Какова цель установки антистатического пола?Самый распространенный ответ на этот вопрос: «Нам нужен пол с защитой от электростатического разряда, чтобы предотвратить перемещение персонала от статического электричества при работе с компонентами и системами, чувствительными к статическому электричеству».провода и шнуровые упоры.
Хотя в этом ответе подчеркивается ключевой атрибут функционирующего пола ESD, он соответствует очень низкому стандарту.Это также распродает многие из преимуществ, которые на самом деле предлагают полы ESD.Как и все другие компоненты защиты от электростатического разряда, полы от электростатического разряда являются лишь частью более крупной интегрированной системы, которая поддерживает одинаковый потенциал всех деталей, машин, инструментов, упаковки, рабочих поверхностей и людей.
При оценке пола спецификаторы ориентируются на два основных эксплуатационных параметра: 1) сопротивление системы пола;2) сколько заряда вырабатывает человек при ходьбе по полу в той или иной обуви.А как же сами детали?Как мы их защищаем?Когда мы переносим детали с одной операции на другую, мы не кладем их на ладонь.Мы используем пакеты с застежкой-молнией, тележки с поддонами на колесах и, возможно, автоматизированные транспортные средства для перемещения деталей и систем.В гибких производственных операциях полы ESD можно использовать даже в качестве основного основания для колесных верстаков.
Полы, предназначенные для защиты от электростатического разряда, предназначены для предотвращения повреждения электронных деталей и узлов электростатическим разрядом в зонах, защищенных от электростатического разряда (EPA).Существуют различные причины для их установки.Идеальный пол защищает от статического электричества:
Некоторые полы ESD удовлетворяют всем трем требованиям.Другие предотвращают накопление статического электричества на людях, но мало что делают для защиты оборудования или наземных мобильных рабочих станций, электростатических тележек и стульев.
Чтобы производить качественную продукцию, иметь сертификат ISO и удовлетворять потребности клиентов, электронное оборудование должно соответствовать стандарту ANSI/ESD S20.20.Чтобы соответствовать требованиям к напольным покрытиям ESD ANSI 20.20, покупатели и разработчики обычно сосредотачиваются на электрическом сопротивлении системы напольного покрытия/клея.Но сопротивление — это всего лишь параметр производительности.
Найти пол, отвечающий требованиям S20.20 по сопротивлению между точками (RTT) и точка-земля (RTG), — простая задача.Соответствие всем аспектам ANSI/ESD S20.20 требует, чтобы пол выполнял множество функций, а не только соответствовал параметрам сопротивления.Также важно определить максимальную нагрузку, которую пол будет создавать на человека в сочетании с той или иной обувью. Мебель, мобильные рабочие станции и оборудование также должны быть должным образом заземлены через пол с сопротивлением между роликами и заземлением пола в пределах допустимого диапазона S20.20 (< 1,0 x 109). Мебель, мобильные рабочие станции и оборудование также должны быть должным образом заземлены через пол с сопротивлением между роликами и заземлением пола в пределах допустимого диапазона S20.20 (< 1,0 x 109). Мебель, мобильные станции и оборудование также должны быть должным образом рассмотрены через сопротивление между роликами и обнаружением пола в пределах допустимого диапазона S20,20 (< 1,0 x 109). Мебель, мобильные рабочие места и оборудование также должны быть должным образом заземлены через пол с сопротивлением между роликами и полом в пределах допустимого диапазона S20.20 (< 1,0 x 109).家具、移动工作站和设备也必须通过地板正确接地，脚轮和ESD 地板接地之间的电阻在S20.20 可接受范围内(< 1.0 x109)。S20.2 0 可 接受 范围 内 (<1,0 x109)。。 Мебель, мобильные рабочие станции и оборудование также должны быть должным образом рассмотрены через пол, при этом сопротивление между роликами и покрытие пола должно находиться в пределах допустимого пространства S20.20 (< 1,0 x 109). Мебель, мобильные рабочие станции и оборудование также должны быть должным образом заземлены через пол, при этом сопротивление между роликами и полом должно находиться в пределах допустимого диапазона S20,20 (< 1,0 x 109).
Испытательный пол был установлен в рамках оценки антистатических плит отделом оборудования производителя медицинского оборудования.Оценивались различные свойства, в том числе плоскостность, характеристики скольжения, сопротивление системы пола, возникновение напряжений на корпусе, легкость качения тяжелого оборудования, техническое обслуживание, сложность монтажа и ремонта.
Один из вариантов напольного покрытия отвечает всем критериям, включая возможность использования собственного труда для монтажа без применения клея.Однако перед тем, как заказать пол, инженер-технолог разместил на тестовом полу несколько передвижных тележек и измерил сопротивление грунта от поверхности тележки через токопроводящие ролики до точки заземления на полу.
Несмотря на то, что пол сам по себе был измерен в диапазоне проводимости (< 1,0 x 106) в соответствии с тестами ANSI/ESD S7.1, пол не выдержал испытания на мобильной рабочей станции, а сопротивление поверхности тележки при измерении сопротивления грунту варьировалось от 1,0 x 106 до 1,0 x 1012. В соответствии с ANSI/ESD S20.20 любое измерение > 1,0 x 109 считается ошибкой. Несмотря на то, что пол сам по себе был измерен в диапазоне проводимости (< 1,0 x 106) в соответствии с тестами ANSI/ESD S7.1, пол не выдержал испытания на мобильной рабочей станции, а сопротивление поверхности тележки при измерении сопротивления грунту варьировалось от 1,0 x 106 до 1,0 x 1012. В соответствии с ANSI/ESD S20.20 любое измерение > 1,0 x 109 считается ошибкой. Несмотря на то, что пол сам по себе был измерен в измерениях проводимости (< 1,0 x 106) в соответствии с тестами ANSI/ESD S7.1, пол не прошел тест на мобильную станцию, а сопротивление поверхности тележки при измерении сопротивления грунту частота вращения от 1,0 x 106 до 1,0 x 1012. В соответствии с ANSI/ESD S20.20 любое измерение > 1,0 x 109 считается ошибкой. Хотя сам пол был измерен в диапазоне электропроводности (< 1,0 x 106) в соответствии с тестами ANSI/ESD S7.1, пол не прошел тест мобильной рабочей станции, а поверхностное сопротивление тележки при измерении сопротивления грунта находилось в диапазоне от 1,0 x 106 до 1,0 x 1012. Согласно ANSI/ESD S20.20 любое измерение > 1,0 x 109 считается ошибкой.Стандарт ANSI/ESD S7.1 (< 1,0 x 106)站测试，从推车表面测量的接地电阻范围为1,0 x 106 到1,0 x 1012。尽管 根据 ANSI/ESD S7.1 测试 地板 本身 已 在 导电 范围 范围 范围 (<1,0 x 106) 内 测量 但 地板 未 能移动 工作站 测试 ， 从 表面 的 接地 电阻 为 为 为 1,0 x 106 到 1,0 X 1012。 Несмотря на то, что сам пол был измерен в пределах диапазона проводимости (< 1,0 x 106) в соответствии с тестами ANSI/ESD S7.1, пол не выдерживал проверки мобильной рабочей станции с диапазоном обнаружения от 1,0 x 106 до 1,0 x при измерении от тележки. Хотя сам пол был измерен в диапазоне электропроводности (< 1,0 x 106) в соответствии с тестами ANSI/ESD S7.1, пол не выдержал испытания мобильной рабочей станции с диапазоном сопротивления заземления от 1,0 x 106 до 1,0 x при измерении от тележки.поверхность 1012.Любое измерение, превышающее 1,0 x 109, считается отказом в соответствии с ANSI/ESD S20.20.Семь из первых 40 тестовых точек показали значения выше максимума ANSI (см. Таблицу 1).
На этом образце было выполнено более 1000 измерений.Процент брака составляет около 16%.Проблема с корзиной?При размещении на металлической пластине сопротивление грунта тележки значительно ниже 1,0 x 107. Чтобы исключить загрязнение как переменную, полы и ролики были тщательно очищены и протестированы повторно.Это неэффективно, и измерения по-прежнему неприемлемы.Просто переместите тележку на один дюйм, и сопротивление между тележкой и полом изменится на четыре-шесть порядков.Учитывая, что сопротивление пола и сопротивление роликов тележки кажутся постоянными, единственной оставшейся переменной является случайное размещение роликов (ролика и поверхности пола) на плитке.
На рисунках 2 и 3 показаны фотографии тележек с поддонами, обычно используемых на объектах Electronic Manufacturing Services (EMS).Тележка припаркована на напольной системе, в которой используются токопроводящие чипы.Этот пол будет классифицироваться как проводящие чипы низкой плотности (LD).Эта специальная система пола обеспечивает токопроводящий путь от черной поверхностной стружки через ее толщину к нагруженному углеродом слою грунта ниже.Используйте 24-дюймовую медную ленту в качестве точки заземления.При тестировании с датчиком NFPA размером 2,5 дюйма (6,35 см) и весом 5 фунтов (2,27 кг) сопротивление пола оказалось значительно ниже 1,0 x 106.
На рис. 2 расстояние между тележкой и землей превышает пределы (< 1,0 X 109) стандарта ANSI/ESD S20.20. На рис. 2 расстояние между тележкой и землей превышает пределы (< 1,0 X 109) стандарта ANSI/ESD S20.20.На рис.2 расстояние между тележкой и землей превышает предел (< 1,0 X 109) стандарта ANSI/ESD S20.20. 2 Расстояние между тележкой и землей превышает пределы (< 1,0 X 109) стандарта ANSI/ESD S20.20.在图2 中，推车对地测量超出了ANSI/ESD S20.20 的限制(< 1,0 X 109)。 ANSI/ESD S20.20 的限制(< 1,0 X 109).На рис.2 расстояние между тележкой и землей превышает ANSI/ESD S20.20 (< 1,0 X 109). 2 Расстояние между тележкой и землей превышает пределы ANSI/ESD S20.20 (< 1,0 X 109).На рисунке 3 подходящие измерения являются результатом небольших изменений положения одного и того же транспортного средства на одной и той же плитке.Как и результаты в таблице 1, эти измерения сопротивления подтверждают высокую корреляцию между незначительными изменениями положения заклинателя и значительными изменениями сопротивления.
Как и тележки, показанные на рисунках 2 и 3, тележки, используемые производителями медицинского оборудования, состоят из четырех токопроводящих роликов.Сопротивление заземления между тележкой и точкой заземления соответствует требованиям ANSI/ESD в 84 % случаев.Коэффициент проникновения 84% означает, что в 16% случаев ни один из проводящих роликов не имеет достаточного контакта с проводящей базовой пластиной чипа.
Другой способ взглянуть на это — взглянуть на данные с точки зрения вероятности того, что четыре последовательных события имеют одинаковый результат.В этом случае события будут одновременными.Например, какова вероятность того, что в эксперименте с подбрасыванием монеты орел выпадет четыре раза подряд?Это уравнение будет
это вероятность одного события, умноженная сама на себя в четыре раза, или ½ x ½ x ½ x ½ = 1 из 16.
Если мы широко применим этот подход к нашей задаче о полу (для простоты мы исключим плотность частиц из общей площади), мы можем сказать, что после 100 попыток мы можем случайным образом иметь все четыре ролика, которые не контактируют с проводящими частицами, в одном и том же месте. одновременно 16 раз.Итак, насколько вероятно, что один заклинатель не коснется проводящих частиц?По крайней мере, мы подвергаем сомнению возможность четырех последовательных событий «или-или».Наше простое уравнение может выглядеть так.Х раз Х раз Х = 16/100.Итак, если мы найдем X, четвертая степень числа 16 будет равна 2, а четвертая степень числа 100 будет равна 3,1.По сути, у любого одиночного заклинателя есть 66% шанс не коснуться проводящего элемента на полу.
Во-первых, это весомый аргумент в пользу установки токопроводящих роликов на каждую стойку тележки.Но реальная отдача заключается в том, чтобы заполучить эту старую книгу статистики и провести действительный эксперимент, прежде чем предполагать, что какой-либо пол ESD будет заземлен на основе результатов испытаний с мобильной рабочей станции, совместимой с ANSI / ESD 7.1.
Этой проблемы можно легко избежать при покупке новых полов.При оценке пола с электростатическим разрядом пол должен оцениваться как часть объекта и как процесс на объекте.Полы должны быть проверены на совместимость со всеми компонентами защиты от электростатического разряда, включая обращение с ними.Полностью функциональный пол может выступать в качестве якоря для всех требований мобильного заземления.
Ключевой особенностью многих этажей ESD является возможность устранить громоздкий и избыточный процесс связывания в рамках EPA.Полы ESD также избавляют от необходимости размещать компоненты в крытых футлярах для переноски и защитных сумках.Но чтобы исключить использование громоздких протоколов упаковки и крепления, пол должен обеспечивать достаточный путь по земле для перемещения роликов.
Некоторые полы ESD не могут эффективно заземлять токопроводящие ролики из-за плохого контакта между роликами или направляющими и низкой плотности токопроводящих точек или сколов на поверхности пола.В некоторых случаях легкие слои малообслуживаемых полиуретановых или керамических покрытий, нанесенные на поверхность пола в заводских условиях, могут усугубить проблему.Эти УФ-отверждаемые покрытия снижают затраты на техническое обслуживание.Большинство тестов показали, что микротонкое покрытие увеличивает сопротивление пола и снижает контроль над стрессом пешеходов.
Проводимость некоторых антистатических виниловых плиток обусловлена хаотично расположенными токопроводящими чипами, такими как плитки, показанные на рис. 4. Черная стружка — единственные проводящие элементы на поверхности плитки.Остальная часть поверхности выполнена из простого винила, изолирующего полимера, который не обеспечивает заземления.
Как показано на рисунке 4, мы можем оценить эту возможность, перевернув щуп NFPA на его край и измерив площадь контакта между проводящим чипом и землей.Показанный здесь образец плитки имеет размеры менее 1,0 x 106, когда вся поверхность сенсора площадью 31 см2 используется в тесте ANSI/ESD S7.1.Однако полимер между чипами не является проводящим.Измерения отличались более чем на пять порядков, когда литейщики касались непроводящего полимера между чипами, а не проводящих чипов.
Для переносных рабочих станций или стульев, соответствующих стандарту ANSI/ESD S20.20, сопротивление заземления должно быть менее 1,0 x 109.
Чтобы понять проблему, мы посмотрели на размеры токопроводящих роликов и попытались определить, какую площадь поверхности они фактически касаются пола.Сначала мы подложили четыре листа бумаги под ролики и двигали бумагу в четырех разных направлениях, пока она не перестала скользить (см. рис. 5).
Когда мы поднимаем бумагу, мы ожидаем, что четыре листа не соприкоснутся.Пространство или пустота покажет нам примерную точку соприкосновения роликов с полом.Прежде чем перемещать ролики, мы скрепили листы бумаги скотчем, чтобы они оставались на месте.Потом мы скатывали стулья с бумаги.Так как мы смогли разместить под роликами довольно много бумаги, мы ожидали, что площадь контакта между роликами и напольной плиткой будет очень маленькой.Мы были удивлены, обнаружив, что он был больше серебряного слитка.На самом деле фактическая площадь контакта меньше десяти центов (см. рис. 5).
Рисунок 6: Сплошная серая область между монетой 1/4 и монетой представляет собой контактную зону заклинателя.
Думайте о поляне на бумаге как о смотровом окне.Передвигаем окна по плиткам.Когда мы не видим черную фишку внутри смотрового окна, мы смотрим на часть плитки, которая не заземляет заклинателя.Хотя он обеспечивает некоторую степень проводимости, когда большая часть площади контакта ролика находится в зазоре между чипами, сопротивление может быть выше 1,0 x 109.
Типичный токопроводящий ролик имеет диаметр около 10 см, но имеет площадь контакта всего 1 см².С этой точки зрения площадь контакта датчика NFPA, используемого для измерения сопротивления от поверхности пола ЭСР до земли, составляет 31 см2.Расстояния между проводящими частицами, используемыми в технологии чипов с низкой плотностью (см. рис. 9) Полы ESD могут быть измерены на расстоянии от 0,5 см до 10 см, в среднем от 2 до 5 см./ESD STM 7.1 не может предсказать, будет ли определенный пол постоянно обеспечивать электрический контакт между роликами и полом.
Единственный способ сделать точное определение — провести статистически достоверную выборку измерений сопротивления с использованием тележек, катков и полов, которые закупит завод.Это необходимо сделать до заказа любых полов.После того, как пол установлен, уже слишком поздно решать проблему.Большинство производителей напольных покрытий не предоставляют данные или гарантии в отношении контактного сопротивления валиков.
Если мы поместим тот же лист бумаги со смотровым окном размером с контактный ролик на виниловую плитку ESD, изготовленную из плотной проводящей текстурной матрицы, мы сможем переместить окно в любое место на плитке и по-прежнему видеть текстуру.Из-за близкого расстояния между жилами невозможно найти непроводящие участки пола в этой проводящей матрице.Эта плотная матрица проводящей текстуры увеличивает вероятность контакта крошечной поверхности колеса с токопроводящими элементами плитки.Везде, где мы видим прожилки, проводимость плитки заземлит стулья и тележки.
Виниловая плитка ESD, изготовленная с использованием технологии проводящих проводов, содержит приблизительно 150 погонных футов проводов на квадратный фут.С этой точки зрения жилы на тридцати шести плитках представляют собой токопроводящую точку контакта длиной в милю.При таком большом количестве токопроводящих точек даже при контакте с одним роликом результаты измерений на 100% соответствуют стандарту ANSI S20.20.Могут ли полы с использованием технологии токопроводящих чипов решить эту проблему?
На рис.8 показано визуальное сравнение объединительной платы с дискретной проводящей матрицей низкой плотности (LD) и объединительной платы с рассеянной проводящей матрицей высокой плотности (HD).Расстояние между фишками на полу ЛД может быть от 0,5 до 5 см в пределах одной плитки или листа.Расстояние между стружками редко превышает 0,5 см на полах из HD-чипса.Чиповые полы могут изготавливаться в листах или рулонах для бесшовной укладки.Из-за ограничений производственного процесса технические напольные покрытия Vein не могут производиться в рулонах.Прожилки можно использовать только как тайлы.
Рисунок 9: Обратите внимание на большую площадь контакта датчика NFPA по сравнению с реальным объектом, заземленным через пол ESD: D – площадь контакта датчика NFPA = прибл. 31 см2E — типичный пяточный ремень: > 13 см2G — площадь контакта с колесиком = 1 см2F — площадь контакта цепи с землей = незначительная 31 см2E — типичный пяточный ремень: > 13 см2G — площадь контакта с колесиком = 1 см2F — площадь контакта цепи с землей = незначительная 31 см2E — типичный пяточный ремень: > 13 см2G — площадь контакта с колесиком = 1 см2F — площадь контакта цепи с землей = незначительная 31 см²E – Типичный пяточный ремень: > 13 см²G – Площадь контакта с колесом = 1 см²F – Площадь контакта цепи с землей = незначительна 31 см2E — 典型的鞋跟带：> 13 см2G — 脚轮接触面积= 1 см2F — 接地链接触面积= 可忽略31 см2E — 典型的鞋跟带：> 13 см2G — 脚轮接触面积= 1 см2F — 接地链接触面积= 可忽略31 см2E – типичный пяточный ремень: > 13 см2G – площадь контакта с роликом = 1 см2F – площадь контакта с внешним видом = незначительная 31 см²E – типичный пяточный ремень: > 13 см²G – площадь контакта с роликом = 1 см²F – площадь контакта с землей = незначительна
Полы ESD должны быть полностью оценены на предмет их многочисленных характеристик, включая совместимость с погрузочно-разгрузочным оборудованием.Существует две основные технологии производства напольной плитки и листов ESD: технология с проводящим сердечником и технология с проводящим чипом.Технология, используемая для производства полов ESD, влияет на производительность.В ситуациях, когда пол должен быть заземлен для мобильных рабочих станций и тележек, токопроводящие полы лучше, чем полы с технологией чипов с низкой и средней плотностью.Это связано с отсутствием токопроводящих контактов в типичных токопроводящих чипсетах LD и среднего диапазона.Новая технология чипов высокой плотности решает эту проблему и обеспечивает тот же уровень производительности, что и полы с технологией токопроводящего сердечника.
Дэйв Лонг — генеральный директор и основатель компании Staticworx, Inc., ведущего поставщика антистатических напольных покрытий.Обладая более чем 30-летним опытом работы в отрасли, он сочетает свои обширные технические знания в области электростатики и испытаний бетонных оснований с практическим пониманием того, как материалы ведут себя в реальных условиях.
Это именно то, что я узнал после изменения спецификации пола ESD.Я проверил все этажи на предмет электростатического разряда, и это было очевидно даже по внешнему виду.Кроме того, мусор, наблюдаемый на поверхностях пола с низкой/средней плотностью, не всегда проходит через нижний уровень, поэтому путь к земле отсутствует.Полы также не тестировались и значительно различались (хотя и прошли стандартный тест на ходьбу).Полы с более высокой плотностью и текстурированные полы, которые у нас были ранее, были более устойчивыми, чем новые спецификации.
In Compliance — главный источник новостей, информации, образования и вдохновения для профессионалов в области электротехники и электроники.
Аэрокосмическая промышленность Автомобильная промышленность Связь Бытовая электроника Образование Энергетика Информационные технологии Медицина Военные и оборонные предприятия
Время публикации: 17 октября 2022 г.