CC BY
372001
технологии I измерительная аппаратура
Антистатика —
правила применения
Александр ВОТИНЦЕВ ИванТРЕНИСОВ
esd@arttool.ru
В условиях все более обостряющейся конкуренции компании стремятся повысить производительность, улучшить качество своей продукции и в конечном счете — удовлетворенность потребителей. Одним из ключевых моментов при выпуске электронных изделий высокого качества является контроль статического электричества. К сожалению, многие компании приобретают антистатическое оборудование и материалы, а затем либо не полностью используют их потенциал, либо наносят еще больший вред изделиям при неправильном использовании.
Так как электронные компоненты чувствительны к статическому электричеству, они обязательно должны быть защищены во время производственного цикла. Для этого мало разработать и внедрить процедуры для предотвращения поражения статикой во время всех этапов производства (сборки, запуска, тестирования и инспектирования) изделий или их составляющих. Самое главное — установить жесткий контроль исполнения этих процедур.
Проявление скрытых дефектов во время производственного цикла не так критично, как выпуск изделия, которое выйдет из строя в процессе эксплуатации. Такой дефект может стать не просто причиной разочарования потребителя, а вылиться в огромные финансовые потери как для пользователей, так и для производителей. Скрытые дефекты очень сложно определить во время тестирования изделия. Электростатический разряд — враг, которого невозможно увидеть или почувствовать (при напряжениях меньше чем 3000 В), именно поэтому скрытые дефекты от статического электричества не могут быть обнаружены при стандартных методах контроля качества.
Чтобы избежать повреждений электронных изделий от электростатического разряда, необходимо выполнять следующие три правила:
• Если материал является проводником, то заземлите его.
• Если материал является изолятором, то удалите его или замените на проводник; если это невозможно, нейтрализуйте заряд при помощи ионизатора.
• Защитите элементы, чувствительные к электростатическому заряду, во время их хранения или транспортировки вне защищенных антистатических зон. Многие антистатические материалы имеют
проводящие, рассеивающие или защитные
свойства. В комбинации друг с другом элементы антистатической защиты (такие как упаковка, напольные и настольные коврики, полы, держатели документов, скотч и многое другое) преобразуют обычное изделие, являющееся изолятором (диэлектриком), в проводящий или рассеивающий материал, который может быть заземлен для удаления с него зарядов. Также можно использовать специальное оборудование, ионизаторы для нейтрализации электростатических зарядов на изоляторах.
Невыполнение лишь одного, казалось бы, малозначительного пункта по защите от статики может свести на нет все усилия предприятия в этом направлении. В этом случае все инвестиции предприятия в комплексную защиту от повреждения статическим электричеством будут расточительством. Для максимального извлечения выгоды и получения финансовой отдачи необходимо правильное использование материалов как в комплексе, так и по отдельности.
Браслет заземления
Употребляя термин «браслет заземления», имеют в виду комбинацию самого браслета, надеваемого на руку, и провода заземления. Браслет должен плотно облегать запястье для обеспечения хорошего контакта с кожей, поэтому, как правило, все браслеты являются
Рис. 1. Эластичные браслеты
эластичными. Исполнение браслета может быть любым — тканый (рис. 1) или металлический (рис. 2). Металлический браслет сам по себе является проводником, тканый браслет содержит в своем составе токопро-водящую нить: она-то и выполняет токопро-водящую функцию. Металлический браслет имеет существенно больший срок службы по сравнению с тканым.
Провод заземления связывает браслет с точкой заземления. Основное предназначение заземляющих браслетов — защита компонентов, чувствительных к электростатическому заряду, во время их контакта с оператором.
Провод заземления должен быть выполнен из проводника, покрытого изоляционным материалом, или материала, рассеивающего статику. Длина провода должна обеспечивать минимально необходимое сопротивление. При этом провод должен обладать двумя главными свойствами: иметь высокую стойкость к излому для предотвращения его обрыва во время работы (иногда некоторые производители предлагают двойные провода заземления для уменьшения вероятности выхода провода из строя) и обеспечивать безопасность человека в случае его контакта с высоким потенциалом. Как правило, заземляющие провода имеют встроенный пленочный резистор безопасности 1 МОм для ограничения токов, проте-
Рис. 2. Металлические браслеты
измерительная аппаратура | технологии
1201
кающих в цепи человек-«земля». При заземлении человека образуется последовательная электрическая цепь: тело - браслет - провод заземления - «земля». Американская лаборатория безопасности разработала и одобрила схему заземления через резистор 1 или 2 МОм. Главное назначение резистора 1 МОм состоит в том, чтобы при случайном касании человеком оборудования под напряжением 250 В через его тело протекал ток силой не более 250 мА, что меньше пороговых значений, вызывающих болезненные ощущения.
Если в антистатической зоне есть открытый проводник с потенциалом, превышающим 250 В переменного тока, на заземляющем проводе обязательно должно быть нанесено максимальное значение потенциала.
Существуют различные системы подключения браслетов и проводов заземления. Наиболее часто используются соединения кнопкой диаметром 3, 7, 10 мм (рис. 3). Также регламентируется усилие отсоединения конца провода — 5-25 Н.
Необходимо обратить внимание на то, что верхний предел сопротивления для электрической цепи в целом составляет 35 МОм. Предел сопротивления для браслета — не более 100 кОм, для провода заземления предел допустимых значений лежит в интервале 750 кОм - 5 МОм.
Некоторые люди имеют очень сухую кожу, поэтому требуется несколько минут для установления контакта между браслетом и кожей человека. В связи с этим рекомендуется использовать специально разработанные кремы и лосьоны, обеспечивающие хороший контакт с кожей.
Во время работы браслеты изнашиваются, поэтому их характеристики нужно проверять ежедневно. Для этого используются тестеры персонального заземления, располагающиеся при входе в антистатически защищенную зону (рис. 4). Тестеры персонального заземления представляют собой омметры с напряжением холостого хода от 9 до 100 В, способные измерять значения сопротивления согласно требованиям к браслетам заземления. Подключать заземляющий провод необходимо через соответствующий разъем, а ручной электрод должен быть выполнен из металла или проводящего материала. Минимальный размер ручного электрода — не менее 25x25 мм.
Тестирование браслета происходит следующим образом:
• Оператор надевает браслет на руку, при помощи провода заземления подключает его к разъему тестера.
• Оператор касается рукой электрода, обеспечивая хороший контакт во время всего измерения параметров.
• Тестер измеряет параметры браслета, выдает визуальный и/или звуковой сигнал, показывающий результат тестирования. Некоторые тестеры, например PGT2000,
позволяют идентифицировать тестируемого при помощи магнитной карты или радиомаяка. Значения измерений фиксируются на персональном компьютере, что позволяет оперативно контролировать эффективность работы браслетов заземления. Тестеры могут быть объединены в сеть, поэтому можно оперативно получать данные с различных участков предприятия.
Результатом тестирования является контроль доступа персонала в соответствующие зоны. Например, тестеры PGT120 и PGT2000 имеют релейный выход для управления электромагнитным замком двери или турникетом.
Один из наиболее эффективных способов контроля работы браслета — это использование тестера непрерывного контроля непосредственно на рабочем месте (рис. 5). В этом случае ежедневная проверка браслетов при входе в помещение не требуется. Такие тестеры при помощи звуковых и/или световых сигналов информируют персонал о подключении к заземлению.
Часто задаваемые вопросы
Требуется ли использовать браслет заземления, если уже используются другие средства антистатической защиты?
Человек, как правило, является источником статического электричества, поэтому заряд необходимо постоянно удалять с человеческого тела. Если же оператор имеет заземление через обе ноги (антистатическая обувь или заземляющие хомуты для обуви) и в помещении есть антистатический пол, то нет необходимости использовать браслет заземления на руке.
Могут ли антистатические напальчники заменить браслеты заземления и/или заземляющие хомуты?
Не могут, так как напальчники не обеспечивают заземление человеческого тела.
Почему возможна работа оператора обеими руками, если браслет надет только на левой (правой) руке?
Человеческое тело является хорошим проводником, поэтому статический заряд будет стекать по коже человека независимо от того, где надет браслет. Таким же образом работают антистатические коврики.
Как выполнить надлежащее заземление браслета?
Заземление браслета должно выполняться через провод заземления (рис. 5). Как правило, браслет и провод имеют кнопки, обеспечивающие надежное соединение. При этом отсоединение должно происходить с усилием от 5 до 25 Н. Второй конец провода заземления может быть подключен непосредственно к «земле» или к коробке заземления, расположенной на рабочем месте и обеспечивающей надежный контакт.
Рис. 5. Заземление браслета
2021
технологии I измерительная аппаратура
Что делать, если браслет не прошел тестирование?
Убедитесь, что прибор исправен. Проверьте провод заземления. Если он неисправен — замените его. Убедитесь, что нет другого контакта человека с «землей». Снимите браслет и проверьте его проводимость. Возможно, что он загрязнен и требует чистки или замены. Возможно, у человека очень сухая кожа, тогда необходимо выждать некоторое время или использовать лосьон для улучшения проводимости.
В каких случаях не рекомендуется использовать заземляющие браслеты?
Не рекомендуется использовать браслеты в месте, где есть риск поражения высоким
напряжением: на испытательных участках с высоким напряжением, на оборудовании с высоким напряжением. Применение браслетов должно регламентироваться действующими нормами безопасности.
Можно ли использовать браслет на предплечье?
Можно, так как нет никакой разницы в том, где находится браслет (предплечье, лодыжка, палец, запястье). Главное, чтобы был хороший контакт с кожей.
Могли бы вы порекомендовать тестер для проверки браслетов и обуви с возможностью регистрации данных на персональном компьютере?
Таким тестером является PGT2000.
Можно ли носить заземляющий браслет поверх одежды из хлопка?
Хлопок является хорошим изолятором, поэтому такое ношение не допускается, браслет должен плотно прилегать к коже.
Как выполнить передачу изделия, если длины провода заземления недостаточно?
При работе с элементами, чувствительными к статическому электричеству, необходимо, чтобы все сотрудники были заземлены. Если требуется перемещение внутри помещения, то заземление должно осуществляться через систему «антистатический пол + антистатическая обувь», либо при транспортировке компоненты и изделия нужно помещать в специальную тару. ■
