Мы все хорошо знакомы с электростатическим разрядом ESD (electrostatic discharge). Электростатический разряд иногда доставляет нам неприятные ощущения, но несет смертельную опасность для современных полупроводниковых приборов и компонентов. Современный уровень развития микроэлектроники достиг невероятной плотности активных элементов в кристалле. Так, современные процессоры Intel® Pentium® содержат более 200 000 000 транзисторов. При такой высокой степени интеграции современные компоненты и электронные устройства становятся очень чувствительными к электростатическим разрядам. Как признано ведущими производителями микроэлектроники, ежегодно теряются миллионы долларов из-за недостаточного соблюдения мер предосторожности от воздействия статического электричества. Известен факт, что после внедрения на производстве программы по ESD-защите и контролю, ведущие производители телекоммуникационного оборудования снизили потери от брака в два раза! К сожалению, приходится отметить, что многие отечественные производители микроэлектронных устройств, сервисные службы по обслуживанию телекоммуникационных систем и т. д. не применяют мер защиты от ESD в процессе работы. На первый взгляд кажется, что при прикосновении к электронной плате ничего не происходит, но рука человека может представлять смертельную опасность для микросхемы.
Человек, идущий по ковру, способен генерировать на теле 15 000 В!
При этом разряда, который возникает при напряжении менее 3500 В, человек вообще не ощущает. Для современных микросхем потенциал в 30 В является смертельным. Часто пробой тока разряда не приводит к мгновенному выходу из строя электронного устройства, но по истечении некоторого времени устройство неожиданно выходит из строя. Это говорит о том, что в результате разряда произошло частичное разрушение тончайшего проводника в микросхеме. Вероятность ее выхода из строя в ближайшем будущем резко возрастает. Все это приводит к дополнительным материальным затратам на устранение неисправности, брака, гарантийный ремонт и, в конечном итоге, непременно скажется на товарной марке производителя.
Что же представляет собой современное производство, оборудованное средствами ESD защиты? Это современное оборудование, технологии, материалы, комплектующие и, без сомнения, соблюдение мер по антистатической защите на протяжении всего производственного цикла от доставки комплектующих до отправки готовых изделий. Нарушение цепочки в каком-либо месте делает бессмысленным все затраты на обеспечение ESD защиты.
Не экономьте на качестве!
Схема типовой рабочей зоны, защищенной от статического электричества.
Термины и сокращения
ESD (electrostatic discharge)
разряд статического электричества
ЕРА (ESD protected area)
ESD-защищенная зона
electrostatic conductive
материал с поверхностным сопротивлением в диапазоне от 100 Ом до 10 кОм, понимаемый применительно к ESD как проводящий (электропроводный, токопроводящий)
electrostatic dissipative
материал с поверхностным сопротивлением в диапазоне от 10 кОм до 100 ГОм, называемый по терминологии ESD рассеивающим
insulator
материал с поверхностным сопротивлением выше 100 ГОм, называемый изолятором или диэлектриком
СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ НАЗЫВАЕТСЯ АНТИСТАТИЧЕСКИМ (ESD-APPROVED), ЕСЛИ ОНО ЗАЩИЩАЕТ ОТ:
Внутри защищенной зоны не должно быть разностей потенциалов более 100 В/см.
Согласно стандарту IEC60417 черным треугольником с желтой перечеркнутой кистью руки обозначаются объекты, чувствительные к воздействию разряда статического электричества. Этот же символ используется в качестве предупреждающего знака на табличках и наклейках, имеющих желтое поле с черной линией по периметру и текстовую надпись, а также на маркерах границ зон антистатики (скотче и вывесках). Черным треугольником с неперечеркнутой рукой, заключенным тонкой линией сверху в полукруг, маркируются средства защиты от воздействия разрядов статического электричества (например, упаковочные пакеты).
Лицензия ESD – почему стоит использовать – отличия от OEM и BOX
Лицензия ESD (Electronic Software Distribution) является полноценной лицензией на программное обеспечение. Мы не получаем такую лицензию при покупке коробочной версии программного обеспечения, только при совершении покупок в интернете. Код активации лицензии затем отправляется на адрес электронной почты вместе со ссылкой, по которой мы можем загрузить купленное программное обеспечение.
Следовательно, лицензия ESD – это электронная лицензия, предоставляющая нам полный спектр использования программного обеспечения. Программное обеспечение ESD является оригинальным, потому что код активации генерируется уникальным образом для каждого клиента.
ESD и OEM лицензия
Лицензия OEM назначается конкретному устройству, а в случае лицензии BOX мы можем передавать программное обеспечение на другие устройства.
Лицензия ESD работает так же, как лицензия BOX, т.е. она может быть передана, и единственное отличие состоит в том, что мы получаем её в электронном виде.
Различия между лицензиями OEM и ESD такие же, как и между OEM и BOX. Мы можем установить лицензионное программное обеспечение ESD на разных компьютерах, в то время как в OEM-версии только на тот, которому изначально был назначен ключ активации.
Электронная лицензия предоставляет нам ту же область действия, что и лицензия, приобретенная с продуктом в коробочной версии.
Операционная система Windows под лицензией ESD
Разница между лицензиями ESD и BOX относится только к способу доставки системы. В коробочной версии мы получаем систему на носителе, а после покупки приходится ждать отгрузки. В версии ESD транзакция выполняется намного быстрее – мы получаем купленный продукт по электронной почте и можем сразу его использовать.
Windows ESD является полностью легальным продуктом, покупка которого является безопасным и хорошим решением. Более низкая цена продукта обусловлена способом его распространения – вам не нужен доставщик, коробка, упаковка, не нужно упаковывать продукт для отправки и хранить его.
Стоит знать! Windows под лицензией ESD стоит покупать в проверенных местах – в официальном магазине Windows или в известных онлайн-магазинах, которые ведут продажу лицензионного программного обеспечения.
Windows под лицензией ESD – очень хороший выбор, когда нам не нужен носитель (некоторые предпочитают покупать программное обеспечение с физическим носителем) и когда нам нужно время. При покупке лицензии в версии ESD и быстрой онлайн-оплате мы можем рассчитывать на мгновенную обработку заказа, а это значит, что вскоре после покупки мы сможем приступить к установке системы.
Игры для ПК по лицензии ESD
Лицензия ESD распространяется не только на операционные системы, но и на другие программы и игры для ПК. Хотя покупка системного программного обеспечения в варианте ESD всё ещё вызывает сомнения у некоторых покупателей, игроки уже давно пользуются преимуществами лицензии ESD.
Их большим преимуществом являются низкие цены, а также возможность их моментальной покупки. Если вам не безразлично личное время и вы хотите быстро запустить выбранный продукт, то правильным выбором будет покупка игры по лицензии ESD. Если мы оплатим транзакцию быстрым переводом, то сможем загрузить игру и установить её на компьютер через несколько секунд.
Лицензионные игры ESD, а также системы и программы ESD, можно приобрести и установить на любое устройство. Подавляющее большинство требует создания учетной записи на одной из игровых платформ (Steam, Origin или другой), что означает, что в будущем мы сможем изменить компьютер и легко повторно подключиться к учетной записи на выбранной платформе, и вновь загрузить купленные игры.
Лицензия ESD – почему её стоит использовать
Игры, программы и операционные системы под лицензией ESD становятся всё более популярными. Электронное распространение изначально воспринималось с недоверием, но когда вы покупаете в проверенном интернет-магазине, нет сомнений в подозрительной практике и злоупотреблениях.
Приобретение лицензии ESD имеет много преимуществ:
Электронные лицензии на игры, программы и операционные системы – это новый стандарт, который постоянно набирает популярность. Стоит его использовать!
Маркировка ESD означает, что обувь сертифицирована (свойства ESD). Специальная конструкция подошвы обеспечивает четкую и безопасную разрядку накопившегося в теле статического электричества. Значение сопротивления обуви ESD составляет от 100 кОм до 35 МОм. Надо отметить, что это более высокие требования, чем те, которые предъявляются к обычной антистатической обуви.
Для участков предприятий и отдельных групп инженерно-технического персонала ESD одежда и обувь необходима, когда речь идет о защите чувствительного электронного оборудования от спонтанных разрядов и устранении рисков возникновения искр от статического напряжения.
Помимо комплекса работ по антистатической защите (применения специальных отделочных материалов и мебели, организация заземления точек электропитания, оборудования и коммуникационных линий) одной из приоритетных задач считается предупреждение возникновения статического напряжения на поверхности одежды работников и отвод возникающих зарядов в заземленные контуры. Считается, что 70% случаев повреждения оборудования возникает из-за человеческого фактора, ведь движущийся человек способен создавать на поверхности одежды (особенно из шерсти, шелка или синтетических материалов) заряд до 35000 вольт, особенно в помещениях с низкой влажностью. Для повреждения большинства электронных блоков бывает достаточно разряда в 30 вольт.
Разница между антистатикой и ESD — пример безопасной обуви
Антистатика и ESD – это схожие понятия, которые используют, когда говорят об антистатической защите. Оба они измеряются в МегаОмах и показывают, насколько тот или иной материал способен препятствовать прохождению через него электрического тока. Однако все же между ними есть разница.
Давайте рассмотрим, чем отличается антистатика и ESD, если речь идет об антистатической обуви.
Что такое антистатика?
Антистатический компонент в обуви способен накапливать какое-то количество статической энергии перед тем, как вывести ее в землю. Такая обувь имеет класс S1 и выше.
Ее сопротивление составляет от 0,1 MΩ до 1.000 MΩ. Это значит, что она накапливает заряд до уровня 1.000 MΩ, а только затем выводит его в землю.
Антистатическая обувь используется на предприятиях не связанных с электроникой. Заряд, который она накапливает, совершенно не опасен для человека, но может иметь негативные последствия для микросхем.
ESD компонент в обуви накапливает очень мало энергии перед тем, как вывести ее в землю. Уровень сопротивления у такой обуви составляет всего от 0,1 MΩ до 100 MΩ. Ее используют на предприятиях, где производят электронное оборудование, в том числе в аэрокосмической, телекоммуникационной, медицинской и других отраслях.
Видим, что вся ESD обувь является антистатической, но не вся антистатическая соответствует требованиям ESD.
Отличить антистатическую обувь от ESD можно по маркировке. Символ S1 говорит о наличии антистатического компонента, а ESD компонент маркируется желтым символом ESD.
Тестирование антистатических свойств обуви
Сертификация антистатической обуви включает ее тестирование в условиях лаборатории. Предварительно ее выдерживают в течение установленного периода времени при определенной температуре и влажности.
Затем в обувь кладут стальные шарики и ставят на медную поверхность. Между шариками и пластиной подают напряжение 100 В и измеряют сопротивление.
Тестирование параметров ESD проходит несколько сложнее, так как необходимо проверить соответствие сразу нескольким стандартам.
Иногда случается, что обувь с маркировкой ESD на практике не соответствует предъявляемым к ней требованиям. Это может случиться, если она находилась в условиях пониженной температуры или высокой влажности.
Поводом для написания этого материала стал анализ часто задаваемых вопросов и выявленных несоответствий при проведении аудитов предприятий за последние 10 лет. Статья рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся способами и средствами защиты от воздействий электростатических разрядов — Electrostatic discharge (ESD).
Применяя простые и доступные понятия, обратим внимание на некоторые заблуждения, а также практические рекомендации в области применения средств защиты от электростатических явлений, не вдаваясь в глубину физических явлений. Описание этих явлений есть в огромном количестве статей, учебников, в отчетах по исследованиям и других источниках.
ESD (электростатический разряд) существует на протяжении всей жизни Вселенной и планеты Земля. И этому разряду совершенно безразличен уровень наших познаний о нем — он просто воздействует на нас, на окружающие предметы, окружающую среду, приборы, машины и т. д. Еще наши далекие предки, сталкиваясь с катастрофическими последствиями воздействия ESD — с молниями, пытались найти способы защиты от них, не понимая сути явления. По мере развития цивилизации и особенно технического прогресса необходимость в защите от ESD становилась все более актуальной.
Один из характерных примеров из прошлого, где требовалось принять серьезные меры по защите от воздействия ESD — производство пороха в больших объемах. Отсутствие знаний в области электростатических явлений приводило к катастрофическим последствиям. При перемещении больших объемов пороха накапливались огромные электростатические заряды, разряд которых рано или поздно приводил к детонации. Процесс изучения электростатических явлений и разработка средств и мероприятий по защите от их воздействия продолжаются непрерывно, причем практически во всех областях деятельности человечества.
Два слова о некоторых заблуждениях в терминологии. Часто можно услышать в разговорной речи специалистов разного уровня или обнаружить в статьях, каталогах и других публикациях некорректные, чисто сленговые выражения типа: ESD-стандарты; ESD-зона; ESD-исполнение; ESD-упаковка; ESD-коврик и т. п. История массового применения этих сленгов в среде специалистов, работающих в области радиоэлектроники, уходит в годы прошлого столетия. Тогда коммерческие компании начали выводить на отечественный рынок современное оборудование, технологии, компоненты и, в том числе, всевозможные средства, приборы и материалы для организации рабочих зон, обеспечивающие защиту от электростатических разрядов — Electrostatic Protected Area (EPA).
Непрофессиональные переводы, невысокая техническая компетенция коммерсантов, плохое знание английского языка в сочетании с легко произносимым буквосочетанием «ESD» и породили сленговые выражения. В свою очередь, у определенного контингента возникла ассоциация, что ESD сокращенно означает антистатическую защиту.
Свою «лепту» внесла табличка (РИС.1), обозначающая локальную зону, защищенную от воздействия ESD (электростатических разрядов). Если не знать точно, что она обозначает, а только услышать, что это обозначение антистатической зоны, можно предположить, что ESD — это и есть английская аббревиатура антистатической зоны. Так электростатический разряд (ESD) превратился в антистатическую защиту (или еще в один сленг — антистатика).
Для внесения ясности в использование английской терминологии следует запомнить переводы наиболее часто встречающихся терминов:
▪ Electrostatic Protected Area (EPA) — зона, защищенная от электростатического разряда;
▪ ESD-protected work area — рабочая зона, защищенная от электростатического разряда.
Примеры предупреждающих табличек, обозначающих границы зон, в которых приняты меры по защите от электростатических разрядов, приведены на РИС.2.
В 2009 г. был утвержден ГОСТ Р (МЭК61340-5-1:2007) «Защита электронных устройств от электростатических явлений».
В стандарте предлагаются варианты сокращений терминов:
Несмотря на то, что вышеуказанный ГОСТ действует уже 7 лет, предложенные в нем сокращения редко применяются при написании статей и, тем более, не употребляются в разговорной речи.
Существует множество заблуждений по поводу применения средств защиты от электростатических разрядов, вплоть до приписывания им свойств, которые они обеспечить не могут. Например, у заказчика задача — сортировать товар (не подверженный повреждениям электростатическими разрядами), упакованный в обычную полиэтиленовую пленку. Соответственно, перемещение больших объемов полиэтиленовой пленки способствует непрерывному образованию электростатических зарядов, величина которых может достигать сотен киловольт. Приближаясь на расстояние пробоя к предмету, имеющему такой заряд, человек каждый раз подвергается кратковременному, но весьма неприятному воздействию электрического тока, вызванного ЭСР. Это, естественно, создает очень дискомфортные условия работы. Заказчик полагает, что если он оснастит рабочие места антистатическими средствами — проблема решится. Однако это не так. В данной ситуации обычные антистатические средства (антистатические столы, коврики, браслеты, полы и т. д.) практически бесполезны. Если нет возможности применить полиэтилен с токопроводящими свойствами, то единственное, что можно предпринять для снижения напряжения разряда (менее чувствительного для человека), это обеспечить в помещении влажность не ниже 80 %.
В стандартах, описывающих рекомендации по созданию зон, защищенных от воздействия электростатических разрядов, указывается, что в этих зонах не рекомендуется наличие диэлектриков. Если диэлектрики необходимы для выполнения технологических операций, следует принять дополнительные меры для уменьшения уровня заряда, образующегося на диэлектрике. Под диэлектриком в данном случае подразумеваются материалы с поверхностным сопротивлением свыше 100 Гом. Какие-либо попытки снять заряд с данных диэлектриков контактным способом результатов не дают. Единственный способ, позволяющий снизить величину заряда диэлектрика — это обеспечить ионизацию воздуха вокруг диэлектрика, т. е. обеспечить проводящую среду для непрерывного стекания постоянно образующегося заряда.
Сегодня многие заказчики наслышаны о необходимости оснащения современных производственных участков предприятий радиоэлектроники средствами антистатической защиты. Однако немногие задумываются, для чего это требуется и как правильно организовать комплекс мероприятий, действительно обеспечивающих функционирование зон, защищенных от воздействия электростатических разрядов.
Правильно организованная производственная зона, защищенная от воздействия ЭСР — это зона с предсказуемыми и контролируемыми параметрами, что позволяет точно прогнозировать уровень допустимых дефектов и избегать возникновения непредсказуемых производственных дефектов. В таких помещениях значительно проще поддерживать чистоту, т. к. имеющиеся в воздушной среде частицы не притягиваются антистатическими поверхностями, а удаляются вытяжными системами, что является дополнительным, но немаловажным преимуществом.
Иногда руководство предприятия считает, что на производственных участках реализованы зоны антистатической защиты только потому, что они приобрели антистатическую мебель, укомплектовали рабочие места антистатическими аксессуарами и постелили на пол антистатический линолеум. Да, действительно, все эти предметы потребуются для оснащения антистатической зоны, однако для того, чтобы они выполняли возложенную на них функцию, их надо правильно подключить, правильно эксплуатировать и постоянно контролировать параметры. Стандарты предполагают наличие в штате предприятия ЭСР-координатора с необходимой компетентностью, обеспечивающего соблюдение требований стандартов по защите от электростатических явлений. Именно он должен разработать комплекс необходимых мероприятий с учетом специфики конкретного производства, который должен предусматривать соблюдение требований стандартов: проведение и регистрацию соответствующих постоянных и периодических измерений для подтверждения параметров зон антистатической защиты, обучение персонала на регулярной основе.
Остановимся на ошибках и заблуждениях, наиболее часто встречающихся при проектировании и организации зон, защищенных от ЭСР.
Основной объект, на котором постоянно образуется статический заряд, но который должен присутствовать на производственных участках, защищенных от воздействия ЭСР, — это человек. Поэтому бóльшая часть мероприятий, антистатических материалов и аксессуаров предназначены для обеспечения непрерывного стекания постоянно образующегося на производственном персонале электростатического заряда. Цель — не допустить накопления величины заряда выше допустимой и тем самым избежать возникновения ЭСР.
Выделяя производственный персонал, как основной объект для снятия статического заряда, предполагается, что об антистатических свойствах других предметов, которые попадают на УЗЭ, уже позаботились, например, производители электронных компонентов упаковали их в специальную антистатическую тару и т. п.
При проектировании производственных помещений, защищенных от воздействия ЭСР, следует исходить из того, что в них не должны присутствовать диэлектрики. Это означает, что материалы, применяемые для облицовочных работ стен и потолка, должны обладать антистатическими свойствами или, как минимум, не должны способствовать образованию статических зарядов. Отдельное внимание следует уделить устройству пола. Распространенно заблуждение, что достаточно постелить линолеум, обладающий антистатическими свойствами или сделать наливной пол материалом с антистатическими свойствами, и защита обеспечена. В действительности для обеспечения требуемых параметров антистатического пола этого недостаточно.
На РИС.3 показан пример требуемой конструкции антистатического пола. На грунтованное бетонное основание необходимо закрепить медную сетку, которая формируется лентами из медной фольги с шагом 1 м по всей площади помещения. От медной сетки по периметру помещения следует предусмотреть отводы, чтобы потом их подключить к установленным на стенах специальным колодкам, предназначенным для подключения антистатических средств. Отдельно следует предусмотреть отвод для подключения медной сетки к шине заземления в силовом щите. И только после этого на токопроводящий клей можно уложить финишное покрытие в виде антистатических линолеума, плитки или организовать наливной пол.
Наличие медной сетки под антистатическим покрытием обязательно. Именно она обеспечивает требуемое распределенное поверхностное сопротивление пола (в допустимых пределах) по всей поверхности, а также достаточную повторяемость величины сопротивления, измеренного в любой точке поверхности относительно заземления, что обеспечивает одинаковые параметры пола в любой точке.
После изготовления антистатических полов в обязательном порядке следует выполнить процедуру приемо-сдаточных измерений, чтоб убедиться, что полученный результат соответствует требованиям. Средства и методики измерений изложены в ГОСТ Р «Электрическое сопротивление напольных покрытий и установленных полов».
Отдельное внимание следует уделить поиску решений, которые обеспечат выполнение требований стандартов, касающихся защиты электронных устройств от электростатических явлений в сочетании с требованиями стандартов по обеспечению электробезопасности. В некоторых случаях дополнительно приходится учитывать требования технологических процессов.
Один из часто задаваемых вопросов при создании зоны, защищенной от ЭСР: «Как правильно организовать контуры заземления для подключения антистатических средств и контуры заземления, предназначенные для обеспечения электробезопасности, и где они должны соединяться?» На РИС.4 приведена условная схема подключения.
На что следует обратить внимание?
В пределах помещения (УЗЭ) не должно быть дополнительных соединений между контуром антистатического заземления и контуром заземления, обеспечивающим электробезопасность — у них разное функциональное назначение. Токи, возникающие в одном из контуров, не должны протекать через другой. Это обеспечивается соединением контуров только в одной точке — на шине заземления, расположенной в силовом щите или на подстанции. Соответственно, должны быть проложены раздельные проводники от контура антистатического заземления и контура заземления, обеспечивающего электробезопасность. При таком подключении в случае аварийной ситуации (например, произошел пробой фазы на корпус какого-либо прибора) ток короткого замыкания (КЗ) потечет только по проводнику контура заземления, обеспечивающего электробезопасность, как показано на РИС.5.
После ввода в эксплуатацию помещения или зоны, защищенной от ЭСР, требуется уделить внимание мероприятиям, обеспечивающим проведение требуемых постоянных и периодических проверок, описанных в ГОСТ Р «Защита электронных устройств от электростатических явлений. Руководство по применению».
Комплекс этих мероприятий необходим для обеспечения гарантированного текущего состояния заданных параметров зоны, защищенной от ЭСР. Правильно оснащенная зона еще не гарантирует ее правильное функционирование на протяжении всего срока эксплуатации. Внешне исправные элементы антистатической защиты (соединительные шнуры, браслеты, разъемы, коврики и т. д.) могут оказаться неисправными по причине износа, повреждений и загрязнений.
Соблюдение всех требуемых мероприятий способствует повышению уровня компетентности, ответственности и дисциплины персонала, что существенно влияет на снижение вероятности возникновения незапланированных и непредсказуемых производственных потерь.
