ESD - podłączenie stanowiska, pomiary

W tym poście chciałbym poruszyć dwa tematy, jeden z nich będzie dotyczył poprawnego uziemienia pracownika na stanowisku, drugi natomiast będzie dotyczył sposobu dokonywania pomiarów.

Aby mieć pewność co do zabezpieczeń, oraz możliwości uszkodzenia układów należy przestrzegać czterech podstawowych zasad:

1. Należy z góry przyjąć iż wszystkie komponenty elektroniczne są wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne.
2. Komponenty należy dotykać tylko w odpowiednim zabezpieczeniu, a najlepiej w strefie EPA.
3. Transport oraz przechowywanie elementów powinno się odbywać tylko w przystosowanych do tego pojemnikach i z odpowiednim ich zabezpieczeniem.
4. Zastosowane środki ochronne należy regularnie sprawdzać np. opaska nadgarstkowa powinna być codziennie sprawdzana.

Uziemienie stanowiska

Uziemienie całego stanowiska, razem z pracownikiem wykonuje się poprzez tzw EBP, który został wspomniany w poprzednim opisie. Całe stanowisko powinno wyglądać następująco:

Rys. 1. Sposób podłączenia stanowiska [1] 

EBP zawiera trzy rezystory każdy po 1 MOhm, które są podłączone do trzech punków. Do nich podłącza się odpowiednio matę znajdującą się na stole, matę położoną na podłogę oraz samego pracownika. Dodatkowo pracownik jest podłączony przez opaskę nadgarstkową z kablem miedzianym do punktu wspólnego. Jego rezystancja wynosi tak samo 1 MOhm. Punkt EBP jest podłączone do wspólnego uziemienia.

Pomiary rezystancji [1] 

Pomiar rezystancji dokonuje się poprzez megaomomierz, który wyposażono w elektrody. Przedstawiony poniżej miernik dodatkowo mierzy temperaturę oraz wilgotność. Poprawne wartości tych dwóch parametrów są kluczowe, ponieważ od nich głównie zależy poprawna wartość rezystancji.

Rys. 2. Miernik rezystancji [www.robtools.eu]

Pomiar dokonuje się na dwa sposoby punkt punkt, lub poprzez pomiar względem rezystancji.

Pierwszy wymieniony sposób polega na umieszczeniu dwóch elektrod w dowolnym punkcie na stole. Przed jego dokonaniem należy sprawdzić temperaturę oraz wilgotność powietrza, którą przypomnę powinna wynosić ponad 30%.

Drugi sposób polega na zastąpieniu jednej z elektrod podłączeniem do wspólnego uziemienia, druga elektroda zostaje na stole. Zmierzona wartość powinna się mieścić w przedziale od 100 k do 1 GOhm.

Następnym ważnym pomiar jest wartość rezystancji powierzchniowej, którą można zmierzyć testerem rezystancji powierzchniowej. Przykładowe urządzenie przedstawiłem na rysunku 3.

Rezystancja powierzchniowa jest to wartość tego parametru na jeden metr kwadratowy.

Rys. 3. Tester rezystancji powierzchniowej [www.robtools.eu]

Pomiar dokonuje się poprzez dwie zamontowane elektrody bądź z wykorzystaniem sondy pomiarowej.

Następnym testowanym elementem jest pomiar wartości rezystancji materiału. W taki sposób można mierzyć obuwie, maty itp. Do urządzenia podłącza się dwie elektrody, pomiędzy którymi umieszcza się badany materiał. Wartość ta wyrażana jest w stosunku napięcia stałego do wartości prądu płynącego pomiędzy przyłożonymi elektrodami. 

Poniżej przedstawiam przykładowe urządzenie do pomiaru.

Rys. 4. Pomiar rezystancji obuwia [www.psinter.pl]

Kolejnym istotnym parametrem jaki można zmierzyć jest wartość rezystancji pomiędzy człowiekiem a uziemieniem. Pomiar jest stosunkowo prosty, mierzy się parametr pomiędzy dłonią osoby, przez obuwie antystatyczne a uziemioną podłogą. Jedną końcówkę miernika przez sondę umieszcza się na dłoni pracownika, drugi koniec podłączony do uziemienia wspólnego.\

Pomiar parametrów elektrycznych [1]

Oprócz rezystancji możliwe jest zmierzenie w sposób bezdotykowy napięcia elektrostatycznego oraz pola elektrostatycznego. Stosuje się do tego odpowiednie mierniki.

Rys. 5. Miernik pola elektrostatycznego [www.unitor.com.pl]

Zaprezentowany miernik pozwala na pomiar napięcia elektrostatycznego na powierzchniach przewodzących oraz nieprzewodzących.

Urządzenia należy zbliżyć na odległość jaka jest zdefiniowana przez producenta. 

Źródła 

Wszystkie sposoby pomiaru zostały oraz zasady jakimi należy się kierować zostały opisane w odpowiednich normach:

• PN-EN 61340-5-1:2009 - podstawowa norma, z którą należy sprawdzać wdrożony system zabezpieczeń. Zdefiniowane są w niej sposoby zabezpieczeń przed ESD. W niej zdefiniowana ogólne wymagania jakie należy spełnić.
• PN-EN 61340-5-2:2002 - Ochrona przyrządów elektronicznych przed elektrycznością statyczną, poradnik dla użytkownika
• PN-EN 61340-4-1:2006 - Ta norma zawiera znormalizowane metody badań rezystancji elektrycznej wykładzin podłogowych oraz gotowych podłóg.
• ANSI/ESD S20.20-1999 - ochrona elementów elektronicznych, montażu itp.
• ANSI/ESD S541-2003 - materiały wykorzystywane do pakowania urządzeń,

Bibliografia

[1] Renex - Podręcznik ESD