ESD – co to jest i jak się przed nim zabezpieczyć?

Chodzenie po syntetycznej podłodze, wkładanie i zdejmowanie syntetycznej odzieży, przesuwanie pojemników z tworzyw sztucznych czy nawet zwykłe rozwijanie taśmy samoprzylepnej. Te czynności i wiele innych generuje rozładowania elektrostatyczne. Mogą być one niebezpieczne, dla ludzi i dla urządzeń. Sprawdźmy więc, jak można sobie z nim radzić.

Co to jest ESD?

Na samym początku przyjrzyjmy się dokładnie, czym jest ESD. Rozładowanie elektrostatyczne – z angielskiego ESD (Electro Static Discharge) – jest określane, jako przepływ ładunków między obiektami o różnych potencjałach elektrycznych. Ładunki te powstają w czasie wzajemnego pocierania lub przemieszczania dwóch różnych materiałów.

Powstające wyładowania elektrostatyczne charakteryzują się wysokim poziomem napięcia rzędu 10kV i więcej, przy czym charakterystyczne jest osiąganie dużo większego napięcia w środowisku o mniejszej wilgotności – w suche mroźne dni przy wilgotności rzędu 20% napięcie może osiągnąć nawet 30kV. Napięcie o dużo niższym poziomie może być już niebezpieczne dla komponentów elektronicznych. Charakterystyczny dla rozładowania tak wysokiego napięcia przeskok „iskry” to nic innego jak przepływ ładunku w wyniku zbliżenia dwóch obiektów o różnych potencjałach – przeskok ładunku następuje w kierunku od potencjału ujemnego do dodatniego.

Jak chronić się przed ESD?

W celu ochrony przed skutkami ESD zaleca się używanie wielu materiałów, które charakteryzują się różną rezystancją i charakterystyka rezystywności. Możemy wyodrębnić cztery główne grupy materiałów:

• Materiały osłaniające od ESD (SHELDING MATERIALS) – przykładem może być klatka Faradaya – materiałem osłaniającym od ESD jest przewodzący metal (rezystancja na poziomie mniej niż 10³Ω) lub węgiel, który tłumi oraz osłabia energie pola elektrycznego,
• Materiały przewodzące (CONDUCTIVE MATERIALS) – które charakteryzują się niską rezystancją (mniej niż 10⁵Ω) i pozwalają na szybkie przemieszczanie się ładunku przez materiał. Uziemienie takiego materiału pozwala na szybkie i skuteczne pozbycie się ładunków,
• Materiały rozpraszające ładunki (STATIC-DISSIPATIVE MATERIALS) – to takie materiały, których rezystancja powierzchniowa jest większa od 10⁵Ω ale mniejsza niż 10¹²Ω. Ładunki statyczne spływają do uziemienia wolniej, w bardziej kontrolowany sposób, niż w przypadku materiałów przewodzących, przez co redukowany jest ich niszczący potencjał,
• Materiały izolacyjne (INSULATIVE MATERIALS) – to materiały, których rezystancja powierzchniowa jest wyższa niż 10¹²Ω , a więc mają wysoką rezystancje i są trudne do uziemienia. Ładunki statyczne pozostają przez dłuższy czas w materiałach tego typu. Nie są więc to materiały zabezpieczające przed ESD.

Z niekorzystnymi skutkami rozładowania elektrostatycznego możemy spotkać się na różnych etapach produkcji sprzętu i komponentów elektronicznych, najczęściej określa się je następująco:

• Uszkodzenia na etapie produkcji komponentów,
• Uszkodzenia podczas testowania,
• Uszkodzenia na etapie składowania,
• Uszkodzenia podczas pakowania i transportu,
• Uszkodzenia podczas użytkowania.

Wiele zakładów produkcyjnych w trakcie szkoleń wpaja pracownikom cztery podstawowe zasady pracy w strefie kontroli ESD:

1. Założenie, że wszystkie komponenty, z jakimi się pracuje są wrażliwe na ESD,
2. Kontakt z wrażliwymi komponentami tylko w strefach EPA (ESD Protected Area – do omówienia których za chwilę przejdziemy), zawsze przy odpowiednim i działającym uziemieniu własnym,
3. Wykorzystywanie do przechowywania komponentów tylko specjalnych pojemników antystatycznych,
4. Regularne sprawdzanie systemów ochrony przed ESD (systemy nadzoru wewnętrznego i zewnętrzne audyty).

Zapobieganie zagrożeniom ESD

Aby uchronić się przed uszkodzeniami wywołanymi przez ESD należy skoncentrować się na trzech kierunkach działania:

1. Zapewnić odpowiednie uziemienie zapobiegające gromadzeniu się ładunków,
2. Obrabiane komponenty powinny być osłaniane przed kontaktem z powierzchniami o innym potencjale z wykorzystaniem dostępnych środków,
3. Strefy robocze należy poddawać neutralizacji z wykorzystaniem jonizatorów.

Skupmy się na sposobach uziemienia i rozpraszania ładunków elektrostatycznych. Jak już wcześniej wspomnieliśmy tak prozaiczna czynność jak chodzenie po nieodpowiedniej posadzce powoduje generowanie ładunku elektrostatycznego. W strefach EPA (ESD Protected Area) istotne jest wykonanie podłóg z powierzchnią rozpraszającą ładunek. Materiał użyty do wykonania powierzchni podłogi antystatycznej, musi spełniać określone założenia i przynajmniej jeden z poniższych warunków:

• Rezystancja pomiędzy osobą a uziemieniem musi być mniejsza niż 3,4 x 10⁷Ω,
• Poziom napięcia generowany przez dowolne ciało na powierzchni nie może przekraczać 100V,

Większość zakładów zgodnie z wymogami nadzoru wewnętrznego i audytów sprawdza stan podłogi antystatycznej dwa razy w roku. Odpowiednia wykładzina podłogowa z warstwą odprowadzającą ładunki elektrostatyczne w połączeniu z obuwiem antystatycznym czy antystatycznymi opaskami na obuwie stanowi doskonały system zapobiegania ESD.

Zalecenia dotyczące instalowania podłóg do stref EPA wyszczególniają trzy grupy wykładzin:

1. Wykładziny podłogowe zainstalowane na stałe,
2. Wykładziny podłogowe zainstalowane okresowo,
3. Maty podłogowe położone na istniejącym podłożu.

Charakterystyka podłogi do strefy EPA

Oprócz właściwości elektrycznych spełniających wymogi pomieszczeń EPA, wykładzina podłogowa lub mata powinna spełniać szereg innych wymagań. Pisaliśmy o tym w naszym wpisie o ergonomicznych matach poliuretanowych.

Wszystkie te warunki spełnia wiele mat podłogowych. Wystarczy wspomnieć o matach ERGOMAT Infinity ESD Bubble lub Infinity Smooth ESD. Ich wymiary pozwalają dodatkowo stosować je jako maty stanowiskowe. Oczywiście każda mata do zastosowania ESD posiada klips umożliwiający podłączanie jej do systemów odprowadzania ładunków elektrostatycznych.

Jeśli poszukujesz rozwiązania do swojego zakładu – skontaktuj się z nami. Pomożemy Ci dobrać odpowiednie zabezpieczenia przed ESD.

Chcesz pokazać komuś ten tekst?

Masz naszą zgodę i wdzięczność 🙂