Антистатичні пакувальні пакети види та властивості
Зберігання та транспортування готових виробів - завершальний етап виробничого циклу в компаніях-виробниках та базова складова діяльності компаній-дистриб'юторів. Згідно з західними джерелами, близько 25% шлюбу утворюється в ході транспортування та зберігання компонентів за відсутності належної упаковки ESD. Результатом впливу статичної електрики на напівпровідниковий кристал може стати негайний вихід мікросхеми з ладу, так і спочатку непомітні дефекти, що призводять до скорочення терміну експлуатації, зниження надійності та деградації параметрів готового виробу. Приховані дефекти на початковому етапі практично неможливо виявити типовими засобами контролю, але вони дуже відчутно дають себе знати витратами на ремонтні роботи, особливо в складних технічних системах. Чия репутація при цьому страждає — виробника мікросхем, дистриб'ютора чи виробника кінцевого продукту? Відповідь очевидна: останньої ланки ланцюжка. І це правильно, якщо перед постачальником на підприємстві чітко не поставлено завдання придбання мікросхем тільки в ESD-упаковці, хоч би як намагався його друг-дистриб'ютор заощадити час і гроші на такій «дрібниці».
Вимагайте від дистриб'юторів збереження оригінального (не розкритого на проміжному складі) антистатичної упаковки виробника мікросхем, або належного відновлення упаковки на складі дистриб'ютора в робочій зоні з дотриманням усіх норм ESD-захисту.
Питання стандартизації та загальні правила
Для визначення єдиних параметрів засобів захисту від електростатики розроблено міжнародні стандарти. Найбільш значущими є загальноєвропейський IEC 61340-5-1 і американські стандарти Асоціації ESD. Насамперед спостерігалося якесьсуперництво між двома організаціями за верховенство ESD-стандарту, але нині зусилля спрямовані на мінімізацію розбіжностей у деталях. Що стосується базових положень, то вони ідентичні та непорушні: захист від електростатики має бути забезпечений на всіх етапах роботи з чутливими елементами.
Практичні рекомендації загалом базуються на трьох правилах:
Правило №1. Оперуйте чутливими елементами тільки в ESD-захищеній зоні (нею може бути окреме робоче місце, ділянка або ціле виробниче приміщення, включаючи склад). Основною характеристикою ESD-захищеної зони є відсутність різниці потенціалів більше 100 В/см.
Правило №2. Транспортуйте та зберігайте чутливі вироби лише у захисній упаковці.
Правило №3. Переконайтеся, що ваші постачальники дотримуються правил №1 та №2.
Зміст статті явно співвідноситься з правилом № 2, а мета — з правилом № 3.
Чим поганий звичайний пакет?
Недооцінюючи небезпеку електростатичних явищ, деякі виробники та багато дистриб'юторів, як і раніше, використовують звичайні поліетиленові пакети для пакування мікросхем, чутливих до статичної електрики. Чим це загрожує?
- Можливий прямий (контактний) розряд будь-якого зарядженого зовнішнього об'єкта на чутливі компоненти, що знаходяться всередині звичайного пакета.
- Для компонентів усередині звичайного пакета небезпеку становлять і зовнішні статичні поля з високою різницею потенціалів, що індукують струми на кристалі мікросхеми.
- Тертя між внутрішньою поверхнею звичайного пакета і компонентом тягне трибоелектричне утворення статичного заряду всередині пакета.
Який пакет кращий?
-
Антистатичніполіетиленові пакети, прозорі, зазвичай рожевого кольору (серія SA, рис. 1)
Властивості: такі пакети є такими, що розсіюють (не накопичують заряд і не генерують статичний заряд при терті). Згідно з міжнародними стандартами, що розсіюють статичну електрику, є матеріали, що мають поверхневий опір від 10 кОм до 100 ГОм при напрузі 100 В постійного струму. Символ ESD (кисті руки в чорному трикутнику) на таких пакетах часто супроводжує літерне позначення «D» (Dissipative). Спочатку рожевий барвник використовувався для індикації антистатичних властивостей поліетиленової упаковки, на відміну від звичайної.
В даний час випускаються і прозорі безбарвні пакети з такими ж властивостями, проте термін Pink Poly Bags історично закріпився за цим видом упаковки. Товщина таких пакетів зазвичай не перевищує 90 мкм, розміри різні.
Застосування: Рожеві поліетиленові пакети є найдешевшими в класі антистатичних пакувальних засобів. На жаль, вони не захищають вміст пакета від впливу зовнішніх полів, і тому не можуть використовуватися як достатня захисна упаковка чутливих компонентів. Вони застосовуються тільки всередині ESD-захищених зон або всередині ESD-захисної тари для транспортування.
Вони також часто упаковують нечутливі до статичної електрики компоненти і готові вироби, які транспортуються чи зберігаються поруч із чутливими компонентами.
-
Антистатичні пакети з провідного вуглеполіетилену, непрозорі, чорного кольору (серія SB, рис. 2)
Властивості: такі пакети забезпечують швидке стіканнязаряду по поверхні та зсередини упаковки завдяки невисокому поверхневому опору матеріалу, з якого вони виготовлені. Вони не акумулюють статичний заряд, перешкоджають його утворенню під час тертя, а також частково захищають від зовнішніх полів (не більше 30%). Іноді маркуються літерою C (Conductive). Виготовляються із чорного непрозорого поліетилену завтовшки близько 80 мкм.
Застосування: У минулому використання таких пакетів вважалося своєрідною «золотою серединою» між недорогими рожевими антистатичними пакетами та дорожчими металізованими (захисними). Сьогодні чорний поліетилен, що проводить, вже рідко використовується для упаковки ESD-чутливих елементів. Зі зменшенням вартості більш досконалих металізованих пакетів (див. нижче серію SM) чорні вуглеполіетиленові пакети перестали бути лідерами за співвідношенням цін до рівня захисту. Крім того, необхідність відкриття непрозорого пакету для візуальної інспекції вмісту створює передумови для пошкодження статичною електрикою.
-
Металізовані пакети, напівпрозорі, сіро-блакитного кольору (серія SM, рис. 3)
Властивості: такі пакети забезпечують високий рівень захисту від електростатичних полів завдяки їх багатошаровій структурі: внутрішня поверхня пакета має розсіювальні властивості, а між зовнішніми шарами поліестеру напилена металева сітка, що створює ефект «клітини Фарадея» і захищає вміст пакета від впливу зовнішніх полів.
При зовнішньому розряді напругою 1000 В усередині захисної упаковки реєструється напруга не більше 50 В (порівняйте з рожевою – 800 В). Принципово важливим є також високий рівень механічної міцності такої упаковки. При цьомупакет прозорий, що не вимагає його відкриття для візуальної інспекції вмісту. Символ ESD на таких пакетах часто супроводжує літерне позначення «S» (Shielding). Товщина таких пакетів – близько 75 мкм.
Прозорі металізовані захисні пакети стали домінуючим видом м'якої упаковки ESD-чутливих компонентів. Вони використовуються для зберігання та транспортування більшості електронних виробів, чутливих до статичної електрики та є переважними засобами захисту за відсутності жорстких вимог до довготривалої газо- та вологонепроникності запаяного пакету.
-
Металізовані пакети для вакуумного пакування, блискучі, непрозорі (серія SD, рис. 4)
Властивості: ці пакети найдорожчі, проте забезпечують найвищий ступінь захисту. Вони поєднують у собі антистатичні та захисні властивості попередніх видів упаковки та, крім того, є вологонепроникними. На таких пакетах обов'язково є напис Moisture Barrier Bag та/або відповідний символ (три перекреслені краплі в колі на білому тлі) поряд із стандартним ESD-символом.
Вони забезпечують вищий ступінь механічної міцності (підходять для вакуумного пакування гострокутних об'єктів) та захищають від будь-яких зовнішніх електромагнітних та статичних полів. Мають багатошарову структуру, як і shielding bags; як металева сітка найчастіше використовується шар алюмінію. Запаковані у них мікросхеми можуть зберігатися роками. Типова товщина таких пакетів – близько 100 мкм.
Застосування: металовакуумні пакети використовуються для захисту компонентів від окислення, пилу та механічних пошкоджень, а також для запобігання ефекту «повітряної кукурудзи» при пайці,якому схильні деякі компоненти при зберіганні поза вакуумною упаковкою або сушильною камерою. Абсорбована з повітря волога при швидкому нагріванні мікросхеми в паяльній печі «вибухає» і утворює мікротріщини в корпусі мікросхеми, що є причиною явних та прихованих дефектів. Фірми-виробники поставляють мікросхеми в металовакуумній упаковці та супроводжують інструкцією по багатогодинному прогріву (сушінню) для підготовки їх до автоматичного паяння в печах для випадків, коли герметичність оригінальної упаковки була порушена. Якщо в ланцюжку між виробником та споживачем мікросхем задіяний один (а то й кілька) продавців, то до фактора ризику необхідно поставитися особливо уважно.
Очевидно, для використання металовакуумних пакетів необхідний агрегат вакуумного пакування. Це може бути дорогий автомат, який експлуатується на масових виробництвах, або нескладний ручний агрегат, такий як Elme SEAL-4000 (рис. 5). Зазначимо ще кілька важливих моментів щодо запечатування пакетів. Якщо з вакуумною упаковкою все зрозуміло, то як запечатувати інші види пакетів? Можна використовувати антистатичні та захисні пакети з інтегрованою крайовою клямкою (zip). Інший варіант - використання антистатичного скотчу (пакет перегинають і зігнутий край приклеюють смужкою в центрі). Слід зазначити, що застосування звичайного скотчу створює ризик утворення потенціалу до 15 кВ (при відносній вологості повітря 50%) при розтині пакета. Тому нехтувати антистатичними «дрібницями» не рекомендується.
Фахівці жартують: чим відрізняються чіпси від чіпів? Тим, що на упаковці дешевих чіпсів нікому не спадає на думку економити, тоді як чіпи (сотні доларів)дехто пакує в найдешевші пакети! Тим не менш, усвідомлення прийде: капіталовкладення у реалізацію заходів щодо захисту від електростатики окупаються з лишком. І хоча комплексне ESD-оснащення ще не стало повсюдною нормою, воно вже є стратегічною перевагою у конкурентній боротьбі за місце на ринку сьогодні та завтра.
Віктор Новосьолов, Ольга Смирнова
Статті по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненти, Перетворення та комутація мовних сигналів, Аналогова техніка, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретні напівпровідникові прилади. Sensor, Проектування та технологія, LCD, LCM, LED. Оптоелектроніка та ВОЛЗ, Дистрибуція електронних компонентів, Обладнання та вимірювальна техніка, Пасивні елементи та комутаційні пристрої, Системи ідентифікації та захисту інформації, Корпуси, Друковані плати |