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期別:277
發布日期:2025-10-02
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IEC 61340-5-1 靜電放電防護國際標準概述(上)

靜電放電(Electro-Static Discharge,ESD)是現代電子產業面臨的一項重大挑戰,其發生方式多樣,主要基於靜電背後的化學原理和摩擦電效應。這種現象不僅會造成電子元件和儀器設備的潛在性損傷或立即性故障,在某些特殊環境條件下,甚至可能引發塵爆等嚴重安全事故。


國際電工委員會(International Electro-technical Commission,IEC)為應對這一挑戰,制定了一系列靜電放電防護標準,系統規範了靜電的測量、預防及管制方法。其中,IEC 61340-5-1《電子設備防靜電保護-一般要求》作為最核心的靜電放電防護標準,於 2024 年發布了技術內容全面更新的第三版。本標準適用範圍廣泛,涵蓋製造、加工、組裝、安裝、包裝、標示、維修、測試、檢查、運輸等環節中,所有涉及耐受電壓 ≥ 100V 人體模型(HBM)和 ≥ 200V 帶電器件模型(CDM)的電氣或電子零件、組件和設備的處理過程。


新版標準的一個重要突破是明確了對隔離導體的保護要求,規定通過將隔離導體上的電壓限制在 35V 以下來解決這一長期存在的防護難題。值得注意的是,即使是用於處理具有較低 ESD 耐受電壓物品的流程,只要符合本標準的核心要求,仍可聲稱符合性。作為配套文件,IEC TR 61340-5-2 為本規範的實際實施提供了詳細指導,幫助企業建立、實施和維護符合國際標準的 ESD 控制計劃。


一、標準架構與術語定義的優化

2024 年版 IEC 61340-5-1 在標準前言明確指出,2016 年版中某些內容引用了受專利保護的文獻資料,而國際電工委員會不負責對這些專利權進行識別,包括專利的有效性、適用性以及文獻版本的更新情況。這一聲明雖然看似技術性不強,但對標準使用者具有重要的法律指導意義,避免了因專利問題可能產生的合規風險。


在技術術語方面,新版標準用「隔離導體(isolated conductors)」取代了舊版中的「機器模型(machine model)」。這一變更不僅是名稱的改變,更反映了 ESD 測試技術的發展趨勢。機器模型原本用於描述設備或工具接觸放電到器件引腳的 ESD 應力模型,但在實際應用中,業界已逐漸轉向僅使用人體模型(HBM)和帶電器件模型(CDM)作為 ESD 敏感度測試的標準方法。這種術語的更新使標準更加貼近當前產業實踐,減少了不必要的測試複雜性。


二、ESD 控制計劃管理架構的強化

在 ESD 控制計劃的組織管理方面,2024 年版進行了顯著增強。原 2016 版僅簡單提及設置「ESD 協調員(ESD Coordinator)」的要求,而新版標準則更為系統化,明確要求企業應指派「ESD 控制計劃經理(ESD Control Program Manager)」或保留 ESD 協調員職位。這一改變不僅是職稱的調整,更是對該角色在管理 ESD 控制計劃方面職能的強調,反映了 ESD 管理從單純技術協調向全面計劃管理的轉變趨勢。新版標準引入了一項重要創新-「適應性調整 (Tailoring)」機制。該機制允許使用者在特定情況下,根據實際需求對標準要求進行合理修改或刪減,但必須提供充分的技術依據。為幫助用戶正確執行這一流程,標準附錄中專門提供了適應性調整聲明及技術理由的示例。這種靈活性設計使標準能夠更好地適應不同規模、不同技術水平的企業需求,同時確保任何偏離標準的行為都有嚴格的技術論證和文件記錄要求。


三、 ESD 控制計劃技術要素的擴展與細化

2024 年版標準保留了 2016 年版中 ESD 控制計劃必須包含的八個核心程序:培訓、產品認證、合規性驗證、接地/連接系統、人員接地、靜電防護區(EPA)、包裝系統和標示。在此基礎上,新版增加了一項重要要求:ESD 控制計劃中必須明確記錄可處理的最低 ESD 耐受電壓。這一補充使企業的 ESD 防護能力評估更加精確,便於在產品設計和生產流程中實施針對性的防護措施。在產品認證(Product Qualification)方面,2024 年版進行了系統性重構。產品認證是指確認 ESD 控制物品能夠達到預期效果並符合 IEC 61340-5-1 標準要求的過程。新版標準新增了三種結構化的認證途徑:依產品規格鑑定、獨立實驗室評估和內部實驗室評估。無論採用哪種途徑,企業都必須完整保留認證方法、測試方式、測試限值、適用的環境調節條件以及認證記錄存放位置等關鍵信息。特別值得注意的是,新版標準明確要求在實施 IEC 61340-5-1 之前,必須通過合規性驗證記錄(需保留至少 12 個月) 來確認 ESD 控制物品的合規性,且驗證應在實施前立即進行。這些改進大大增強了產品認證過程的規範性和可操作性。


合規性驗證(Compliance Verification)部分在 2024 年版中也獲得了顯著增強。新版標準要求組織必須制定詳細的合規性驗證計劃,內容應包括:需執行的 ESD 過程監測項目、測量測試的性質、需滿足的測量限值以及測試頻率等關鍵要素。一個重要的簡化措施是,新版將所有 ESD 控制物品的合規性驗證統一參考 IEC 61340-5-4 標準,取代了 2016 年版中分散在 6 個不同標準中的驗證要求。這一變革不僅大幅降低了標準維護的複雜性和成本,還提高了合規性驗證的一致性和可靠性。


四、接地系統與人員防護的技術要求升級

2024 年版 IEC 61340-5-1 對接地/連接系統的要求進行系統化梳理,明確區分保護接地、功能性接地和等電位連接三種接地方式。雖標準未對保護接地和功能性接地的具體實施方法做出硬性規定(允許採用當地規範),但新增了一項關鍵限制:除非另有規定,功能性接地和保護接地之間的電阻不得超過 25 Ω。這一要求確保了不同接地系統間的電位平衡,有效防止因接地系統間電位差導致的 ESD 風險。等電位連接的要求則更加具體,直接引用新版標準中新增的「人員接地要求資料表」和「靜電防護區技術要求資料表」的詳細規定。這種標準結構的優化使技術要求更加層次分明,便於企業快速定位和實施相關規範。

▲ 接地/連接系統要求對照表。


五、人員接地要求的全面提升

人員接地是 ESD 防護中最關鍵也最易被忽視的環節之一。2024 年版標準在人員接地要求部分引入了多項重要更新,其中最顯著的是新增了對「可接地靜電防護服系統」的技術規範,並將其納入「人員接地要求資料表」的系統化管理框架。新版標準將人員接地相關的產品認證和合規性驗證要求進行了整合與升級。2016 年版中分散在 EPA 要求中,在 2024 版中被重新歸類到專門的「人員接地要求資料表」中,並對電阻限值進行了重要調整:人員接地系統的電阻限值從 2016 年版的 < 1.0 × 10 ⁹ Ω 大幅降低至 < 3.5 × 10 ⁷ Ω 。此變化反映了業界對靜電控制服裝系統接地性能要求的提高,體現了 ESD 防護標準日益嚴格的發展趨勢。


值得注意的是,新版標準對鞋類/地板系統的要求採用了分級管理策略:產品認證階段的系統電阻限值為 < 3.5 × 10 ⁹ Ω,而在日常合規性驗證中則放寬至 < 3.5 × 10 ⁸ Ω。這種差異化管理既確保了初始安裝時的高標準,又考慮到實際使用中的性能衰減,體現了標準制定的實用性考量。

▲ 人員接地要求資料表。


參考資料

https://www.nutwooduk.co.uk/archive/old_archive/030923.htm

https://www.doc88.com/p-15129861961027.html

https://www.esda.org/esd-overview/esd-fundamentals/part-6-esd-standards/

https://www.esda.org/assets/Documents/Fundamentals-Part-2-TraditionalChinese.pdf

https://file.yizimg.com/110970/202057-11461761.pdf

https://www.staticsafe.co.uk/wp-content/uploads/2024/07/2024-Update-to-61340-5-1-Key-Differences.pdf

https://www.uk-st.com/news/show-285.html

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