Анатолий Кривов, заместитель директора АО «НПФ «Диполь», председатель ТК по стандартизации ТК 072 «Электростатика», д. т.н., профессор
ask@dipaul.ru
Международный уровень современных методов и средств антистатической защиты
На рубеже XX и XXI столетий один из самых первых разделов науки об электричестве — электростатика — переживает подлинное возрождение и активное развитие. Одновременно с развитием интеллектуальных технологий также возникают проблемы, связанные с их внедрением. Настоящей угрозой для развития ИТ стали электростатические явления техногенного и природного происхождения. Чувствительность электроники к воздействию электростатических разрядов — одна из основных технологических угроз качеству и надежности аппаратуры. В последние десятилетия порог напряжения одиночного импульса, выводящего из строя электронные компоненты, упал с 1000–2000 В до сотен и даже десятков. Достаточно сопоставить эти величины с электрическим потенциалом человека в обычных условиях производства (до полутора–двух тыс. вольт), чтобы оценить масштаб проблемы. При этом воздействия чаще всего носят непредсказуемый характер. Внешняя простота классических представлений о природе электростатических явлений не должна вводить в заблуждение специалистов. Предсказать изменение электростатической обстановки, чтобы спланировать эффективный план антистатической защиты для реальной ситуации, даже на уровне сегодняшних возможностей науки, удается далеко не всегда. Причина — в сильной изменчивости электростатических явлений и их зависимость от большого количества факторов, формализовать и оценить которые на практике просто невозможно.
Проблемы антистатической защиты касаются всех изготовителей электронных компонентов и предприятий, которые их применяют для производства и эксплуатации аппаратуры. Поэтому вначале на уровне отдельных стран, а затем и в международном экспертном сообществе сформировались группы специалистов, приступивших к выработке единой методологии борьбы с технологическими проблемами антистатической защиты. В 1996 г. был образован технический комитет по электростатике в МЭК — Международной электротехнической комиссии (TC 101 Electrostatics). Сейчас это одна из наиболее известных площадок совместной работы экспертов в области защиты электронных устройств от электростатических явлений. Технический комитет объединяет представителей консалтинговых компаний, крупнейших изготовителей электроники, поставщиков средств антистатической защиты и национальных институтов по стандартизации из двадцати стран. Все эксперты делегированы национальными органами по стандартизации. Как правило, каждая страна–участник имеет собственный «зеркальный» национальный технический комитет по электростатике. В России им является Технический комитет по стандартизации ТК 072 «Электростатика» (www.antistatica.ru), который должен регулировать работы по национальной стандартизации для обеспечения требуемого уровня гармонизации с современными международными стандартами.
Работы в техническом комитете МЭК ведутся практически непрерывно. В зависимости от интересов и текущих задач международные эксперты объединяются в рабочие группы по направлениям и команды по разработкам отдельных стандартов. Планомерно в течение года эти объединения специалистов разрабатывают новые редакции стандартов, вносят изменения в действующие редакции, готовят предложения по продлению сроков действия. Эффективность работы обеспечивается жестким регламентом, действующим в МЭК. Раз в год эксперты TC 101 Electrostatics собираются на пленарное заседание, сверяя в очной дискуссии свои позиции и определяя наиболее актуальные задачи. На таких встречах принимаются решения о переходе на новые стадии разработки стандартов, дается старт новым проектам, обсуждается и уточняется стратегический бизнес-план технического комитета.
Десятки тысяч специалистов предприятий электроники и приборостроения выполняют разнообразные задачи по антистатической защите: от задания общих требований к производству до контроля состояния индивидуальных средств защиты. Их опыт и приобретенные знания являются основой для разработки решений сложных технологических проблем, связанных с антистатической защитой производств современной электроники. Технический комитет МЭК обеспечивает трансфер практических идей и выводов по результатам экспериментов в требования стандартов по электростатике.
Структура стандартов Международной электротехнической комиссии серии МЭК 61340
За прошедшие двадцать лет международные эксперты сформировали общий подход к организации и выполнению работ по антистатической защите электроники. Он предусматривает комплекс работ на предприятии по управлению электростатической обстановкой. Специально обученный персонал анализирует угрозы воздействия электростатических явлений на конкретных участках производства определенных типов продукции, предупреждает участников производства, планирует и реализует оптимальные методы и средства защиты. Основной акцент делается на недопущение условий возникновения опасных электростатических разрядов. Предупреждение об опасности — одно из обязательных условий эффективной защиты.
Современный подход к антистатической защите электроники вписывается в общую схему стандартизации в области электростатики. Система международных стандартов по электростатике IEC 61340 включает пять групп документов:
- Общие положения;
- Методы испытаний материалов;
- Методы испытаний для прикладных задач;
- Защита электронных устройств от электростатических явлений;
На интернет-портале МЭК доступно 23 опубликованных стандарта в области электростатики. Большинство стандартов регулярно пересматриваются с учетом новых задач по антистатической защите и новых технологий и сейчас представлены вторыми изданиями, принятыми после 2010 г. Председателем ТС 101 является известный специалист из Великобритании Пол Худсток, секретарем комитета — Хартмут Берндт (Германия). В рамках комитета создана постоянно действующая рабочая группа WG5 по защите электроники от статического электричества, команды по новым проектам и по пересмотру действующих стандартов. ТС 101 взаимодействует с другими техническими комитетами МЭК и участвует в разработке новых документов по электромагнитной совместимости, требованиям к материалам, электростатической безопасности, когда требуется углубленный анализ электростатических явлений. Эксперты, участвующие в работе ТС 101, работают на безвозмездной основе.
Заседание технического комитета TC 101 в Вене
Деятельность технического комитета ТС 101 имеет определяющее значение для развития национальной стандартизации в большинстве стран. В соответствии с Федеральным законом «О стандартизации» и общими требованиями к деятельности технических комитетов по стандартизации в РФ одной из основных целей разработки национальных стандартов является их гармонизация с международными документами. Поэтому российский технический комитет по стандартизации ТК 072 «Электростатика» с самого начала своей работы в 2009 г. взял курс на тесное сотрудничество с МЭК. К настоящему времени все стандарты по электростатической защите электронных устройств, по методам испытаний материалов и средств защиты внедрены в виде национальных и межгосударственных стандартов. Для того чтобы отечественные предприятия обеспечивали безотказность и качество электронной продукции на высоком уровне, отечественные эксперты активно участвуют в пересмотре стандартов и разработке новых проектов. Начиная с 2010 г. отечественные эксперты Дмитрий Трегубов, Софья Честникова и Анатолий Кривов принимают активное участие в работе технического комитета МЭК. Признанием их вклада в общую работу является организация и проведение в 2013 г. пленарного заседания ТС 101 МЭК в Санкт-Петербурге.
Работы по пересмотру стандартов и разработке новых документов активно продолжаются и затрагивают все группы стандартов. В 2016 г. на пленарном заседании технического комитета было принято решение о формировании еще одной группы стандартов в области электростатики — МЭК 61340-6, посвященной электростатическому контролю в медицинских учреждениях. В сферу деятельности специалистов ТС 101 попали вопросы электростатики в здравоохранении. Кроме указанного направления, в активной стадии разработки находятся новые стандарты МЭК 61340-5-4 по методам проверки соответствия электростатической обстановки в производственных условиях, МЭК 61340-5-5 по требованиям к специальной упаковке на электронных производствах. Одновременно дорабатываются и пересматриваются действующие стандарты.
Стратегический бизнес-план технического комитета ТС 101 МЭК, принятый на прошедшем в 2017 г. пленарном заседании, содержит анализ тенденций в области электроники, производственной безопасности, торговли, здравоохранения и технологий, связанных с задачами антистатической защиты. Он показывает ожидаемый рост внимания к этой области стандартизации в ближайшие годы. В 2017 г. Росстандарт провел реформирование национального технического комитета по стандартизации ТК 072 «Электростатика». Это придало новый импульс развитию деятельности по организационным, методическим и техническим основам антистатической защиты. На повестке дня несколько актуальных направлений. Прежде всего, это реализация положений новых международных стандартов в виде национальных и межгосударственных стандартов. Не менее актуальным является решение специальных задач антистатической защиты на производствах отдельных отраслей экономики. Развитие нормативных требований будет происходить на базе постоянно совершенствующейся серии стандартов IEC 61340 Международной электротехнической комиссии.
