Ochrana citlivých součástek a zařízení před škodlivými účinky elektrostatických jevů

Ochrana citlivých součástek a zařízení před škodlivými účinky elektrostatických jevů

Základní pojmy: Elektrostatický výboj přenos náboje mezi tělesy o různých elektrostatických potenciálech Součástka citlivá na elektrostatický výboj - součástka (diskrétní, integrovaný obvod) nebo sestava, která může být poškozena elektrostatickým výbojem, který se vyskytuje při běžné manipulaci, zkoušení nebo transportu

Účinky výbojů Okamžitá ztráta funkce součástky Průraz izolačních vrstev Vznik zkratů

Účinky výbojů Latentní porucha vznik slabého místa Změna parametrů součástky

Způsoby ochrany před ESD Zcela zabránit vzniku elektrostatických nábojů Zabránit vnesení elektrostatických nábojů do EPA Zajistit rozptýlení elektrostatického náboje, pokud již vznikl

Lze zabránit vzniku nábojů a výbojů dobře vodivým prostředím? Ano, ale

Musí být respektována: Bezpečnost osob (ohrožení života úrazem el. proudem vyhl. 50) Malé vybíjecí odpory pro nabité kondenzátory v součástkách veliké vybíjecí proudy (ka)

ESD ESDS Termíny a zkratky elektrostatický výboj součástka citlivá na elektrostatické výboje ESD vyhrazený prostor uzemňovací svorka prostoru EPA EPA EBP Elektrostaticky vodivý materiál Elektrostaticky ztrátový materiál Izolační materiál

Vznik elektrostatických nábojů Triboelektrickým nabíjením elektrický náboj je generován dotykem a následným oddělením dvou povrchů Velikost náboje je závislá na materiálu povrchů, rychlosti oddělování, vnějším prostředí (vlhkost, teplota)

Činnost při 25 ºC elektrostatické napětí 20 % RH 80% RH chůze po PVC podlahové krytině chůze po koberci ze syntetických vláken vyjímání dílů z výplně z pěnového PS vyjímání dílů z PE tašky posouvání PS boxu po koberci odtržení mylarové pásky s DPS sejmutí smrštitelné fólie s DPS podtlakové odsávání pájky ze spojů postřik sprejem 12 kv 35 kv 18 kv 20 kv 18 kv 12 kv 16 kv 8 kv 15 kv 250 V 1.5 kv 1.5 kv 600 V 1.5 kv 1.5 kv 3 kv 1 kv 5 kv

Napětí a energie nebezpečné elektronickým součástkám Napětí (V) Energie(mJ) součástka 30 0,2 MOS 100 0,2 MOSFET 380 0,7 bipolární 1000 0,4 TTL 300 2 Schottky dioda 300 2 planární dioda 300? tv rezistor

Náboj, kapacita, energie, napětí Q C W U C = ε ε 0 r S d Q = CU W = 1 CU 2 2

Model lidského těla - HBM Člověk je vlastně špatný kondenzátor

Model strojního zařízení - MM Stroj se obecně chová jako sériový kmitavý obvod (opakují se proudové špičky).

Model součástky - CDM Součástka je kondenzátor s téměř nulovým sériovým odporem proud je velký, puls strmý a krátký

Průběhy proudů při napětí 400 V :

Požadavky na předměty chránící před ESD Předmět Rezistance (Ω) Prac. povrch 10 k - 10 G Podlaha 0,75 M 1 G Sedadlo 0,75 M 10 G Oděv 0,75 M 1 T Kabel k náramku 0,75 M 5 M Nasazený náramek 0,75 M 35 M

Měření parametrů předmětů Rukavic, nástrojů

Měření parametrů předmětů Podlaha včetně obuvi

Kontrola při vstupu do EPA Na stejném přístroji lze kontrolovat i náramek

Prostor EPA Vyhrazený prostor ESD ve kterém lze manipulovat se součástkami ESDS s přijatelným rizikem poškození elektrostatickým výbojem nebo polem. Je vymezen a označen, s pravidly pro vstup a transport. Zvláštní podmínky pro stavbu a el. instalaci

Z bezpečnostních důvodů nejlepší napájení přes oddělovací transformátor Použití proudových chráničů - jmenovitý max. proud 0,5 ma, absolutní maximum 0,67 ma (obvyklá hodnota je 10 ma)!!!!! Jediný uzemňovací rozvod - obvykle shodný se síťovým ochranným uzemňovacím rozvodem. Pozor na smyčkové proudy v silovém rozvodu!

Zapojení v EPA

Dočasné pracoviště EPA

Manipulace s nechráněnými ESDS

Značky, nápisy, štítky Základní značka ESDS (min. délka strany 4 mm)

Označení prostoru EPA Varovný štítek ESDS

Hranice prostoru EPA Prostor EPA s vysokým napětím

Označení východu z EPA Štítek pro uzemňovací svorku EBP

Možnosti omezení vzniku elektrostatických nábojů Specifické předměty pracovní povrchy, podlahy, oděv, obuv, náramky, sedadla Relativní vlhkost vzduchu doporučená hodnota je 50 %, při poklesu na 20 % vzrostou povrchové odpory asi 100krát. Ionizátory vzduchu neutralizují náboj v případech, kdy nelze užít uzemnění

Technické standardy pro ESD ČSN EN 61340-5-1:2001 Elektrostatika Část 5-1: Ochrana elektronických součástek před elektrostatickými jevy Všeobecné požadavky ČSN EN 61340-5-2:2001 Elektrostatika Část 5-2: Ochrana elektronických součástek před elektrostatickými jevy Uživatelský návod

ČSN EN 61340-2-3:2001 Elektrostatika Část 2-3: Metody zkoušek pro stanovení rezistance a rezistivity tuhých rovinných materiálů používaných k zabránění akumulace elektrostatického náboje ČSN EN 61340-4-3:2002 Elektrostatika Část 4-3: Standardní zkušební metody pro specifické aplikace Obuv

ČSN EN 61340-2-1:2003 Elektrostatika Část 2-1: Metody měření Schopnost materiálů a výrobků odvádět elektrostatický náboj ČSN EN 61340-3-1:2003 Elektrostatika Část 3-1: Metody simulace elektrostatických jevů Model lidského těla (HBM) Zkoušení součástek ČSN EN 61340-3-2:2003 Elektrostatika Část 3-2: Metody simulace elektrostatických jevů Strojový model (MM) Zkoušení součástek