I dagens elektronikproduktion är komponenterna mindre, snabbare och mer känsliga än någonsin. Samtidigt räcker det med en mycket liten elektrostatisk urladdning för att orsaka skador som kan leda till kvalitetsbrister, reklamationer, produktionsstopp och ökade kostnader.
ESD står för Electrostatic Discharge, eller elektrostatisk urladdning på svenska. Det innebär en snabb överföring av statisk elektricitet mellan två objekt med olika elektrisk potential. Det kan ske genom direkt kontakt eller via luften när spänningen blir tillräckligt hög.
Många känner igen fenomenet från vardagen när man får en stöt efter att ha gått över en matta och rört vid ett metallföremål. Inom elektronikindustrin är situationen betydligt mer kritisk. En komponent kan skadas redan vid spänningsnivåer som är så låga att människor varken kan känna, höra eller se urladdningen.
För företag som tillverkar, monterar, reparerar eller hanterar elektronik är ett genomtänkt ESD-skydd därför en grundläggande del av kvalitetsarbetet. ESD-skydd omfattar både produkter, rutiner, utbildning och regelbunden kontroll för att säkerställa att känsliga komponenter inte skadas under produktion, lagring eller transport.
Statisk elektricitet uppstår när det finns en obalans mellan positiva och negativa laddningar på ett materials yta. Normalt är ett objekt elektriskt neutralt, men när elektroner flyttas mellan material kan en laddningsskillnad byggas upp.
När denna skillnad blir tillräckligt stor söker laddningarna en väg att utjämnas. Resultatet blir en elektrostatisk urladdning, alltså en ESD-händelse.
De vanligaste orsakerna till elektrostatisk uppladdning är:
När två material gnids mot varandra överförs elektroner mellan ytorna.Exempel:
När två material som varit i kontakt skiljs åt kan laddningar byggas upp.Exempel:
Ett elektriskt fält från ett laddat föremål påverkar ett annat objekt utan direkt kontakt.Detta kan skapa spänningsskillnader som senare leder till en urladdning.
Moderna elektroniska komponenter innehåller extremt små strukturer och tunna isolerande lager. När en elektrostatisk urladdning träffar en komponent kan den orsaka mikroskopiska skador som påverkar funktionen.
Det finns två huvudsakliga typer av ESD-skador:
Den elektroniska komponenten förstörs direkt.
Följder:
Komponenten överlever urladdningen men har fått en osynlig skada.
Den latenta skadan är ofta den dyraste eftersom den kan upptäckas först hos slutkunden.
För att säkerställa att företag arbetar på ett konsekvent och kvalitetssäkrat sätt finns internationella standarder för ESD-skydd.
Inom ESD hjälper standarderna företag att:
IEC 61340-5-1 är den dominerande ESD-standarden i Europa och stora delar av världen.
Standarden beskriver hur företag ska etablera, implementera och underhålla ett ESD-kontrollprogram för att skydda känsliga elektroniska komponenter. Den omfattar bland annat:
ANSI/ESD S20.20 används främst i Nordamerika men är internationellt erkänd.
Precis som IEC 61340-5-1 ställer den krav på ett dokumenterat ESD-program som omfattar:
Standarderna är till stora delar harmoniserade och anses tekniskt likvärdiga.
EPA står för ESD Protected Area.
Det är ett område där alla relevanta material, arbetsytor och personer kontrolleras för att minimera risken för elektrostatisk urladdning.
Ett väl utformat EPA-område innehåller exempelvis:
Syftet är att skapa en kontrollerad miljö där känsliga komponenter kan hanteras säkert genom hela produktionsprocessen.
Förebyggande åtgärder
För att skydda elektronisk utrustning mot ESD och säkerställa en stabil produktion krävs både rätt utrustning och väl genomtänkta arbetsrutiner.Luftfuktighet, arbetsrutiner och regelbunden kontroll spelar också en viktig roll i ESD-arbetet. Genom att kontinuerligt mäta och verifiera arbetsplatser, golv, jordningssystem och utrustning säkerställs att skyddet fungerar.
Ett effektivt ESD-skydd bygger på att statiska laddningar kontrolleras, neutraliseras och leds bort innan de hinner orsaka skador på känsliga komponenter. Vilket förbättrar både produktiviteten, minskar antalet reklamationer och stärker kundernas förtroende.
Jordning är grunden i allt ESD-arbete. Genom att ansluta personal, arbetsplatser och utrustning till jord skapas en säker väg för statiska laddningar att ledas bort utan att passera genom känsliga elektronikkomponenter.
Vanliga lösningar:
Ett ESD-arbetsbord är ofta kärnan i en säker arbetsmiljö, men för att skapa ett komplett ESD-skydd krävs även rätt sittlösning. Genom att kombinera ESD-bord och ESD-stolar säkerställs att statiska laddningar avleds på ett kontrollerat sätt samtidigt som ergonomin förbättras.
Ett professionellt ESD-bord erbjuder:
ESD-stolar är utvecklade för att:
ESD-arbetsplatser används inom:
En komplett ESD-arbetsplats med ESD-bord, ESD-stol, jordning och rätt tillbehör minskar risken för skador på känsliga komponenter och bidrar samtidigt till en säker, effektiv och ergonomisk arbetsmiljö.
Människan är en av de vanligaste källorna till statisk elektricitet. Genom rörelser, friktion mellan kläder och olika material kan stora elektrostatiska laddningar byggas upp och riskera att skada känsliga komponenter. Därför är rätt personlig ESD-utrustning avgörande:
Rätt kombination av ESD-kläder, skor och jordningsutrustning skapar en säker arbetsmiljö där både personal och elektronik skyddas mot kostsamma skador orsakade av elektrostatiska urladdningar.
Komponenter riskerar inte bara ESD-skador i produktionen utan även under lagring och transport. En känslig komponent kan påverkas av elektrostatiska urladdningar långt innan den når slutkunden. Därför är det viktigt att använda emballage som både skyddar mot mekaniska skador och kontrollerar statisk elektricitet.
Rätt emballage omfattar bland annat:
Alla material kan inte jordas. Plastdetaljer, förpackningsmaterial, kretskort och andra isolerande ytor kan fortfarande bygga upp statiska laddningar som riskerar att orsaka ESD-skador eller skapa problem i produktionen.
Här blir jonisering en viktig del av lösningen.
Jonisatorer skapar positiva och negativa joner som neutraliserar statiska laddningar på ytor och material.Genom att återställa laddningsbalansen minskas risken för okontrollerade urladdningar samtidigt som hanteringen av känsliga produkter blir säkrare.
Fördelar med jonisering:
Sedan 1992 har Matronic hjälpt företag inom elektronikindustrin att skapa säkrare och mer lönsamma ESD-skyddade miljöer.
Vi erbjuder kompletta ESD-lösningar som omfattar hela kedjan från analys till implementering och uppföljning.
Vi hjälper er att:
Kunskap är en avgörande del av ett framgångsrikt ESD-program.
Därför erbjuder vi:
Ett ESD-skydd är aldrig bättre än den senaste kontrollen.
Vi hjälper er med:
Vi erbjuder kvalitetssäkrade produkter för hela ESD-miljön:
Dessutom kan vi ta fram kundanpassade lösningar och specialemballage efter verksamhetens behov.
Med över 30 års erfarenhet hjälper vi företag att skapa säkra, effektiva och standardanpassade arbetsmiljöer där både produkter, personal och lönsamhet skyddas. Oavsett om ni behöver en enskild ESD-produkt eller vill bygga upp ett komplett EPA-område kan vi hjälpa er att hitta rätt lösning för verksamheten.
Vill ni minska risken för ESD-skador och samtidigt öka kvaliteten i produktionen? Kontakta våra ESD-specialister för rådgivning och en genomgång av ert nuvarande ESD-skydd.
Mikael Croonquist mikael@matronic.se
Chris Schulthess chris@matronic.se