Ochrana citlivých sou částek a za řízení před

škodlivými ú činky elektrostatických jev ů

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 izolačníchvrstevVznik zkratů

Účinky výbojůLatentní porucha – vznik „slabého“ místaZměna parametrů součástky

Způsoby ochrany před ESD

• Zcela zabránit vzniku elektrostatických nábojů

• Zabránit vnesení elektrostatických nábojůdo 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 nabitékondenzátory v součástkách –veliké vybíjecí proudy (kA)

Termíny a zkratky

• ESD elektrostatický výboj• ESDS součástka citlivá na

elektrostatické výboje• EPA ESD vyhrazený prostor• EBP uzemňovací svorka prostoru EPA• 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)

5 kV15 kVpost řik sprejem

1 kV8 kVpodtlakové odsávání pájky ze spoj ů

3 kV16 kVsejmutí smrštitelné fólie s DPS

1.5 kV12 kVodtr žení mylarové pásky s DPS

1.5 kV18 kVposouvání PS boxu po koberci

600 V20 kVvyjímání díl ů z PE tašky

1.5 kV18 kVvyjímání díl ů z výpln ě z pěnového PS

1.5 kV35 kVchůze po koberci ze syntetických vláken

250 V12 kVchůze po PVC podlahové krytin ě

80% RH20 % RH

elektrostatické nap ětíČinnost p ři 25 ºC

Napětí a energie nebezpe čnéelektronickým sou částkám

Napětí (V) Energie(mJ) součástka30 0,2 MOS100 0,2 MOSFET380 0,7 bipolární1000 0,4 TTL300 2 Schottky dioda300 2 planární dioda300 ? tv rezistor

Náboj, kapacita, energie, nap ětíQ C W U

CUQ =

2

2

1CUW =

d

SC rεε 0=

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 p ředměty chránícípřed ESD

Předmět Rezistance ( Ω)Prac. povrch 10 k - 10 GPodlaha 0,75 M – 1 GSedadlo 0,75 M – 10 G

Oděv 0,75 M – 1 TKabel 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 lzekontrolovat i náramek

Prostor EPA

• Vyhrazený prostor ESDve kterém lze manipulovat se součástkami ESDS s přijatelným rizikem poškozeníelektrostatickým výbojem nebo polem.

Je vymezen a označen, s pravidly pro vstup a transport.

Zvláštní podmínky pro stavbu a el. instalaci

• Z bezpečnostních důvodů nejlepšínapájení 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 pracovišt ěEPA

Manipulaces nechráněnýmiESDS

Značky, nápisy, štítky

Základní zna čka ESDS(min. délka strany 4 mm)

Varovný štítek ESDS

Označeníprostoru EPA

Hranice prostoru EPA

Prostor EPA

s vysokým napětím

Označenívýchodu z EPA

Štítek pro uzemňovacísvorku EBP

Možnosti omezení vzniku elektrostatických náboj ů

• Specifické předměty – pracovní povrchy, podlahy, oděv, obuv, náramky, sedadla …

• Relativní vlhkost vzduchu – doporučenáhodnota 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 61340-5-1:2001Elektrostatika – Část 5-1: Ochrana elektronických součástek před elektrostatickými jevy – Všeobecnépožadavky

ČSN EN 61340-5-2:2001Elektrostatika – Část 5-2: Ochrana elektronických součástek před elektrostatickými jevy – Uživatelský návod

ČSN EN 61340-2-3:2001Elektrostatika – Část 2-3: Metody zkoušek pro stanovení rezistance a rezistivity tuhých rovinných materiálů používaných k zabráněníakumulace elektrostatického náboje

ČSN EN 61340-4-3:2002Elektrostatika – Část 4-3: Standardní zkušebnímetody pro specifické aplikace – Obuv

ČSN EN 61340-2-1:2003Elektrostatika – Část 2-1: Metody měření –Schopnost materiálů a výrobků odvádět elektrostatický náboj

ČSN EN 61340-3-1:2003Elektrostatika – Část 3-1: Metody simulace elektrostatických jevů – Model lidského těla (HBM) – Zkoušení součástek

ČSN EN 61340-3-2:2003Elektrostatika – Část 3-2: Metody simulace elektrostatických jevů – Strojový model (MM) –Zkoušení součástek