Ochrana elektroniky před elektrostatickými jevy – terminologie

Elektrostatické jevy mohou vytvářet řadu závažných rizik [7]. Výroba a údržba elektroniky zahrnuje specifickou podskupinu takových rizik [3]. Tento příspěvek je úvodem do základní terminologie, definic a zkratek z oblasti ochrany elektronických součástek a systémů před elektrostatickými jevy. Je tedy pokračováním příspěvku „Terminologie pro montáž v elektronice“. Rozvádí některá nebezpečí při výrobě elektronických součástek, při jejich montáži do vyšších celků (osazených desek atp.) a při používání/ udržování složitějších výrobků s elektronickými podsestavami. Takové riziko může způsobit nefunkčnost elektronické součástky/systému, případně může způsobit sníženou spolehlivost elektronické součástky/systému –s velkými ekonomickými důsledky. Následující tabulka obsahuje nejběžnější zkratky, písmenné značky a příslušné anglické a české termíny z této oblasti.

Vysvětlení pojmů

• Antistatická přísada, plnidlo nebo ošetření (antistatic additive, filler or treatment) je přidaná látka nebo proces použitý na kapalinu nebo pevnou látku z důvodu snížení její tendence získávat náboj kontaktem nebo třením nebo urychlit migraci náboje, a tím snižovat jeho schopnost uchovávat významný náboj při kontaktu se zemí.
• Elektrostatický výboj, ESD (electrostatic discharge) je přenosem náboje přímým kontaktem nebo průrazem z materiálu nebo z předmětu s různým elektrickým potenciálem vzhledem k nejbližšímu okolí [1].
• Elektrostaticky disipativní obuv (electrostatic dissipative footwear) vykazuje rezistanci 105Ωaž 108Ω.
• Elektrostaticky vodivá obuv (electrostatic conductive footwear) vykazuje rezistanci < 105Ω.
• Generátory elektrostatického náboje (static generators) jsou předměty, na kterých se může vytvářet elektrostatický náboj, např. kontaktem, třením, indukcí v elektrickém poli, polarizací, fotoelektrickým jevem, piezoelektrickým jevem, ionizací a adsorpcí iontů atp. [1].
• Materiál antistatický (antistatic material) je materiál, který brání nebo omezuje triboelektrické nabíjení.
• Materiál disipativní (dissipative material) je materiál, který dovoluje, aby náboj migroval po povrchu nebo objemem za dobu, která je krátká ve srovnání s dobou vytváření náboje nebo dobou, ve které by náboj mohl vyvolat elektrostatický problém (rezistance 105Ωaž 108Ω).
• Materiály pro balení (materials for packaging) jsou materiály, do kterých jsou baleny součástky ESDS pro transport nebo skladování včetně sáčků, krabic, přepravek, obalů, zásobníků atp.
• Náramek (wrist strap) musí sestávat z pásku, který těsně obepíná zápěstí, a z kabelu, který připojuje náramek k uzemňovací svorce (viz obr. 2) [5].
• Obal vnitřní (intimate packaging) je v přímém kontaktu s ESDS [5].
• Obal blízký (proximity packaging) není v přímém kontaktu s ESDS. Obsahuje více než jednu ESDS [5].
• Obal sekundární (secondary packaging) poskytuje další fyzickou ochranu [5].
• Obaly ochranné (protective packaging) pro citlivé součástky rozlišujeme jako vodivé (do 104Ω), stínící před výbojem (do 103Ω), disipativní (104až 1011Ω) a izolační (nad 1011Ω) [5].
• Pokles náboje (charge decay) může být vyvolán migrací náboje po povrchu tělesa nebo jeho objemem, což vede k poklesu povrchové nebo objemové hustoty náboje.
• Poškození (damage) zahrnuje degradaci, změnu parametrů nebo selhání součástky/sestavy.
• Propojení (bonding) značí pospojování vodivých předmětů, které jsou navzájem izolovány, pomocí vodiče (všechny vodivé předměty jsou na stejném potenciálu) [4].
• Prostory s potlačovanou kontaminací (contamination controlled areas) jsou tzv. čisté prostory, které často zahrnují prostory, kde lze manipulovat s ESDS.
• Rezistance (resistance) je vyjádřena poměrem napětí/proud. Rozlišuje se objemová rezistance (volume resistance), povrchová rezistance (surface resistance), rezistance mezi dvěma body (point-to-point resistance) a rezistance k zemi (resistance to ground).
• Statická elektřina (electrostatic) souvisí s jevy způsobenými nashromážděním elektrického náboje na povrchu různých těles a předmětů a jejich výměnou při vzájemném kontaktu [5].
• Systém obuv-podlaha (footwear-flooring system) je sestava, na které se sleduje vznik napětí na osobě, která chodí po podlaze.
• Triboelektrické nabíjení (triboelectric charging) –nabíjení třením, přesněji dotykem dvou těles a jejich oddělením. Velikost tohoto nabíjení vyjadřuje triboelektrická řada předmětů [1].
• Výboje elektrostatické známe např. jiskrové, korónové, trsové, kuželové, obloukové atp. [1].
• Výboj jiskrový (spark discharge) je typický výboj pro poškození elektronické součástky atp.
• Výboj korónový (corona discharge) vzniká obvykle v blízkosti hrotu elektrody, kde lokální intenzita elektrického pole převyšuje průraznou hodnotu vzduchu (využívá se pro nabíjení povrchů) [6].
• Výboj obloukový (arc discharge) je charakterizován velkým (stejnosměrným) proudem –například 100 A až 100 kA.
• Výstražné štítky (warning labels) ohraničují prostor EPA.

Obr. 1 Značka ESD [5]

Obr. 2 Zkoušení náramku [4]

Obr. 3 Schéma ekvipotenciálního propojení [4]