Захист від ESD у монтажі електроніки: одяг і пайка

Захист від ESD потрібен, бо електростатичний розряд може пошкодити електронний компонент, не залишивши видимих слідів. Плата проходить тест на лінії, а виходить з ладу вже в клієнта. Тому під час монтажу електроніки діють зони EPA, заземлювальні браслети, антистатичний одяг і взуття, а пайка THT і SMD має власні прийоми та власний контроль.

Що таке ESD і чому пошкодження не видно

ESD (electrostatic discharge), це розряд заряду, що накопичився на тілі, одязі або інструменті. Людина часто його не відчуває, але для чутливої мікросхеми цього досить, щоб послабити її структуру. Компонент не завжди перестає працювати відразу: він може справно пройти тест і вийти з ладу за кілька тижнів у користувача. Таку несправність важко виявити, тому підприємства прагнуть, щоб заряд узагалі не виникав або одразу стікав у заземлення. Ці правила діють на кожному робочому місці в роботі з монтажу електроніки, від комплектації компонентів до контролю готових плат.

Зона EPA: правила захисту від ESD на виробництві

EPA, це зона, захищена від статичної електрики. Вона має позначені межі та знаки, заземлені столи, килимки й підлогу. Зону контролюють і регулярно перевіряють вимірюванням опору за IEC 61340-5-1 або ANSI/ESD S20.20, залежно від того, який стандарт застосовує підприємство.

Біля входу в зону зазвичай дотримуються такого порядку:

Ви вдягаєте антистатичний одяг (халат або куртку, застебнуту до кінця) і взуття ESD.
Перевіряєте взуття на тестері біля входу, якщо підприємство його використовує.
На робочому місці вдягаєте браслет на зап'ястя, просто на шкіру.
Перед початком роботи перевіряєте браслет тестером.
Компоненти виймаєте з упаковки ESD лише на заземленому килимку.

До зони не приносять звичайну плівку, пластикові стаканчики та особисті сумки, бо вони легко накопичують заряд. Докладні правила встановлює робоча інструкція конкретного підприємства.

Як працює антистатичний браслет і що робити, якщо він не проходить тест

Браслет з'єднує тіло із заземленням. У його шнурі є резистор, що обмежує струм, зазвичай 1 МОм: він захищає людину від ураження струмом і водночас дає заряду стікати. Браслет перевіряють перед кожним використанням, надівши його на шкіру.

Перевірка вимірює опір і напругу на тілі. Допустимі значення в різних стандартах різняться, тому діє той, що прийнятий на підприємстві. Якщо тестер показує помилку, роботу не починають: поправляють посадку браслета, перевіряють шнур і повідомляють про проблему керівникові зміни. Зношений браслет пропускає вищу напругу, тому його замінюють.

Антистатичний одяг і взуття

Одяг і взуття ESD на такому робочому місці є обов’язковою частиною екіпірування, а їх застосування випливає з інструкції. Взуття працює разом з підлогою: кожен тип взуття кваліфікують з певним типом підлоги окремо, бо черевик і підлога, що поодинці проходять тест, разом можуть його не пройти. Тому взуття ESD не міняють на власне, навіть схоже на вигляд. Вимоги до антиелектростатичного одягу та взуття трапляються й поза електронікою, наприклад у малярних камерах. Маркування та види екіпірування описує стаття про робочий одяг і засоби захисту.

Пайка THT і SMD: у чому різниця

Ознака	THT	SMD
Монтаж	виводи проходять через металізовані отвори	компонент лежить на поверхні плати
Приклади компонентів	осьовий резистор, електролітичний конденсатор, рознім	дрібні резистори, конденсатори, мікросхеми
Пайка	хвилею, селективна або ручна, окремим проходом	переважно на автоматичній лінії, вручну під час доробок
Типовий дефект	неповне заповнення отвору припоєм	«надгробок» (компонент стає на одному кінці)

У THT ручна пайка потребує прогріву виводу й площадки так, щоб припій затік в отвір. Поширене твердження, що в класі 2 достатньо половини заповнення отвору, часто хибне: для класів 2 і 3 вимога вища, а виняток стосується отворів, з'єднаних із внутрішніми шарами, які відводять тепло. У SMD компоненти настільки малі, що працюють із лупою або мікроскопом.

Як оцінюють якість пайки

Паяні з'єднання оцінюють за IPC-A-610 у трьох класах:

клас 1: електроніка загального призначення,
клас 2: вироби з визначеним призначенням,
клас 3: застосування з високою надійністю, наприклад медичні.

Дефектом уважають, зокрема, зсув компонента або невідповідність за формою чи функцією. Візуальний контроль доповнює автоматичну оптичну інспекцію (AOI) і рентген, але не замінює їх. Типові дефекти, які шукає контролер: холодна пайка (матова, нерівна), перемичка між виводами, «надгробок» і неповне заповнення отвору. Той самий підхід до якості діє й в інших відділах, про що розповідає стаття про роботу на виробництві.

Поширені запитання

Чи потрібен для пайки сертифікат IPC?

В оголошеннях знання IPC-A-610 і J-STD-001 зазвичай вітається, іноді вимагається. Курс J-STD-001 для операторів, це навчання, а не сертифікація, і йому має передувати курс з основ монтажу електроніки.

Чи потрібен для SMD дуже добрий зір?

Офіційної вимоги до зору немає, але в оголошеннях часто згадують добрий зір і роботу з лупою або мікроскопом. Під час прийому на роботу іноді проводять перевірку мануальних навичок.

Чи можна ненадовго зайти в зону EPA без браслета?

Ні, якщо ви працюєте з компонентами. Браслет вдягають і перевіряють до того, як торкнутися плати, а робочі місця підприємство контролює вимірюваннями.

Що таке «надгробок»?

Це дефект SMD, коли дрібний компонент під час пайки підіймається й стає на одному кінці, тому з'єднується лише з однією контактною площадкою.

Текст описує загальні правила. Те, що вам належить, залежить від виду договору: трудовий договір (umowa o pracę) або договір доручення (umowa zlecenie). Вирішальними є ваш договір і розрахунковий лист.