CC BY
151581
технологии I антистатика
Антистатическая упаковка
и транспортировка
ИванТРЕНИСОВ Александр ВОТИНЦЕВ
info@arttool.ru
ESDS (Electro static sensitive device) — компонент, чувствительный к статическому разряду. В статье речь пойдет о вопросах, связанных с упаковкой, хранением и транспортировкой как компонентов и плат, так и готовых изделий. Все технологические операции при производстве и ремонте радиоэлектронных модулей должны проходить с учетом требований по антистатике, в том числе это касается и вопросов транспортировки и хранения.
У паковка имеет огромное значение: это защита от статического заряда, влаги, механических повреждений и т. д. Очень важно, чтобы упаковочные материалы, во-первых, не являлись генератором статического поля, которое приводит к повреждениям от статического разряда, а во-вторых, обеспечивали эффективную защиту от внешних полей в ходе транспортировки и хранения вне антистатической зоны.
Выделяют три уровня упаковки ESDS, которые различаются как по физическим свойствам материалов, так и по комбинации материалов, включенных в состав той или иной упаковки (таблица).
Таблица. Уровни упаковки ESDS
Непосредственно контактирующая Упаковка (или элемент упаковки), которая может непосредственно контактировать с ESDS. Используется в антистатической зоне
Без непосредственного контакта Упаковка (или элемент упаковки), непосредственный контакт которой с ESDS исключен. Данный материал применяется для экранирования от воздействия внешних полей, может иметь в своем составе, например, металл. Используется в антистатической зоне и вне ее
Вторичная Окончательная упаковка (или элемент упаковки), непосредственный контакт которой с ESDS исключен. Нельзя использовать в антистатической зоне
Пенал для интегральных схем (рис. 1) с углеродными добавками непосредственно защищает компоненты от статического разряда (уровень 1).
Транспортировочный ящик с экранирующим эффектом создает дополнительную защиту от внешних полей, но непосредственный контакт с интегральной схемой должен быть исключен (уровень 2).
Пример комбинированной упаковки: многослойный пакет с экранирующим эффектом, у которого есть внутренний слой, вступающий в непосредственный контакт с ИС (непосредственно контакти-
рующий), и внешний слой — металлизированный (без непосредственного контакта).
Экранирующие пакеты обычно имеют многослойную структуру (рис. 2). Внутренний слой — рассеивающий, внешний — покрыт металлизированной пленкой. Толщина металлизации такова, что, с одной стороны, она обеспечивает прозрачность пакета, а с другой — защищает изделие, находящееся внутри, от внешних полей. Важно помнить, что ESDS не должен контактировать с металлизированной внешней поверхностью, что обеспечивает внутренний рассеивающий слой (рис. 2).
Свойство проводимости для многих видов упаковки (пакеты, пеналы и т. д.) не постоянно. Необходим ежегодный и ежемесячный контроль этих изделий, с учетом того, что способность к проводимости сильно зависит от влажности. Все вещества, которые могут быть генератором статического электричества, такие как пластики, клеевая лента, синтетики, оборудование, инструмент, либо не должны находиться в антистатической зоне, либо должны быть упакованы соответствующим образом.
В любой момент ESDS может быть поврежден статическим электричеством. Очень часто ремонт изделия довольно трудоемок и дорог, так как приводит к замене не просто одного компонента, а целого узла. Еще хуже ситуация, при которой есть повреждение, но оно не вывело полностью устройство из работы, что позволило ему пройти выходной контроль, и только потом, при постоянной эксплуатации, возникают ошибки в работе устройства или происходит его отказ. Тут уже стоимость диагностики и ремонта становится намного выше. Именно поэтому очень важно, чтобы все компоненты и модули имели соответствующую маркировку и соответствующее обращение в ходе всего производственного цикла. Это вносит дополнительные затраты на организацию производственного процесса, но полученный результат того стоит.
Когда происходит заказ ESDS-компонентов, это обязательно должно быть отражено во всех сопроводительных документах, чтобы была
Металлизированный спой
Рассеивающий слой
Рис. 2. Трехслойный пакет
Рис. 3. Маркировка
правильно выполнена упаковка, нанесена соответствующая маркировка (рис. 3) перед доставкой комплектующих. Необходимо соблюдать меры предосторожности на всех стадиях доставки комплектующих на рабочее место (в ходе транспортировки, при приеме, сортировке комплектующих и т. д.).
На данный момент существуют разнообразные материалы для антистатической упаковки.
Самый простой вид упаковки—это антистатические пакеты (рис. 4). Они нашли широкое применение ввиду своей невысокой стоимости и широчайшей гаммы типоразмеров.
Различают пакеты по материалу, из которого они изготовлены:
Рис. 5. Картонные коробки
• проводящие;
• рассеивающие;
• экранирующие.
Следующий распространенный вид упаковки — это картонные коробки (рис. 5). Они обеспечивают высокую защиту благодаря специальным защитным слоям: внешний
и внутренний слои изготовлены из материала, рассеивающего статические заряды даже при очень низком уровне влажности.
Транспортировка должна осуществляться в специальных объемно-проводящих ящиках (рис. 6). Они обеспечивают наибольший защитный эффект от статического электри-
1601
технологии I антистатика
чества, возникающего трибоэлектрическим способом. Ящики, изготовленные из проводящего материала, также обладают защитным свойством от внешних полей. Извлечение ESDS из транспортировочного ящика или из другой упаковки должно осуществляться только в антистатической зоне. При нахождении ящика вне антистатической зоны на его поверхности накапливается заряд, при дальнейшем помещении ящика в антистатическую зону его можно заземлить, и заряд стечет с его поверхности. Если упаковку вскрыть за пределами зоны, то велика вероятность повреждения содержимого.
Для того чтобы в ходе транспортировки не повредить изделия или компоненты, внутреннее пространство также можно заполнить специальным антистатическим поролоном (рис. 7). Любая используемая упаковка должна быть антистатичной.
вопрос — ответ
Требуется ли крышка для транспортного ящика, когда электронный модуль находится в нем? Если да, то зачем?
В общем случае требуется, так как крышка, расположенная должным образом на транспортном ящике, обеспечивает экранирование изделий внутри него. Ящики обеспечивают механическую и антистатическую защиту изделий. Если крышка отсутствует, то любое паразитное электрическое поле может индуцировать статический заряд на любом из многочисленных изолированных диэлектриков, расположенных на плате. Эти заряды могут стать источником электростатического заряда.
Источником паразитных электрических полей могут стать: люди, одежда, незаземленные тележки, электроннолучевые трубки, мебель, комнатные перегородки, любые незаземленные проводники, любые изоляторы, электромагнитное излучение и другие источники. Платы в открытом транспортном ящике могут перемещаться на заземленной тележке, но при этом проходить через несколько заряженных источников (электрических полей), что может подвергнуть опасности содержимое ящика.
Какая маркировка должна быть на антистатических пакетах?
Пакеты, изготовленные из материалов с антистатическими добавками, должны иметь символ ESD для их идентификации. Кроме того, должны быть указаны имя производителя, номер партии и дата изготовления. Это справедливо для всех типов пакетов: рассеивающих статику (розовые), проводящих статику (черные), защитных и вла-гоизолирующих (металлизированных).
Если части размещены в розовый антистатический пакет на заземленном рабочем месте заземленным персоналом, то защитит ли этот пакет изделие при его перемещении в другие цеха завода?
Розовые антистатические пакеты защищают устройства от образования статических зарядов трибоэлектрическим методом, однако они не защищают от электрических полей, внешних источников заряда и случайных электростатических разрядов на упаковку. В некоторых случаях защитные свойства розовых пакетов ограничены во времени и могут терять свои свойства через некоторое время. Лучшей защитой от электростатического разряда являются металлизированные пакеты. Высококачественные металлизированные пленки наших пакетов не имеют перегибов, что обеспечивает целостность клетки Фарадея. Этот тип структуры обеспечивает защиту от трибоэлектриче-ского заряда внутри пакета, а также от влажности, электромагнитных и электростатических полей и внешних электростатических разрядов.
Могут ли металлизированные пакеты создавать микроклимат для сохранения/консервирования изделий?
Да, существует несколько типов металлизированных пакетов, которые защищают от проникновения влаги внутрь пакета. Лучшим способом герметизации пакетов является вакуумная упаковка. Для длительного хранения изделий в упаковочный пакет может быть добавлен силикагель, а для контроля уровня влажности туда может
рис. 7. Антистатический поролон
быть помещен индикатор влажности. Количество силикагеля определяется длительностью хранения изделия и может быть рассчитано нашими специалистами.
В настоящий момент мы используем высококачественные дорогие пакеты. Могли бы вы посоветовать более дешевые антистатические пакеты?
Следует отметить, что дешевые антистатические пакеты изготавливаются из низкокачественных пленок, которые не могут защитить некоторые очень чувствительные компоненты (класс 0-3 для моделей НВМ и CDM). Качество пакетов и их стоимость являются компромиссом в вашей защите, поэтому для нечувствительных компонентов или невосприимчивых к электростатическому заряду можно использовать дешевые пакеты с более низким качеством исходных материалов. Все наши пакеты изготовлены из высококачественных пленок, чтобы защитить любые устройства, чувствительные к электростатическому разряду. Техническая информация может быть выслана по запросу или получена на нашем сайте www.arttool.ru. У нас на складе имеются все типы пакетов стандартных размеров. Под задачи заказчика могут быть изготовлены пакеты индивидуальных размеров.
Можно ли получить статический заряд на изделии при его извлечении из стандартного пластикового пакета на антистатическом полу или на рассеивающем статику рабочем месте?
Да, это возможно, так как стандартный пластиковый пакет является генератором статических зарядов. Величина заряда на антистатическом полу или антистатическом рабочем месте может быть сокращена, но все же может быть значительной на этом пакете, особенно при его трении и контакте. Понятие «антистатический пол» означает, что этот пол не будет заряжать себя или другие контактирующие объекты выше 250 В, при этом он должен обладать рассеивающими свойствами и быть заземлен.
Насколько большим должен быть упаковочный пакет? Есть ли какие-либо требования?
Требований по размеру пакета нет. Важно, чтобы ваше изделие могло быть свободно помещено внутрь пакета, однако следует учитывать, что пакеты больших размеров имеют и большую стоимость. Также желательно ограничить перемещение изделия внутри пакета, так как это может служить источником образования статических зарядов: лучше, если пакет плотно прилегает к изделию.
Нужно гарантировать, что содержимое пакета всегда будет внутри во время его транспортировки. Для этого необходимо использовать антистатические упаковочные этикетки или термосварочные машины. Свертывание пакета и его запечатывание самоклеящимися этикетками приемлемо, если отверстие пакета полностью закрыто. Необходимо также контролировать целостность пакета и качество пленки, чтобы
антистатика i технологии
161
защитить чувствительные устройства. Если нижняя часть защитных пакетов не свернута, а имеет перегиб, то это ставит по угрозу защиту ваших изделий. Очень немногие производители сворачивают пленку при изготовлении пакетов. Все наши пакеты изготовлены из высококачественных пленок и свернуты в нижней части.
Мы нуждаемся в защите наших электронных изделий. Какие типы антистатических пакетов вы посоветуете?
Существует три типа антистатических пакетов: рассеивающие — уменьшают генерацию статических зарядов и удаляют их на «землю»; проводящие — удаляют заряды на «землю»; защитные — создают клетку Фарадея, ограничивают проникновение электростатического поля и уменьшают его, а также удаляют статические заряды на «землю». Розовые пакеты (рассеивающие) имею низкую способность к генерации заряда и рассеивающие свойства. Эти пакеты рекомендуется использовать для упаковки чувствительных устройств только внутри антистатических зон. Черные пакеты (проводящие) имеют низкую генерацию зарядов и обладают проводящими свойствами, что позволяет стекать зарядам внутри антистатических зон. Защитные металлизированные пакеты имеют три антистатических свойства: низкую способность к генерации заряда, рассеивание заряда и защиту от электростатических и электромагнитных полей. Это обеспечивает наивысшую степень защиты при транспортировке чувствительных к статическому разряду изделий вне антистатических зон. Розовые пакеты обладают следующими недостатками:
• Возможна генерация заряда выше 300 В.
• Содержащиеся в пленке амины могут воздействовать на чувствительные части и вызывать коррозию паяных соединений.
• Меняют свои свойства в зависимости от влажности окружающей среды.
• Непостоянность свойств может приводить к тому, что материал превращается в изолятор. При транспортировке внутри антистатической зоны рассеивающие и проводящие материалы могут выполнять адекватную защиту.
При транспортировке изделий, чувствительных к статическому разряду, вне антистатических зон их рекомендуется помещать в защитную упаковку (с низкой генерацией статических зарядов и из рассеивающих статику защитных материалов). Цель антистатической упаковки состоит в том, чтобы предотвратить прямой электростатический разряд на чувствительный компонент в пределах рассеивания
заряда от внешней поверхности. Кроме того, упаковка должна минимизировать заряд от внешних электростатических полей и образование заряда трибоэлектрическим способом.
Упаковка не должна выделять газов, пачкать изделие, терять частицы, так как это может привести к появлению новых смежных проблем. Важно, чтобы защитная упаковка для технологических процессов, транспортировки и хранения соответствовала требованиям охраны окружающей среды.
Необходимо ли заваривать защитный металлизированный пакет, если он уже имеет ZIP-LOCK замок?
Нет, это не требуется, так как стандарты регламентируют любой из способов закрытия: термосварку, закрытие на застежку-молнию (ZIP-LOCK замок), либо пакет должен быть свернут, а затем закреплен антистатической самоклеящейся этикеткой.
Мы тщательно упаковываем изделия в антистатические пакеты и отправляем их нашему заказчику. Нам сказали, что пакеты должны быть термически заварены. Какие стандарты регламентируют это?
Несколько стандартов регламентируют упаковку: MIL-B-81705, EIZ-541 ESD и S11.31-1994. В зависимости от того, как долго вы храните изделие (6 месяцев или более) и чувствительны ли устройства к коррозии, эти изделия должны упаковываться во влагозащитные пакеты с силикагелем, для того чтобы абсорбировать любую влажность внутри пакета. Пакет должен быть герметичен, поэтому его необходимо термически заваривать. Рекомендуется во время процесса упаковки откачать воздух из пакета, а после этого пакет заварить.
Во время перемещения электронных модулей между технологическими операциями они бьются друг о друга. Что посоветуете для предотвращения этого?
Мы рекомендуем использовать антистатический поролон. Он может быть рассеивающим статику (розовый) или проводящим статику (черный). Обычно розовый поролон рекомендуется для однократного применения при отгрузке изделий. Черный поролон обладает постоянными рассеивающими/проводящими свойствами, поэтому он может быть использован для внутрицеховых перемещений. Поролон должен обладать следующими качествами: не вызывать загрязнение изделия и коррозию контактирующих материалов, а также не крошиться. ■
