Ochrona ESD w montażu elektroniki: odzież, opaska, lutowanie

Ochrona ESD istnieje, bo wyładowanie elektrostatyczne potrafi uszkodzić element elektroniczny bez widocznego śladu. Płytka przechodzi test na linii, a psuje się dopiero u klienta. Dlatego przy montażu elektroniki obowiązują strefy EPA, opaski uziemiające, odzież i obuwie antystatyczne, a lutowanie THT i SMD ma własne techniki i własną kontrolę.

Co to jest ESD i dlaczego uszkodzenia nie widać

ESD (electrostatic discharge) to wyładowanie ładunku zgromadzonego na ciele, ubraniu albo narzędziu. Człowiek często go nie czuje, a dla czułego układu scalonego to wystarczy, żeby osłabić jego strukturę. Element nie zawsze przestaje działać od razu: może pracować poprawnie podczas testu i zawieść po kilku tygodniach u użytkownika. Taka usterka jest trudna do wykrycia, dlatego zakłady skupiają się na tym, żeby ładunek w ogóle nie powstał albo od razu spłynął do uziemienia. Te zasady obowiązują na każdym stanowisku przy pracy przy montażu elektroniki, od kompletacji elementów po kontrolę gotowych płytek.

Strefa EPA: zasady ochrony ESD na hali

EPA to strefa chroniona przed elektrycznością statyczną. Ma wyznaczone granice i oznaczenia, uziemione stoły, maty i podłogę. Strefę nadzoruje się i regularnie kontroluje pomiarami rezystancji według norm IEC 61340-5-1 albo ANSI/ESD S20.20, zależnie od tego, którą stosuje zakład.

Przy wejściu do strefy zwykle obowiązuje taka kolejność:

1. Zakładasz odzież antystatyczną (fartuch lub kurtkę zapiętą do końca) i obuwie ESD.
2. Sprawdzasz obuwie na testerze przy wejściu, jeśli zakład go stosuje.
3. Przy stanowisku zakładasz opaskę na nadgarstek, bezpośrednio na skórę.
4. Testujesz opaskę testerem przed rozpoczęciem pracy.
5. Elementy wyjmujesz z opakowań ESD dopiero na uziemionej macie.

Do strefy nie wnosi się zwykłych folii, kubków plastikowych ani prywatnych toreb, bo łatwo gromadzą ładunek. Szczegółowe zasady ustala instrukcja stanowiskowa danego zakładu.

Jak działa opaska antystatyczna i co, gdy nie przechodzi testu

Opaska łączy ciało z uziemieniem. W jej przewodzie jest rezystor ograniczający prąd, zwykle 1 MΩ: chroni on osobę przed porażeniem, a jednocześnie pozwala ładunkowi spływać. Opaskę sprawdza się przed każdym użyciem, z opaską założoną na skórę.

Kontrola mierzy rezystancję i napięcie ciała. Wartości dopuszczalne różnią się między normami, więc obowiązuje ta, którą przyjął zakład. Gdy tester pokazuje błąd, nie zaczynasz pracy: poprawiasz dopasowanie opaski, sprawdzasz przewód i zgłaszasz problem przełożonemu zmiany. Zużyta opaska przepuszcza większe napięcie, więc trafia do wymiany.

Odzież i obuwie antystatyczne

Odzież i obuwie ESD są na takim stanowisku obowiązkowym elementem wyposażenia, a ich stosowanie wynika z instrukcji. Obuwie działa razem z podłogą: każdy typ obuwia kwalifikuje się z danym typem podłogi osobno, bo but i podłoga, które osobno zdają test, razem mogą zawieść. Dlatego nie zamienia się obuwia ESD na własne, nawet podobne z wyglądu. Wymagania odzieży i obuwia antyelektrostatycznego pojawiają się też poza elektroniką, na przykład w kabinach malarskich. Oznaczenia i rodzaje wyposażenia opisuje tekst o odzieży roboczej i środkach ochrony.

Lutowanie THT i SMD: czym się różnią

Przy THT ręczne lutowanie wymaga podgrzania wyprowadzenia i pola tak, żeby lut wpłynął do otworu. Popularna informacja, że w klasie 2 wystarcza połowa wypełnienia otworu, bywa błędna: dla klas 2 i 3 wymaganie jest wyższe, a wyjątek dotyczy otworów połączonych z wewnętrznymi warstwami odprowadzającymi ciepło. Przy SMD elementy są tak małe, że pracuje się z lupą lub mikroskopem.

Jak ocenia się jakość lutu

Połączenia lutowane ocenia się według IPC-A-610 w trzech klasach:

• klasa 1: elektronika ogólna,
• klasa 2: wyroby o określonym przeznaczeniu,
• klasa 3: zastosowania wysokiej niezawodności, np. medyczne.

Wadą jest m.in. niedopasowanie elementu albo niezgodność z formą lub funkcją. Kontrola wizualna uzupełnia automatyczną inspekcję optyczną (AOI) i rentgen, a nie je zastępuje. Typowe wady, których szuka kontroler, to zimny lut (matowy, nierówny), mostek między wyprowadzeniami, nagrobkowanie i niepełne wypełnienie otworu. To samo podejście do jakości obowiązuje w innych działach, co opisuje tekst o pracy na produkcji.

Najczęściej zadawane pytania

Czy do lutowania potrzebny jest certyfikat IPC?

W ogłoszeniach znajomość IPC-A-610 i J-STD-001 jest zwykle mile widziana, czasem wymagana. Kurs J-STD-001 dla operatorów to szkolenie, a nie certyfikacja, i wymaga wcześniejszego kursu z podstaw montażu elektroniki.

Czy przy SMD potrzebny jest bardzo dobry wzrok?

Oficjalnego wymogu wzroku nie ma, ale ogłoszenia często wymieniają dobry wzrok i pracę z lupą lub mikroskopem. Przy rekrutacji bywa test manualny.

Czy można wejść do strefy EPA bez opaski na chwilę?

Nie, jeśli pracujesz przy elementach. Opaskę zakłada się i testuje przed dotknięciem płytki, a stanowiska zakład kontroluje pomiarami.

Co to jest nagrobkowanie?

To wada SMD, w której drobny element podczas lutowania unosi się i staje na jednym końcu, więc łączy się tylko z jednym polem lutowniczym.

Opis dotyczy przepisów ogólnych. To, co Ci przysługuje, zależy od rodzaju umowy (umowa o pracę, umowa zlecenie). Wiążące są Twoja umowa i pasek wypłaty.