PRZYCZYNY ROZŁADOWAŃ ELEKTROSTATYCZNYCH (ESD) I OPTYMALNA OCHRONA PRZED NIMI

CO OZNACZA ESD?

Mianem ESD (ang. electrostatic discharge) określa się wyładowanie elektrostatyczne. Na skutek różnic potencjału (różnych napięć) generowany jest krótki prąd elektryczny w postaci iskry lub przebicia. W zależności od napięcia, a więc liczby woltów, fenomen ten można:

  • poczuć (powyżej 3000 V)
  • usłyszeć (powyżej 5000 V)
  • zobaczyć w postaci iskry lub błysku (powyżej 10000 V).

Wiele rozładowań elektrostatycznych nie przekracza progu postrzegania przez człowieka, jednak mogą być one szkodliwe np. dla podzespołów elektronicznych. Aby człowiek poczuł rozładowanie, potrzeba ok. 3000 V. Jednak już 30 V wystarczy, aby zniszczyć podzespół półprzewodnikowy.

Obiekty o tym samym ładunku odpychają się. Jeśli osoba jest naładowana elektrostatycznie, ich włosy podniosą się.

JAK DOCHODZI DO WYŁADOWANIA ELEKTROSTATYCZNEGO?

Rozładowanie elektrostatyczne następuje, kiedy oddzielane od siebie są dwa ładunki elektryczne. Ma to miejsce na przykład wówczas, gdy dwa różne materiały ocierają się o siebie, lub są rozdzielane od siebie.
Występuje ono często w zupełnie normalnych sytuacjach dnia codziennego, na przykład podczas chodzenia po dywanie w obuwiu z podeszwami z tworzywa sztucznego. Magazynowane są przy tym głównie ujemne ładunki elektryczne, które rozmieszczane są w całym przedmiocie lub ciele. Jeżeli w tym momencie dojdzie do zetknięcia z innym ciałem przewodzącym lub uziemieniem (np. grzejnikiem), ładunek ten błyskawicznie odpływa.

Przykłady powstawania rozdzielonych ładunków:

  • chodzenie po podłogach z tworzywa sztucznego
  • tarcie na odzieży syntetycznej
  • przemieszczanie pojemników z tworzywa sztucznego
  • rozwijanie taśm klejących
  • ruch przenośników taśmowych

Niewielka wilgotność powietrza sprzyja powstawaniu ładunku elektrostatycznego, dlatego powinna ona wynosić od 40% do 60%.

Płyta z elementami wrażliwymi na ESD (IC)

KIEDY WYŁADOWANIA ELEKTROSTATYCZNE SĄ NIEBEZPIECZNE?

W normalnych warunkach zagrożenie dla człowieka nie występuje. Ładunki elektrostatyczne mogą być jednak niebezpieczne dla zakładów przemysłu elektronicznego.

Niekontrolowane wyładowania elektrostatyczne mogą doprowadzić do szkody całkowitej i do ukrytych uszkodzeń podzespołów elektronicznych, co może być przyczyną wysokich kosztów związanych z:

  • późniejszymi awariami
  • reklamacjami
  • naprawą i wymianą
  • utratą dobrego imienia
  • utratą klientów

Symbol dla elementów narażonych na wyładowanie elektrostatyczne

W nowoczesnych obszarach roboczych mogą występować napięcia przekraczające 10000 V. Zwłaszcza tworzywa sztuczne, ze względu na swoją wysoką rezystancję powierzchniową mogą bardzo dobrze gromadzić ładunek elektrostatyczny. Potencjał powierzchniowy typowego pudełka z tworzywa sztucznego wynosi na przykład do 20000 V – to niebezpieczne otoczenie dla transportowanych w nim elementów elektronicznych.

Elementy, które narażone są na rozładowanie elektrostatyczne podczas obróbki lub transportu, określane są skrótem ESDS (ang. electrostatic discharge sensitive devices) i oznaczone następującym symbolem:

OCHRONA PRZED ESD

Efektywną ochronę przed uszkodzeniami spowodowanymi przez rozładowanie elektrostatyczne zapewniają strefy ochronne ESD, tak zwane EPA (ang. Electrostatic Protected Area). Tu podejmowane są wszelkie środki ostrożności, aby umożliwić wykonywanie prac z użyciem elementów wrażliwych elektrostatycznie bez zagrożeń dla nich.

Obszerna strefa chronna ESD (EPA) obejmuje następujące obszary (minimalne wymagania zgodnie z DIN EN 61340-5-1):

Stanowisko robocze ESD

Stanowisko robocze, pracownik, krzesło, podłoga i znaczniki są neutralne pod względem ładunku elektrycznego.

Obuwie ESD

Pracownicy są zobowiązani do noszenia obuwia antystatycznego.

Odzież ESD

Pracownicy noszą odzież, która zapobiega gromadzeniu się ładunku elektrostatycznego lub odprowadza go.

Narzędzia ESD

Narzędzia spełniające wymagania w zakresie ESD gwarantują bezpieczne operowanie elementami konstrukcyjnymi.

Pojemniki i regały ESD

Odprowadzające ładunek elektrostatyczny pojemniki do przechowywania i transportu oraz regały i szafy do przechowywania stanowią idealne elementy wyposażenia warsztatu.

Kontrola ESD

Wyposażenie i sprzęt ochronny są regularnie sprawdzane za pomocą urządzeń pomiarowych.

Należy przestrzegać zasady:
„Gdzie nie występuje gromadzenie się ładunku elektrostatycznego, tam nie dochodzi do jego rozładowania”. Tak mała liczba ruchów, jak to tylko możliwe, i wyposażenie bezpieczne z punktu widzenia ESD obniżają do minimum poziom ryzyka gromadzenia ładunku elektrostatycznego przez osoby.

Symbol dla komponentów ochronnych ESD

Elementy strefy ochronnej ESD (EPA) oznaczone są następującym symbolem:

POMOC

W Hoffmann Group Perschmann oferujemy:

  • indywidualne doradztwo
  • analizy zagrożeń, pomoc w doborze produktów, testy użytkowania i szkolenia.

Skontaktuj się z nami

Tu znajdziecie wyjaśnienia najważniejszych pojęć stosowanych w obszarze ESD, EPA i ładunku elektrostatycznego.