Spis treści:
Każde bezpieczne środowisko pracy – a przynajmniej do tego miana aspirujące – skorzysta na posiadaniu szczotek ESD jako części zestawu narzędzi do kontroli statycznej. Zobaczmy, jakie są najważniejsze cechy szczotki ESD.
Elektrostatyczność - co to jest?
Każdego z nas przynajmniej raz “kopnął” sweter albo druga osoba, kiedy nam coś podawała. W każdym z tych finalnie niegroźnych porażeń miało udział zjawisko elektrostatyczności. Dotyczy ono występowania ładunków elektrycznych na powierzchniach ciał lub w ich wnętrzu, które mogą pozostawać w spoczynku lub być przemieszczane. Jest to zjawisko, które może występować w różnych materiałach i jest podstawowym aspektem elektromagnetyzmu. Ładunek elektryczny może być dodatni (gdy ciało traci elektrony) lub ujemny (gdy ciało elektrony zyskuje). Te ładunki mogą być generowane przez tarcie, indukcję elektrostatyczną, lub kontakt z innymi ciałami. Przykładowo gdy pocieramy plastikową szczoteczką o włosy, elektrony są przekazywane z jednego materiału na drugi, co prowadzi do powstania ładunków elektrycznych.
Indukcja elektrostatyczna występuje z kolei, gdy ładunki elektryczne w jednym ciele przyciągają lub odpychają ładunki w innym ciele bez konieczności bezpośredniego kontaktu. Elektrony mogą być więc przemieszczane z jednego ciała na inne i powodować ich naładowanie. Neutralizacja zachodzi, gdy naładowane ciało traci ładunek poprzez kontakt z innym, które ma przeciwny ładunek lub przez rozpraszanie ładunków. Z jednej strony zjawisko elektrostatyczności ma wiele zastosowań praktycznych w dziedzinach takich jak przemysł, medycyna czy energetyka, a z drugiej strony prowadzi do uszkodzeń urządzeń, dlatego ważne jest zachowanie ostrożności w obchodzeniu się z naładowanymi ciałami i stosowanie odpowiednich środków ostrożności. Jeden z nich to pędzel antystatyczny ESD.
Pędzel antystatyczny, czyli pędzel ESD - co to jest?
W obszarze chronionym przed wyładowaniami elektrostatycznymi (EPA) produkty są zwykle czyszczone za pomocą szczotki lub sprężonego gazu. Czym więc różni się szczotka ESD od zwykłej szczotki czyszczącej?
Szczotki antystatyczne ESD zostały opracowane do stosowania w środowiskach kontroli statycznej, a ich zastosowanie regulują międzynarodowe normy IEC. Zostały stworzone w celu zaspokojenia specyficznych (i rosnących) potrzeb przemysłu elektronicznego, w którym ładunki elektrostatyczne lub ich nagromadzenie są szkodliwe dla procesu produkcyjnego.
Nie inaczej jest przy późniejszym użytkowaniu, ale o tym jeszcze powiemy.
Właściwości zabezpieczające pędzli ESD przed wyładowaniami elektrostatycznymi odróżniają je od pędzli i szczotek niezabezpieczonych, które nie powinny być używane do elektroniki wrażliwej na wyładowania elektrostatyczne.
Włosie pędzla ESD rozprasza ładunki elektrostatyczne, dzięki czemu mogą być używane podczas pracy z komponentami elektronicznymi lub czyszczenia delikatnych płytek drukowanych PCB. Wśród pasjonatów lutowania tak przygotowane szczotki używane są do czyszczenia cząstek kurzu i resztek lutowia z płytek drukowanych i innych elementów, które łatwo ulegają uszkodzeniu przez wyładowania elektrostatyczne – nawet przy odpowiedniej pielęgnacji łatwo przeoczyć niewielkie zanieczyszczenia. Pędzle ESD są najczęściej wykonywane z włosia końskiego lub nylonowego z drewnianym lub przewodzącym uchwytem z polipropylenu. Są też wystarczająco miękkie, aby czyścić delikatne elementy na układach scalonych i powierzchniach stacji roboczych.
Dlaczego warto stosować pędzle ESD
Nagromadzenie kurzu, brudu lub lutowia jest jednym z najczęstszych zjawisk występujących wokół komponentu elektrycznego. Czasami nawet nie zdajemy sobie sprawy, jakie ilości tych nieprzyjemnych materii mogą zalegać tuż pod naszymi palcami w klawiaturach. Mimo najszczerszych chęci ładunki elektryczne mogą gromadzić się także na każdym etapie produkcji i dystrybucji elektroniki od wyjazdu z fabryki, poprzez obsługę montażu urządzenia, aż po testowanie i wysyłkę produktu. Bez odpowiednich środków bezpieczeństwa ładunki te mogą spowodować uszkodzenie wrażliwych na wyładowania elektrostatyczne komponentów.
Właśnie dlatego produkty do kontroli ESD, takie jak szczotka ESD, są niezbędne w branżach zajmujących się elektroniką. Szczotki ESD pomagają zachować jakość, niezawodność i funkcjonalność urządzeń elektronicznych. Istnieją oczywiście ograniczenia co do tego, jak daleko może sięgnąć choćby najmniejszy pędzel, ale posiadanie pędzli ESD i ich regularne stosowanie to z pewnością to pierwsza “linia obrony” i dobra praktyka. Wyobraźmy sobie na przykład zasilacz komputerowy. Jeśli wewnątrz urządzenia nagromadzi się kurz i nie zostaną podjęte żadne działania czyszczące, kurz może wpłynąć na wydajność komputera na dwa sposoby – po pierwsze podzespoły komputera będą zatrzymywać ciepło, a po drugie utrudni to wewnętrznym wentylatorom odprowadzanie ciepła z systemu. Stąd niedaleko już do kosztownego serwisowania i wymieniania części.
Ryzyko stosowania pędzli bez ESD
Gdy natrafimy na ślad zanieczyszczeń, to często pierwsza myśl podpowiada nam jak najszybsze ich usunięcie. Za wszelką cenę należy jednak unikać używania zwykłych szczotek do czyszczenia elementów elektrycznych, płytek drukowanych lub układów scalonych. Zwykła szczotka składa się z materiałów izolacyjnych o wysokim ładunku, takich jak niektóre rodzaje tworzyw sztucznych (a jest ich całe mnóstwo i różnią się naprawdę znacznie). Materiały te nierzadko generują znaczną ilość ładunków elektrostatycznych. Podczas przeciągania szczotką po elemencie elektrycznym dochodzi do naładowania tryboelektrycznego w wyniku kontaktu i oddzielenia włosia szczotki od elementu.
Ten ładunek elektrostatyczny może rozładować się na produkcie i spowodować nieodwracalne uszkodzenia ESD. W świecie dystrybucji często nie jest ono wykrywane aż do momentu wysłania produktu. Rozjaśnijmy jeszcze jedną kwestię – zwykła szczotka wcale nie może być używana do czyszczenia komponentów tylko dlatego, że operator jest w pełni uziemiony. Należy wtedy ładunek elektrostatyczny pozostanie na włóknach i uchwycie szczotki.
