"ГОСТ IEC 61340-5-3-2023. Межгосударственный стандарт. Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Классификация свойств и требований к упаковке изделий, чувствительных к электростатическому разряду"
(введен в действие Приказом Росстандарта от 31.07.2023 N 601-ст)

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Научно-производственная фирма "Диполь" (АО "НПФ Диполь") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 31 мая 2023 г. N 162-П)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 июля 2023 г. N 601-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 61340-5-3-2023 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 сентября 2023 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 61340-5-3:2022 "Электростатика. Часть 5-3. Защита электронных устройств от электростатических явлений. Классификация свойств и требований к упаковке изделий, чувствительных к электростатическому разряду" ("Electrostatics - Part 5-3: Protection of electronic devices from electrostatic phenomena - Properties and requirements classification for packaging intended for electrostatic discharge sensitive devices", IDT).

Международный стандарт разработан Техническим комитетом по стандартизации IEC/TC 101 "Электростатика" Международной электротехнической комиссии (IEC).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА.

Дополнительные сноски в тексте стандарта, выделенные курсивом, приведены для пояснения текста оригинала

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Упаковка необходима для защиты устройств, чувствительных к электростатическому разряду (ЧЭСР), от статического электричества и повреждения электростатическим разрядом (ЭСР), а также для предотвращения физических повреждений и повреждений от воздействия окружающей среды при производстве, транспортировании и хранении.

В настоящем стандарте определены характеристики защитной антистатической упаковки, которая требуется для защиты чувствительных к электростатическому разряду устройств (ЧЭСР) на всех этапах их производства, обработки и технического обслуживания, транспортировки и хранения. Приведены ссылки на методы испытаний для оценки упаковки и упаковочных материалов на предмет их соответствия этим характеристикам, приведены предельные допускаемые значения.

В стандарте не рассматривается защита от электромагнитных помех (ЭМ-помех), электромагнитных импульсов (ЭМ-импульсов) или защита особо опасных взрывчатых материалов или устройств.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:

IEC 61340-2-3, Electrostatics - Part 2-3: Methods of test for determining the resistance and resistivity of solid materials used to avoid electrostatic charge accumulation (Электростатика. Часть 2-3. Методы определения сопротивления и удельного сопротивления твердых материалов, используемых для предотвращения накопления электростатического заряда)

IEC 61340-4-8, Electrostatics - Part 4-8: Standard test methods for specific applications - Electrostatic discharge shielding - Bags (Электростатика. Часть 4-8. Методы испытаний для прикладных задач. Экранирование электростатического разряда. Пакеты)

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

ISO и IEC поддерживают терминологическую базу данных, используемую в целях стандартизации по следующим адресам:

- Электропедия IEC: доступна по адресу /template/go.php?url=https://www.electropedia.org/;

- платформа онлайн-просмотра ISO: доступна по адресу /template/go.php?url=https://www.iso.org/obp.

3.1.1 электростатический разряд; ЭСР (electrostatic discharge, ESD): Быстрая передача заряда между телами, имеющими различные электростатические потенциалы.

3.1.2 чувствительное к электростатическому разряду устройство; ЧЭСР (ESD sensitive device, ESDS): Чувствительное устройство, интегральная схема или узел, которые могут быть повреждены электростатическими полями или электростатическим разрядом.

Примечание 1 - См. B.2 и B.3 в приложении B.

3.1.3 участок, защищенный от ЭСР; УЗЭ (ESD protected area, EPA): Область, в которой можно работать с ЧЭСР-компонентами с приемлемым риском повреждения, вызванного электростатическим разрядом или полями.

Примечание 1 - См. рисунок A.1 в приложении A.

3.1.4 участок, не защищенный от ЭСР; УНЗЭ (unprotected area, UPA): Зона вне УЗЭ.

Примечание 1 - См. рисунок A.1 в приложении A.

3.1.5 контактная упаковка (intimate packaging): Материал, имеющий непосредственный контакт с ЧЭСР-компонентом.

3.1.6 неконтактирующая упаковка (proximity packaging): Материал, не контактирующий с ЧЭСР непосредственно и используемый для упаковки одного или более устройств.

3.1.7 дополнительная упаковка (secondary packaging): Материал, используемый в первую очередь для придания дополнительной физической защиты снаружи неконтактирующей упаковки.

3.1.8 объемное сопротивление R_V (volume resistance, R_V): Отношение постоянного напряжения (В), приложенного между двумя электродами на двух (противоположных) поверхностях образца, к току (А) между электродами.

Примечание 1 - Объемное сопротивление выражается в Ом.

3.1.9 сопротивление "от точки до точки" R_p-p (point-to-point resistance, R_p-p): Отношение постоянного напряжения (В), приложенного между двумя электродами на поверхности образца, к току (А) между этими электродами.

Примечание 1 - Конфигурация электродов для измерения сопротивления "от точки до точки" обычно представляет собой пару электродов с круглой поверхностью, расположенных на определенном расстоянии друг от друга.

Примечание 2 - Сопротивление "от точки до точки" выражается в Ом.

3.1.10 поверхностное сопротивление R_S (surface resistance, R_S): Отношение постоянного напряжения (В), приложенного между двумя электродами в определенной конфигурации на одной поверхности образца, к току (А) между этими электродами.

Примечание 1 - Конфигурация электродов для измерения поверхностного сопротивления обычно представляет собой пару параллельных прямоугольных электродов или пару круглых концентрических электродов.

Примечание 2 - Поверхностное сопротивление выражается в Ом.

МЗУ - модель заряженного устройства;

МЧТ - модель человеческого тела;

УЗЭ - участок, защищенный от электростатического разряда;

УНЗЭ - участок, не защищенный от электростатического разряда;

ЧЭСР - устройство, чувствительное к электростатическому разряду;

ЭМ-импульсы - электромагнитные импульсы;

ЭМ-помехи - электромагнитные помехи;

ЭСР - электростатический разряд.

Настоящий стандарт или его части не являются обязательными для всех случаев применения антистатической упаковки. Соответствие требованиям стандарта достигают путем оценки применимости каждого требования к особенностям процесса. После оценки применимости требования могут дополняться, модифицироваться или не использоваться.

Принятие решения, включая необходимые обоснования, должно быть задокументировано.

Транспортирование и хранение ЧЭСР-компонентов требуют упаковки, обеспечивающей защиту от электростатических опасностей (например, от ЭСР). В пределах УЗЭ, в котором все риски от воздействия ЭСР контролируются, использование антистатической защитной упаковки может быть необязательным.

Контактная упаковка, используемая внутри УЗЭ, должна состоять из рассеивающих или проводящих материалов.

Дополнительная защита может потребоваться для элементов, чувствительных к напряжению менее 100 В для МЧТ, менее 200 В для МЗУ и менее 35 В при контакте с обособленными проводниками, в зависимости от области применения и требований плана реализации программы ЭСР-управления.

Примечание - В случаях, когда существует опасность повреждений от разряда по МЗУ, для контактной упаковки желательно использовать рассеивающие материалы.

Транспортирование и хранение чувствительных устройств за пределами УЗЭ должны осуществляться в упаковке, удовлетворяющей следующим условиям:

a) контактная упаковка выполнена из рассеивающего или проводящего материала;

b) конструкция должна обеспечивать экранирование ЭСР.

Если для обеспечения защиты от разрядов используют материалы, защищающие от электростатического поля, то в сочетании с материалом, защищающим от электростатического поля, следует использовать материал, который обеспечивает защиту от протекания тока.

Примечание - В случаях, когда существует опасность повреждений от разряда по МЗУ, для контактной упаковки желательно использовать рассеивающие материалы.

Материалы и упаковка, пригодные для предотвращения повреждения ЧЭСР-устройств, обладают определенными свойствами. Эти свойства включают в себя:

a) свойства сопротивления:

- проводящие;

- рассеивающие;

b) экранирующие свойства:

- экранирование электростатического разряда;

- экранирование электростатического поля;

c) низкая степень заряжаемости.

Подробная информация приведена в приложении D.

Большинство стандартных упаковочных материалов являются электроизоляционными, а изоляционные материалы накапливают заряд. Снижение изоляционных свойств упаковки обеспечивает возможность рассеивания заряда от упаковки к материалу с более низким потенциалом.

Диапазоны сопротивления определяют в соответствии с различными задачами упаковки. Упаковку допускается классифицировать по диапазонам сопротивлений материалов, используемых в ее структуре.

Проводящие материалы могут быть поверхностно проводящими, объемно проводящими или и теми, и другими.

a) Поверхностно проводящие материалы

Поверхностно проводящие материалы должны обладать поверхностным сопротивлением менее 1·10⁴ Ом.

b) Объемно проводящие материалы

Объемно проводящие материалы должны обладать объемным сопротивлением менее 1·10⁴ Ом.

Примечание - Толщина материала может оказывать существенное влияние на измеренное значение объемного сопротивления.

Рассеивающие материалы могут быть поверхностно рассеивающими, объемно рассеивающими или и теми, и другими.

a) Поверхностно рассеивающие материалы.

Поверхностно рассеивающие материалы должны обладать поверхностным сопротивлением от 10⁴ до 10¹¹ Ом.

b) Объемно рассеивающие материалы.

Объемно рассеивающие материалы должны обладать объемным сопротивлением от 10⁴ до 10¹¹ Ом.

Примечание - Толщина материала может оказывать существенное влияние на измеренное значение объемного сопротивления.

Электростатические изоляционные материалы могут быть поверхностно изоляционными, объемно изоляционными или и теми, и другими.

a) Поверхностно изоляционные материалы

Электростатические поверхностно изоляционные материалы обладают поверхностным сопротивлением не менее 1·10¹¹ Ом.

b) Объемно изоляционные материалы

Электростатические объемно изоляционные материалы обладают объемным сопротивлением не менее 1·10¹¹ Ом.

Примечание - Экранирующие упаковочные материалы защищают ЧЭСР-компоненты от воздействия электростатических разрядов и полей, внешних по отношению к упаковке.

Экранирующая электростатические разряды упаковка способна ослаблять электростатический разряд. Расчетная энергия, допустимая внутри экранирующей электростатические разряды упаковки, должна составлять менее 20 нДж при испытании в соответствии с IEC 61340-4-8 или эквивалентным методом испытаний, адаптированным в соответствии с защищаемым изделием.

Защищающая от электростатического поля упаковка может ослаблять электростатическое поле.

Подробная информация приведена в приложении C.

В таблицах 1 и 2 приведены методы испытаний для определения классификации готовой упаковки и материалов. Когда это возможно, испытания следует проводить на готовой упаковке. Если испытания не могут быть проведены на готовой упаковке, ее классификацию следует определять составом и структурой материала, используемого для изготовления окончательной упаковки.

Во время проведения испытаний могут быть использованы другие электроды (датчики) при условии, что получаемые результаты коррелируются с результатами, полученными при использовании приведенных в таблице электродов (датчиков). В случае возникновения разногласий необходимо использовать электроды, указанные в IEC 61340-2-3.

Защитная антистатическая упаковка должна быть обозначена классификационным символом ЭСР, приведенным в [4] и как показано на рисунке 1, или другим способом в соответствии с контрактами заказчика, заказами на поставку, чертежами или другой документацией.

Код основного назначения упаковки должен быть обозначен под классификационным символом ЭСР, приведенным в [4] и как показано в таблице 3:

S - экранирующая электростатический разряд;

C - электростатически проводящая;

D - электростатически рассеивающая.

На упаковке должны быть приведены производитель упаковки, дата изготовления и код партии.

Окружающая среда и чувствительность устройства являются двумя основными факторами при выборе антистатических упаковочных материалов.

Когда чувствительное устройство или компонент находятся за пределами УЗЭ, риск и уровень угрозы для них не определены. Поэтому ЧЭСР-компоненты следует помещать в защитную упаковку от электростатического разряда всякий раз, когда предмет находится в УНЗЭ - см. таблицу A.1.

Если чувствительность ЧЭСР неизвестна и устройство перемещают за пределы УЗЭ, оно должно быть упаковано с использованием упаковки, экранирующей от электростатического разряда и обеспечивающей защиту от электростатических полей (см. приложение C).

Однако, если известна чувствительность ЧЭСР и есть достаточно информации об электростатических угрозах в определенной среде, уровень защиты упаковки может быть снижен.

Эквипотенциальное соединение выводов или замыкание выводов между собой хотя и не рассматривается в качестве упаковки, это может быть эффективным средством для минимизации повреждений. Размещая проводящий шунт на выводах устройства или разъемах платы, различные части изделия получают одинаковый электрический потенциал. Необязательно части одного устройства будут обладать нулевым потенциалом, но то, что их потенциал одинаков, означает, что между ними не будет протекания опасного электрического тока. Шунтирование имеет ограничения. Энергия прямого разряда и электрических полей может воздействовать на изделие таким образом, что потенциал будет выравниваться не через шунт, а через устройство. Вместе с закорачивающими устройствами обычно используют антистатическую упаковку, обладающую другими защитными свойствами.

Чтобы избежать быстрого разряда в результате контакта ЧЭСР с проводящими поверхностями, приводящему к риску ЭСР, предпочтительно использовать рассеивающие материалы.

На рисунке A.2 приведена упрощенная схема универсального применения упаковки для электронных устройств. Для каждого местоположения или процесса приведены рекомендуемые свойства антистатического упаковочного материала. Как приведено в A.1.3, если чувствительность продукции и угрозы окружающей среды задокументированы, уровень защитной упаковки может быть снижен после подтверждения функциональности упаковки.

Примечание - На схеме приведен подход "островок безопасности" при обеспечении мерами защиты от ЭСР. Во многих производственных процессах используют подход "безопасность всего предприятия", при котором все производство представляет собой защищенную зону - см. рисунок A.1.

Антистатические свойства некоторых упаковочных материалов могут ухудшаться со временем и при использовании.

Должна быть предусмотрена возможность периодической проверки антистатических свойств для повторно используемых материалов и упаковки, которая хранилась на складе, но не использовалась.

Метод, используемый для проверки допустимых пределов в соответствии с классификацией материалов по таблице A.2, следует задокументировать в плане проверки соответствия согласно [5].

Стандарт [3] допускает использовать в качестве руководства для оценки упаковочных материалов, таких как тисненые несущие ленты, лотки, трубки (кассеты для палочек), направляющие и другие, при использовании на внутренних линиях и при обработке деталей, где методы испытаний, описанные в данном стандарте, неприменимы.

Повреждение устройств обычно происходит в одной из следующих ситуаций:

- электростатический разряд на устройство;

- электростатический разряд с заряженного устройства.

Это различие важно с точки зрения упаковки, поскольку для управления каждой ситуацией требуются разные свойства. Необходимо учитывать источник статического электричества, а затем путь, по которому проходит заряд, который может повредить устройство.

Привычные предметы, которые разряжаются на упакованные устройства, включают в себя человеческое тело и проводящие предметы, используемые для обработки упакованных устройств, такие как конвейеры, тележки и транспортные средства. Источником заряда обычно является трибоэлектрификация.

Так как до попадания на устройство заряд должен пройти через упаковку, последняя может быть использована для защиты устройства от ЭСР, которые происходят вне упаковки.

Упаковка может получать заряд от ЭСР или трибоэлектрификации. В тех случаях, когда внешняя часть упаковки изолирована от внутренней части упаковки и, следовательно, от устройства, заряд на упаковке может попасть на устройство при его извлечении из упаковки.

Если устройство на мгновение заземляется в присутствии электрического поля, исходящего от электростатически заряженного предмета, происходит разряд, и устройство сохраняет заряд противоположной полярности. Когда устройство соприкасается с объектом с другим потенциалом, например с заземленной рукой, извлекающей устройство из упаковки, возникает электростатический разряд. Так как до попадания на устройство заряд должен пройти через упаковку, последняя может быть использована для защиты устройства от ЭСР, которые происходят вне упаковки. Упаковка также может изолировать устройство от земли.

Поскольку устройство и упаковка перемещаются относительно друг друга, заряд может накапливаться на упаковке и на устройстве. Когда заряженное устройство соприкасается с объектом с другим потенциалом, возникает электростатический разряд.

Руководство по методам испытаний на трибоэлектрификацию и методам оценки разрядов приведено в [3].

Воздействие на электронное устройство изменяющегося электрического поля может привести к протеканию индуцированного тока через незаземленное электронное устройство. Применение концепции защиты от электростатического поля помогает снизить риск повреждения устройства с помощью этого механизма во время транспортирования и хранения.

Хотя риск повреждения от воздействия изменяющихся электрических полей считается низким в практическом смысле, известно, что таким образом могут быть повреждены чувствительные к напряжению цепи с высоким сопротивлением. Использование средств для ослабления электрических полей на внешней стороне упаковки или контейнера обеспечивает защиту от этого.

Восприимчивость цепей к электростатическим полям и требование для материалов, необходимых для защиты, в настоящее время недостаточно изучены.

Если в настоящем стандарте не указан метод испытаний или требования к экранированию электростатического поля, пользователь должен определить, обеспечивает ли предполагаемая конфигурация упаковки ослабление изменения напряженности электростатического поля в том месте упаковки, где содержатся чувствительные предметы.

В настоящее время требования к низкой заряжаемости не указаны в данном стандарте, поскольку метод измерения сильно зависит от области применения. Однако это свойство может быть важным фактором при выборе упаковочного материала. Пользователям упаковочных материалов рекомендуется определить, в какой степени выбранные упаковочные материалы будут заряжаться в условиях применения.

Однако заряжаемость сильно зависит от комбинации материалов и свойств их поверхностной структуры. Свойство низкой заряжаемости материала не обязательно определяются измерением поверхностного или объемного сопротивления. Материалы с низкой заряжаемостью не обязательно являются рассеивающими (хотя многие из них таковыми являются).

Руководство по измерению заряжаемости приведено в [6].