-1.

Фундаментальные принципы ЭСР-управления, основанные на IEC 61340-5-1:

а) Избегать передачи заряда от любых заряженных токопроводящих объектов (персонал, оборудование) на изделие.

Это обеспечивается связью или электрическим соединением всех проводников, находящихся поблизости, включая персонал, с защитным заземлением или специально устроенным заземлением (как это делается на борту корабля или самолета). Такое устройство формирует эквипотенциальное равновесие между всеми проводящими объектами и персоналом. Электростатическая защита может поддерживаться при разности потенциалов, отличной от "нулевого" потенциала напряжения земли, поскольку все проводящие объекты в системе имеют одинаковый потенциал;

б) Избегать передачи разряда от любых заряженных ЧЭСР-компонентов (передача заряда может произойти в результате прямого контакта и разъединения или быть вызвана воздействием поля).

Диэлектрики не теряют свой электростатический заряд при контакте с землей. Предпочтительно, чтобы диэлектрики не находились близко к ЧЭСР-компонентам. Некоторые диэлектрики являются неотъемлемой частью процесса или изделия и не могут быть удалены на достаточное расстояние от ЧЭСР-компонента. Ионизация или другие ослабляющие методы обеспечивают нейтрализацию зарядов диэлектриков (примерами диэлектриков являются материалы схемных плат и упаковки некоторых изделий). Оценка ЭСР-опасности, формируемой электростатическими зарядами на необходимых на рабочем месте диэлектриках, должна гарантировать, что предпринимаются ослабляющие меры в соответствии с имеющимся риском;

в) Непосредственно за пределами УЗЭ, часто невозможно контролировать перечисленные выше явления, поэтому требуется защитная упаковка. Защита от ЭСР может достигаться помещением ЧЭСР-компонентов в антистатические материалы, тип которых зависит от ситуации и назначения. Антистатические рассеивающие материалы могут обеспечивать адекватную защиту внутри УЗЭ. За пределами УЗЭ рекомендуется использовать экранирующие статические разряды материалы. Несмотря на то, что такие материалы не обсуждаются в данном стандарте, следует понимать различия в их применении.

Каждая организация использует различные методы и комбинации, предотвращающие ЭСР для оптимизации программы ЭСР-управления. Необходимо, чтобы эти измерения были разделены, основаны на технической необходимости и тщательно документированы в плане выполнения программы ЭСР-управления.

Обучение также является существенной частью для повышения осведомленности и понимания вопросов контроля электростатической обстановки. Необученный персонал является источником наибольшего риска возникновения ЭСР (ЭСР-риска). После обучения они становятся активными участниками работ по защите от ЭСР.

Регулярная проверка соответствия необходима для подтверждения того, что оборудование остается эффективным и программа ЭСР-управления применяется в соответствии с планом выполнения программы ЭСР-управления.