Электростатика

ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
ОТ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ

Общие требования

IEC 61340-5-1: 2007
Electrostatics - Part 5-1: Protection of electronic devices
from electrostatics phenomena - General requirements
(MOD)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1. ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации» (ОАО «ВНИИС») и Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Диполь»» (ЗАО «Научно-производственная фирма «Диполь»»)

2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 072 «Электростатика»

3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. № 1198-ст

4. Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 61340-5-1:2007 «Электростатика. Часть 5-1. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Общие требования» (МЭК 61340-5-1:2007 Electrostatics - Part 5-1: «Protection of electronic devices from electrostatics phenomena - General requirements») путем изменения отдельных фраз (слов, значений показателей, ссылок), которые выделены в тексте курсивом

5. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Настоящий стандарт разработан с целью установления технических и организационных требований к программе управления электростатическими разрядами (программа ЭСР-управления), необходимой для работы с чувствительными к электростатическому разряду компонентами (ЧЭСР-компоненты), при ее разработке, утверждении, внедрении, выполнении и обучении персонала. В основе стандарта лежат следующие принципы управления электростатическими разрядами (ЭСР-управление):

- предотвращение переноса заряда между несущими электростатический заряд токопроводящими объектами (персоналом и, особенно, автоматически управляемым оборудованием) и ЧЭСР-компонентами.

Это обеспечивается связью или электрическим соединением всех проводников, находящихся поблизости, включая персонал, с известным заземлением или специально устроенным заземлением (как это делается на борту корабля или самолета). Такое устройство формирует эквипотенциальное равновесие между всеми проводящими объектами и персоналом. Электростатическая защита может поддерживаться при разности потенциалов, отличной от «нулевого» потенциала напряжения земли, поскольку все проводящие объекты в системе имеют одинаковый потенциал;

- предотвращение переноса заряда между любыми несущими электростатический заряд ЧЭСР-компонентами (перенос заряда может произойти в результате прямого контакта/разъединения или при образовании поля). Диэлектрики не теряют свой электростатический заряд при контакте с землей. Ионизационные системы обеспечивают нейтрализацию зарядов диэлектриков (материалы схемных плат и упаковки некоторых изделий являются примерами диэлектриков). Оценка опасности электростатического разряда (ЭСР-опасность), формируемой электростатическими зарядами на диэлектриках, помещенных на рабочий стол, должна гарантировать, что предпринимаются меры в соответствии с имеющимся риском;

- применение защитной упаковки за пределами участка, защищенного от электростатического разряда (УЗЭ), где невозможно контролировать перечисленные выше явления. Защита от электростатического разряда может достигаться помещением ЧЭСР-компонентов в антистатические материалы, причем тип материала зависит от ситуации и назначения. Антистатические рассеивающие материалы могут обеспечивать адекватную защиту внутри УЗЭ. За пределами УЗЭ рекомендуется использовать материалы, экранирующие статические разряды. Несмотря на то, что такие материалы не рассматриваются в данном стандарте, необходимо понимать их различия.

У каждой компании свой производственный процесс, поэтому для создания оптимальной программы ЭСР-управления требуются различные элементы ЭСР-управления. Необходимо, чтобы способы контроля осуществлялись в соответствии со всеми требованиями и тщательно документировались в плане программы ЭСР-управления.

Обучение является важной частью программы ЭСР-управления и гарантирует компетентность персонала в работе, соответствующей плану программы ЭСР-управления, а также в вопросах эксплуатации оборудования и методиках. Обучение формирует представление о важности вопросов электростатических разрядов (ЭСР). Необученный персонал часто является главным источником риска, связанного с электростатическим разрядом (ЭСР-риск). Обучение сотрудников - это первый эффективный шаг защиты от повреждений, вызванных ЭСР.

Регулярные проверки и тесты гарантируют, что оборудование эффективно, а программа ЭСР-управления выполняется.

Формирование электростатического заряда происходит при физическом контакте, разделении или трении материалов, потоков твердых частиц, жидкостей или насыщенных взвесями газов. Наиболее распространенными источниками ЭСР являются: несущий электростатический заряд персонал, проводники, полимерные материалы и технологическое оборудование. Повреждение, вызванное ЭСР, происходит, если:

- человек или объект, несущий электростатический заряд, вступает в контакт с ЧЭСР-компонентами;

- ЧЭСР-компонент вступает в контакт с сильно проводящей поверхностью, находясь под воздействием электростатического поля;

- ЧЭСР-компонент, несущий электростатический заряд, вступает в контакт с проводящей поверхностью (безотносительно ее заземленности), имеющей иной электрический потенциал.

Примерами ЧЭСР-компонентов являются микросхемы, дискретные полупроводниковые приборы, толстопленочные и тонкопленочные резисторы, гибридные устройства, печатные платы и пьезоэлектрические кристаллы. Можно определить чувствительность компонентов, воздействуя на них моделируемыми ЭСР. Уровень чувствительности, определяемый испытанием с использованием моделируемых электростатических явлений, необязательно должен соответствовать уровню чувствительности в реальных условиях. Однако испытания используются для составления базы данных сравнительной чувствительности компонентов аналогичного типа разных изготовителей. Для определения чувствительности используются три модели ЭСР: модель человеческого тела (МЧТ), механическая модель (ММ) и модель заряженного устройства (МЗУ).

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дата введения - 2010-09-01

1. Область применения

Настоящий стандарт устанавливает организационные и технические требования к разработке, утверждению, внедрению и выполнению программы ЭСР-управления для производств, осуществляющих изготовление, технологическую обработку, сборку, монтаж, установку, упаковку, маркировку, обслуживание, испытание, проверку, транспортировку или какие-либо другие операции, выполняемые с электрическими и электронными деталями, узлами и оборудованием, восприимчивыми к воздействию ЭСР, равных 100 В или более в соответствии с МЧТ.

Примечание - Руководство по применению настоящего стандарта приведено в ГОСТ Р 53734.5.2-2009 (МЭК 61340-5-2:2007) [1].

Требования настоящего стандарта не распространяются на взрывные устройства, горючие жидкости, газы и порошки.

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50571.26-2002 Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Раздел 534. Устройства для защиты от импульсных перенапряжений (МЭК 60364-5-534:1997, MOD)

ГОСТ Р 51350-99 Безопасность электрических контрольно-измерительных приборов и лабораторного оборудования. Часть 1. Общие требования (МЭК 61010-1-90, MOD)

ГОСТ Р МЭК 61140-2000 Защита от поражения электрическим током. Общие положения по безопасности, обеспечиваемой электрооборудованием и электроустановками в их взаимосвязи (МЭК 61140-97, IDT)

ГОСТ 12.1.030-81 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3. Термины и определения

В настоящем стандарте используются следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 общая точка заземления (Common Ground Point): Заземленное устройство или место, где соединяются проводники от двух или более элементов ЭСР-управления.

3.2 общая точка соединения (Common Connection Point): Устройство или место, где соединяются проводники от двух или более элементов ЭСР-управления, чтобы привести защитные элементы к одному и тому же потенциалу путем эквипотенциального соединения.

3.3 эквипотенциальное соединение (equipotential bond): Электрическое соединение открытых токопроводящих частей (или элементов, используемых для ЭСР-управления), обеспечивающее нахождение их под одним и тем же потенциалом, как в нормальных условиях, так и в состоянии и условиях неисправности.

3.4 элементы ЭСР-управления (ESD control items): Материалы или изделия, предназначенные для предотвращения образования электростатического заряда и/или распространения сформированных электростатических зарядов и для защиты ЧЭСР-компонентов от повреждения.

3.5 функциональное заземление (functional ground): Подключение к земле посредством клеммы в целях, отличных от электробезопасности.

3.6 организация (organization): Компания, группа или орган, применяющие ЧЭСР-компоненты.

3.7 защитное заземление (protective earth): Подключение к земле посредством клеммы в целях электробезопасности.

4. Сокращения

В настоящем стандарте устанавливают следующие сокращения:

- ЭСР - электростатический разряд;

- программа ЭСР-управления - программа управления электростатическими разрядами;

- ЧЭСР-компоненты - чувствительные к электростатическому разряду компоненты;

- ЭСР-управление - управление электростатическим разрядом;

- ЭСР-опасность - опасность электростатического разряда;

- УЗЭ - участок, защищенный от электростатического разряда;

- ЭСР-риск - риск, связанный с электростатическим разрядом;

- МЧТ - модель человеческого тела;

- ММ - механическая модель;

- МЗУ - модель заряженного устройства;

- ЭСР-координатор - лицо, отвечающее за все аспекты защиты от ЭСР;

- ЭСР-защита - защита от электростатического разряда;

- ЭСР-защищенное рабочее место - защищенное от электростатического разряда место.

5. Безопасность персонала

Методики и оборудование, применяемые на производстве, не должны подвергать персонал опасным воздействиям. Пользователи обязаны выбирать оборудование в соответствии с действующим законодательством, обязательными требованиями нормативных документов, а также внутренней и внешней политикой предприятия. Настоящий стандарт не может заменить или отменить какие-либо требования относительно безопасности персонала.

Необходимо принимать меры по снижению электрической опасности и выполнять инструкции по правильному заземлению оборудования.

6. Программа ЭСР-управления

6.1. Общие положения

6.1.1. Требования к программе ЭСР-управления

Программа ЭСР-управления, созданная с учетом требований настоящего стандарта, должна минимизировать повреждения изделий, чувствительных к воздействию электростатических разрядов, равных 100 В или более при использовании МЧТ согласно стандарту МЭК 60749-26 [2]. Программа должна включать как организационные, так и технические требования к методам и средствам ЭСР-управления согласно настоящему стандарту. Организация должна разработать программу управления, выполнять ее, вести документацию, проверять программу на соответствие требованиям, изложенным в настоящем стандарте.

6.1.2. ЭСР-координатор

Организация должна назначить лицо, отвечающее за все аспекты ЭСР-защиты на предприятии, а также за выполнение требований настоящего стандарта, включая разработку, документирование, поддержание и проверку соответствия программы ЭСР-управления.

6.1.3. Внесение изменений

Данный стандарт или какая-либо его часть может применяться не ко всем задачам организации. Внесение изменений в программу ЭСР-управления осуществляется после оценки прикладной задачи, по результатам которой требования могут изменяться, добавляться или исключаться. Все решения по внесению изменений, включая причины и техническое обоснование, должны документироваться.

6.2. Организационные требования к программе ЭСР-управления

6.2.1. План программы ЭСР-управления

В плане выполнения программы ЭСР-управления должны быть предусмотрены следующие составные части:

- обучение;

- проверка соответствия;

- заземление;

- заземление персонала;

- УЗЭ;

- упаковка;

- маркировка.

План является основным документом для выполнения и проверки программы.

Цель плана заключается в создании комплексной программы, соответствующей требованиям системы управления качеством в организации.

6.2.2. План обучения

В плане обучения указывается весь персонал, который должен пройти обучение, а именно персонал, имеющий отношение к ЧЭСР-компонентам. План должен включать начальное обучение персонала, прежде чем будет начата работа с ЧЭСР-компонентами. В плане должны указываться тип и периодичность обучения. Он должен включать требования по хранению записей об обучении и требования к документу, в котором эти записи хранятся. Организация самостоятельно выбирает методы и способы обучения. План обучения должен включать описание методов обучения, чтобы гарантировать его адекватность.

6.2.3. План проверки соответствия

План проверки соответствия должен быть принят, чтобы гарантировать выполнение требований программы ЭСР-управления. Мониторинг процессов (измерения) должен осуществляться в соответствии с планом проверки соответствия, который определяет технические требования, пределы измерений и частоту проверки. В плане проверки соответствия должны указываться методы испытаний, используемые для мониторинга процессов и измерений. Если в организации используются методы испытаний, отличные от указанных в настоящем стандарте, необходимо доказать, что результаты этих испытаний соответствуют требованиям стандарта. Необходимо создавать и хранить записи проверки, которые подтверждают соответствие техническим требованиям.

Выбранное для испытаний оборудование должно выполнять измерения, определенные в плане проверки соответствия.

6.3. Технические требования к плану программы ЭСР-управления

Ниже приведены основные технические требования, которые необходимо учитывать при разработке программы ЭСР-управления.

Установленные пределы основываются на методах проверки или стандартах, приведенных в таблицах данного подраздела. План проверки должен содержать указания по оценке соответствия установленным пределам. Эти методы могут совпадать с методами проверки, приведенными в таблицах, так и отличаться от них. Методы проверки и пределы, отличные от методов, приведенных в таблицах 1 - 4, должны быть технически обоснованы. Некоторые технические элементы, перечисленные в таблицах 1 - 4, не имеют нижнего предела сопротивления. Тем не менее, минимальное значение сопротивления должно устанавливаться по причинам безопасности.

В этом случае рекомендуем принимать во внимание соответствующие требования действующих обязательных нормативных документов и/или стандартов ГОСТ Р МЭК 61140, ГОСТ Р 51350, МЭК/ТС 60479-1 [3], МЭК/ТС 60479-2 [4] и серии стандартов МЭК 60364 [5].

6.3.1. Системы заземления/эквипотенциального соединения

Чтобы исключить ущерб от ЭСР, необходимо устранить разность потенциалов между чувствительными к ЭСР элементами и другими проводниками, с которыми они могут соприкасаться, например персоналом, автоматизированным погрузочно-разгрузочным, стационарным и подвижным оборудованием. Чтобы устранить разность потенциалов, все проводящие и рассеивающие элементы должны соединяться с землей или друг с другом (эквипотенциальное соединение). Это может быть осуществлено тремя разными способами:

- заземление с использованием защитного заземления.

Первый и наиболее предпочтительный способ заземления - защитное заземление, если таковое имеется. В этом случае элементы ЭСР-управления и заземленный персонал подключены к защитному заземлению. Пример показан на рисунке 1;

- заземление с использованием функционального заземления.

Второй допустимый способ заземления - это использование функционального заземления. Проводник может представлять собой заземляющий стержень или штырь, который используется для заземления элементов ЭСР-управления в производственном помещении. Чтобы устранить разность потенциалов между защитным заземлением и функциональным заземлением, настоятельно рекомендуется, чтобы эти две системы были электрически связаны друг с другом. Пример показан на рисунке 1;

- эквипотенциальное соединение.

Если в производственном помещении нет возможности для заземления, электростатическая защита может быть обеспечена путем соединения всех элементов ЭСР-управления в общей точке соединения. Пример показан на рисунке 2. Максимальное сопротивление между любым элементом защиты и общей точкой соединения должно соответствовать пределам, указанным для этих элементов защиты в таблицах 1 и 2.

Любая из систем заземления/устранения разности потенциала в настоящем стандарте будет именоваться «заземление».

Условные обозначения: 1 - антистатический браслет и провод; 2 - рабочая поверхность; 3 - общая точка заземления;
4 - напольное антистатическое покрытие; 5 - антистатический пол; 6 - функциональное заземление или защитное
заземление (функциональное заземление должно соединяться с защитным заземлением)

Рисунок 1 - Схема УЗЭ с точками заземления

Таблица 1 - Требования к заземлению/соединению

Условные обозначения: 1 - антистатический браслет и провод; 2 - рабочая поверхность; 3 - общая точка заземления;
4 - напольное антистатическое покрытие; 5 - антистатический пол

Рисунок 2 - Схема системы эквипотенциального соединения

6.3.2. Заземление персонала

При работе с ЧЭСР-компонентами персонал должен иметь заземление или эквипотенциальное соединение в соответствии с требованиями, изложенными ниже. Если персонал находится на ЭСР-защищенном рабочем месте, сотрудники должны быть заземлены через антистатические браслеты.

Для работы стоя персонал может заземляться либо с помощью антистатических браслетов, либо с помощью системы заземления «напольное покрытие - обувь». Если используется система «напольное покрытие - обувь», необходимо соблюдать два условия:

- общее сопротивление системы (от сотрудника - через обувь и покрытие к заземляющему оборудованию) должно быть менее 3,5 · 10⁷ Ом;

- максимальное создаваемое телом напряжение должно быть менее 100 В; общее сопротивление системы должно быть менее 1 · 10⁹ Ом.

Таблица 2 - Требования к заземлению персонала

6.3.3. Участки, защищенные от электростатического разряда (УЗЭ)

Работа с ЧЭСР-компонентами без защитного покрытия или упаковки должна выполняться в УЗЭ. Перед входом в УЗЭ должны быть установлены хорошо видимые персоналу предупредительные знаки.

Примечание 1 - УЗЭ может представлять собой все здание, помещение или единичное рабочее место.

Доступ в УЗЭ должен быть ограничен только персоналом, прошедшим обучение. Необученный персонал не должен допускаться к операциям с ЧЭСР-компонентами.

Все неосновные диэлектрики (пластик или бумага), такие как чашки, контейнеры для продуктов питания, личные вещи должны быть удалены с рабочих или других мест, где используют незащищенные ЧЭСР-компоненты.

ЭСР-опасность, связанная с необходимостью применения диэлектриков, должна быть оценена, чтобы гарантировать следующее:

- электростатическое поле в месте, где используются ЧЭСР-компоненты, не превышает 10000 В/м;

- электростатический потенциал, измеряемый на поверхности изоляторов, необходимых для работы, не должен превышать 2000 В, в противном случае рекомендуется размещать их на расстоянии минимум 30 см от ЧЭСР-компонентов.

Если измеренное электростатическое поле или потенциал поверхности превышает установленные пределы, необходимо использовать ионизацию или другие методы ослабления заряда.

При использовании ЧЭСР-компонентов создание УЗЭ необходимо. Однако существует множество разных способов формирования программы ЭСР-управления. Приведенная ниже таблица перечисляет некоторые из возможных элементов ЭСР-управления, которые можно использовать для управления статическим электричеством. Для тех элементов ЭСР-управления, которые выбраны для использования в программе ЭСР-управления, указанный диапазон становится обязательным.

Примечание 2 - Если пределы, указанные в таблице 3, превышены, программа ЭСР-управления должна включать положение о внесении изменений в соответствии с требованиями, изложенными в 5.1.3.

Таблица 3 - Требования к УЗЭ

7. Упаковка

Защитная упаковка должна отвечать требованиям заказчика и оговариваться в контрактах, заказах на покупку, чертежах и/или другой документации. Если заказчик не оговаривает требования к защитной упаковке, организация сама должна определить требования, предъявляемые к защитной упаковке ЧЭСР-компонентов в рамках разработанного плана. Требования к упаковке должны устанавливаться для перемещения ЧЭСР-компонентов внутри УЗЭ, между УЗЭ, за пределами УЗЭ и для транспортирования к заказчику (см. Введение).

При выборе материала упаковки и методов испытаний следует использовать данные таблицы 4.

Таблица 4 - Упаковка

8. Маркировка

Маркировка ЧЭСР-компонентов, оборудования и упаковки должна соответствовать требованиям заказчика и оговорена в контрактах, заказах на покупку, чертежах и/или другой документации. Если заказчик не оговаривает требования к маркировке, организация при разработке плана программы ЭСР-управления должна сама принять решение о необходимости применения маркировки. Если определено, что маркировка требуется, это должно документироваться как часть плана.

Приложение А
(обязательное)

Методы испытаний

А.1. Метод испытания браслета¹⁾

___________

¹⁾ Испытания антистатического браслета проводятся в составе системы «человек - браслет» и в условиях, предусмотренных требованиями по безопасности.

Наденьте антистатический браслет на руку и подключите свободный конец провода к измерительному прибору. Пластину, соприкасающуюся с рукой, следует прижать, чтобы убедиться, что значение сопротивления браслета находится в допустимых пределах. Для измерения может использоваться прибор или другое оборудование, позволяющее измерять сопротивление в диапазоне от 5,0 · 10⁴ Ом до, как минимум, 1 · 10⁸ Ом. Напряжение разомкнутой цепи тестера должно составлять от 9 до 40 В. Пример типичного устройства тестирования показан на рисунке А.1.

Рисунок А.1 - Испытание антистатического браслета

А.2. Методика испытания обуви (пример)

Встаньте одной ногой на проводящий электрод. Пластину, соприкасающуюся с рукой, следует прижать, чтобы убедиться, что сопротивление системы «сотрудник - обувь» находится в допустимых пределах (см. рисунок А.2). Измерительным прибором может быть тестер или другое оборудование, позволяющее измерять сопротивление в диапазоне от 5 · 10⁴ Ом до, как минимум, 1 · 10⁸ Ом. Напряжение разомкнутой цепи тестера обычно составляет от 9 до 40 В. Пример типичного устройства тестирования показан на рисунке А.2.

Измерительный прибор

Электрод для измерения обуви

Рисунок А.2 - Тестирование обуви (пример)

Библиография