Ионизация воздуха против электростатики

Выход из-под контроля такого по­ка­за­те­ля как влаж­ность плюс за­пы­лен­ность по­ме­ще­ния — вот те глав­ные фак­то­ры, ко­то­рые по­вы­ша­ют риск элек­тро­ста­ти­че­ско­го по­вреж­де­ния элек­тро­ни­ки. На­и­луч­шим ре­ше­ни­ем в та­кой си­ту­а­ции ви­дит­ся ио­ни­за­ция воз­ду­ха, спо­соб­ная ней­тра­ли­зо­вать за­ря­жен­ные ди­э­лек­три­че­ские час­ти­цы. Это впол­не со­гла­су­ет­ся с ре­ко­мен­да­ци­я­ми меж­ду­на­род­ного стан­дар­та IEC61340-5-1, ре­гла­мен­ти­ру­ю­ще­го прин­ци­пы ан­ти­ста­ти­че­ской без­о­пас­но­с­ти на про­из­вод­стве. Кро­ме то­го, ио­ни­за­ция воз­ду­ха бла­го­твор­но ска­зы­ва­ет­ся на здо­ро­вье и са­мо­чув­ст­вии пер­со­на­ла, и в ито­ге — на про­из­во­ди­тель­нос­ти труда.

При работе с электронными компонентами достаточно мгновения для повреждения их раз­ря­дом ста­ти­че­ско­го элек­т­ри­че­ст­ва. Есть два пути снижения остроты проблемы: повышение влажности воздуха и его ионизация. Первый спо­соб про­ще, но он нередко влечет вторичные проблемы, такие как дискомфорт персонала, кор­ро­зия металла и ухуд­ше­ние ка­чест­ва пайки.

Ионизация и ESD

Общеизвестно, что атмосферный воздух — диэлектрик. Для того, чтобы эффективно нейтрализовать статические за­ря­ды в нем, достаточно изменить его электрическую прочность. Чем выше сопротивление окружающей атмосферной сре­ды, тем мед­лен­нее стекает элек­тро­ста­ти­че­ский заряд с объектов на границе их со­при­ко­с­но­ве­ния с воздухом. И хо­тя основное средство отвода статического электричества — заземление, эта технология мало эффективна в ди­э­лек­т­ри­че­ских средах, где сопротивление материалов составляет 100 GΩ и более. Приборные корпуса, ка­бель­ное хо­зяй­ст­во и другие изо­ля­ци­он­ные материалы представляют реальную угрозу для ра­бо­то­спо­соб­но­с­ти электронных ком­по­нен­тов, чув­ст­ви­тель­ных ESD-разрядам.

Поток разнополярно заряженных ионов, который генерирует ионизатор воздуха, нейтрализует элек­т­ро­ста­ти­че­ский за­ряд на объектах рабочей зоны. Регулировка уровня влажности в этой связи является всего лишь со­пут­ст­ву­ю­щей тех­но­ло­гией, сни­жа­ю­щей риск повреждения электроники. Насыщение рабочей атмосферы парами воды — один из дей­ст­вен­ных спо­со­бов борьбы с пылью, но с нейтрализацией ESD это связано косвенным образом. Тем не менее, ги­г­ро­мет­ри­че­ские параметры воздуха в рабочей зоне следует включить в перечень строго кон­т­ро­ли­ру­е­мых па­ра­мет­ров. На­блю­де­ние за уровнем влажности следует вести непрерывно или дискретно с заданной пе­ри­о­дич­но­стью.

Способы ионизации воздуха

Фактически, на крупных производствах за ионизацию отвечает система вентиляции и кондиционирования, под­дер­жи­ва­ю­щая производственный микроклимат. Промышленные устройства, применяемые для этого, содержат встроенную функцию насыщения воздуха ионами. Генерирующим элементом для них служат биполярные ионизаторы, создающие поток анионов (положительно заряженных частиц) и катионов (отрицательных заряженных частиц). Рассмотрим типы оборудования, призванного обеспечить нейтрализацию диэлектрических свойств воздуха.

Ионизаторы непрерывного действия

Steady-state DC ionizers — это генератор ионов непрерывного действия с питанием активной зоны постоянным током. Вы­ра­бот­ка разнополярно заряженных ионов выполняется на разных эмиттерах. Устройства такого типа обеспечивают вы­со­кую концентрацию ионов в окружающей среде — эмиттеры разнесены друг от друга и непрерывно генерируют ио­ны определенной полярности. Интенсивность рекомбинации ионов противоположной полярности невелика: такие ио­ни­за­то­ры эффективно нейтрализуют заряд даже на движущихся объектах. Не рекомендуется их устанавливать слиш­ком близ­ко к защищаемому объекту, поскольку в этом случае может нарушаться сбалансированность ионного потока. Генераторы ионов непрерывного действия являются наиболее эффективными дорогостоящими устройствами, тре­бу­ют точной балансировки, но могут нарушать баланс ионного потока на близких расстояниях.

Ионизаторы импульсного действия

Pulsed DC ionizers — ионизаторы постоянного тока импульсного действия — это генерторы ионов с игольчатыми раз­но­по­ляр­ны­ми эмиттерами, подключенными к раздельным генераторам положительных и отрицательных им­пуль­сов вы­со­ко­го напряжения, работающим в противофазе. Преимуществом таких ионизаторов является возможность ре­гу­ли­ро­ва­ния количественного соотношения вырабатываемых положительных и отрицательных ионов с заданной частотой. При низких частотах тактировани проявляется эффект нейтрализации электростатических зарядов даже на боль­шом уда­ле­нии от источника ионов. Интенсивность их рекомбинации невелика благодаря чередованию фаз ге­не­ра­ции.

К не­до­стат­кам ионизаторов импульсного действия относится наводка импульсных токов, которые могут быть опас­ны­ми для наиболее чувствительных электронных компонентов. Вместе с тем, на производствах не связанных с элек­т­ро­ни­кой (полиграфия, фармацевтика, обработка пластиков) этот тип устройств наиболее эффективен.

Ионизаторы переменного тока

Самыми распространенными средствами ио­ни­за­ции воздуха в зона производства и сервиса электроники являются ио­ни­за­то­ры переменного тока (AC ionizers). Их применение в качестве компонента ESD-защиты продиктовано бюд­жет­ным ценником на такие устройства, простотой их эксплуатации и обслуживания. В основе их работы лежит прин­цип генерации ионов с помощью коронного разряда с дискретностью, совпадающей или кратной частоте сети пе­ре­мен­но­го тока — 50 Гц.

На эмиттерах, выполненных в виде игольчатых электродов, поочередно генерируются по­ло­жи­тель­ные и от­ри­ца­тель­ные ионы. Концентрация заряженных частиц формируется в непосредственной близости от AC-ионизатора, что об­ус­лав­ли­ва­ет малую зону защиты вследствие высокого уровня рекомбинации ионов.

Преимущество таких устройств состоит в сбалансированной генерации ионов и возможности размещения ио­ни­за­то­ра в непосредственной близости от объектов радиоэлектроники, защищенных от воздействия статического элек­т­ри­че­ст­ва. Кроме того, AC-ионизаторы благотворно влияют на микроклимат.

Портативные ионизаторы

Наиболее эффективными средствами для подавления ESD являются портативные ионизаторы — с их по­мо­щью до­сти­га­ет­ся заданная концентрация ионизированных частиц в рабочей зоне. Там, где существует наибольший риск на­коп­ле­ния статического электричества на диэлектрических поверхностях. Благодаря этому, статический заряд ней­тра­ли­зу­ет­ся существенно быстрее, чем при ис­поль­зо­ва­нии комплексной ионизации. Особенно это действенно при со­в­мест­ной эксплуатации ионизаторов с локальными увлажнителями воздуха и вентиляцией — поток ио­ни­зи­ро­ван­но­го воз­ду­ха хорошо контактирует с объектами, подверженными действию ESD.

Практикум по ионизации

Использование всех типов ионизаторов воздуха выдвигают на первый план задачу борьбы с пылью в масштабах всего предприятия и требования мобильной гигиены к оборудованию рабочих мест. Это следует из особенностей работы ионизатора — положительно и отрицательно заряженные частицы, контактируя с пылью, осаждают ее на пол и другие горизонтальные поверхности. Уборка помещения и протирка специальными средствами рабочих столов, дисплеев и экранов устройств должна выполняться строго по графику на приоритетных условиях.

Резюме

Забота о здоровье персонала и минимизация потерь от воздействия статического электричества должны стать ос­нов­ной мотивацией для оснастки производственных площадей и рабочих мест современными и эффективными сред­ст­ва­ми ESD-защиты. Их использование существенно снижает запыленность помещения, положительно влияя на про­из­во­ди­тель­ность труда. А применение ионизации воздуха в чистых комнатах — абсолютное и безальтернативное тре­бо­ва­ние.