Quattro sono fondamentalmente le domande a cui tale documento intende rispondere: “chi prepara le norme ESD?”, “quali sono i settori applicativi trattati dalle norme ESD?”, “quali sono le norme e i progetti normativi ESD?” e “quali sono le tendenze future per la normativa ESD?”. Si tratta di argomenti articolati e complessi, che tuttavia devono essere tenuti in considerazione se si voglia comprendere a fondo le varie problematiche del settore.
Chi prepara le norme ESD?
Lo studio e la preparazione della normativa tecnica riguardante l'elettrostatica è di competenza del Comitato Tecnici TC IEC 101 che, in Italia, ha il corrispondente nel CT CEI 101. Ecco quali sono le caratteristiche del Comitato 101.
Il Comitato Tecnico 101
I Comitati tecnici IEC, con riferimento alle problematiche che fanno parte del loro campo di applicazione (Scope), vengono classificati in:
1. Comitati di Prodotto, che si occupano delle attività normative inerenti la sicurezza elettrica e le prestazioni di specifici prodotti, componenti, apparecchi o famiglie degli stessi. Esempi di Comitati di prodotto sono: Cavi per energia (CT 20), Trasformatori (CT14) ecc.
2. Comitati Trasversali, che trattano problematiche di sicurezza/prestazioni e tecnologie di tipo generale che interessano in modo orizzontale prodotti e famiglie di prodotti appartenenti a diversi Comitati tecnici. Altri Comitati trasversali invece si occupano di aspetti generali inerenti la standardizzazione e la preparazione delle norme; tali aspetti riguardano ad esempio la terminologia (CT 1/25), la simbologia (CT 3), l'incertezza di misura (CT 85), ecc.
3. Comitati di sistema o impiantistici, che trattano norme di sicurezza elettrica/prestazioni le cui prescrizioni si riferiscono a sistemi e impianti elettrici e non a specifici prodotti. Per il raggiungimento di tali prescrizioni tecniche le norme di questi comitati possono anche riferirsi all'utilizzo di prodotti, componenti ed apparecchi di competenza di specifici comitati di prodotto. Esempi di Comitati CEI di Sistema sono: CT 64 Impianti elettrici utilizzatori di BT; CT 99 Impianti elettrici di potenza V>1kV, ecc.
Al TC101 è affidata una Funzione Orizzontale per la sicurezza (Horizontal safety function) consistente nello specificare metodi di prova e relativi dispositivi per la valutazione della generazione, ritenzione e dissipazione delle cariche elettrostatiche sui materiali. Il TC101 tratta aspetti e problematiche di tipo elettrostatico di carattere generale non riguardanti particolarità e specificità di prodotti o categorie di prodotti, per i quali la competenza anche sugli aspetti elettrostatici è dei relativi Comitati di prodotto.
I fenomeni elettrostatici fisici e chimici trattati dal Comitato 101, hanno caratteristiche trasversali, estendono cioè la loro influenza e i loro effetti in vari settori industriali; il TC 101 viene pertanto definito Comitato Trasversale.
Le Norme relative a questi aspetti specifici fanno capo ai Comitati Tecnici che si occupano del settori interessati (Comitati di Prodotto). Di conseguenza, come avviene in tutti i casi di Comitati Trasversali, si verifica un certo frazionamento di attività normative e di norme relative ai fenomeni elettrostatici su diversi Comitati di prodotto a seconda, appunto, dei prodotti specifici coinvolti.
Se si vuole avere quindi un quadro generale della normativa riguardante l'elettrostatica, non bisogna limitarsi a quella trattata da TC 101, ma considerare anche quella dei Comitati di prodotto.
In particolare i Comitati IEC/CEI che hanno relazioni con il 101 sono :
• CT 47 - Dispositivi a semiconduttore e microcircuiti integrati;
• CT 91 - Tecnologie per l'assemblaggio elettronico;
• CT 210 - Compatibilità elettromagnetica;
• CT 31 - Materiali antideflagranti;
• CT 44 - Equipaggiamento elettrico delle macchine industriali;
• CT 15/112 - Materiali isolanti e sistemi di isolamento.
Il Comitato 101 si relaziona anche con diversi Comitati ISO, in particolare con ISO TC 45, ISO TC 61, ISO TC 122-SC23 e ISO TC 219.
Quali sono i settori applicativi
trattati dalle norme ESD?
Gli argomenti di cui si occupa il Comitato Tecnico 101 di elettrostatica nei suoi lavori di normazione possono essere raggruppati nei seguenti punti:
• Fondamenti di Elettrostatica, definizioni, terminologia;
• Influenza dell'ambiente e prove ambientali;
• Metodi di misura;
• Simulazione dei fenomeni ES (MM Machine Model, HBM Human Body Model, CDM Charge Device Model);
• Pavimentazioni;
• Rivestimenti superficiali;
• Piccoli e grandi contenitori protettivi, handling e movimentazione;
• Calzature;
• Indumenti;
• EPA (Electrostatic Protected Areas);
• Tecniche di controllo dei fenomeni ES (ionizzatori, umidificatori, ecc.).
Aree logiche della normativa IEC sull'elettrostatica
I documenti normativi del TC IEC 101 riguardanti l'elettrostatica rispondono tutti agli argomenti elencati al punto precedente e definita dall'IEC. Le norme del TC 101 hanno tutte la seguente indicazione codificata: 61340-x-y, dove x indica la Parte e y la Sottoparte.
Le norme e i progetti normativi in corso possono essere raggruppate in aree logiche nelle quali l'attività normativa si sviluppa in modo coerente. Tali aree sono:
A. Principi e requisiti generali;
B. Metodi di misura;
C. Modelli di simulazione;
D. Metodi di prova e caratteristiche di applicazioni specifiche.
Quali sono le norme e i progetti normativi ESD?
Qui di seguito, per ciascuna delle aree logiche elencate più sopra, vengono raggruppate le norme e i progetti che di queste fanno parte, in modo da avere un quadro complessivo dell'azione normativa riguardante l'elettrostatica.
A. Principi e requisiti Generali
I documenti che fanno parte di questo gruppo hanno per lo più le caratteristiche di Guide e di Technical Report e non di vere e proprie norme.
A.1 IEC 61340-1 Ed. 1.0: “Electrostatics - Part 1: Electrostatic phenomena - Principles and measurements”
Questa pubblicazione è in fase di sviluppo; si tratta di un Rapporto Tecnico che descrive i principi fondamentali su cui sono basati i fenomeni elettrostatici, quali la generazione delle cariche, la ritenzione, la dissipazione e le scariche. Viene fornita una panoramica sui metodi di misura adatti per rilevare tali fenomeni e le proprietà dei materiali correlate agli aspetti elettrostatici. Il documento tratta inoltre dei rischi e pericoli connessi con le manifestazioni elettrostatiche, la loro rilevanza e le modalità di controllo.
Viene fatto anche cenno alle applicazioni positive dell'elettrostatica nelle applicazioni grafiche, sistemi di fotocopiatura, ecc.
A.2 CEI EN 61340-5-1 “Elettrostatica - Parte 5-1: Protezione di dispositivi elettronici dai fenomeni elettrostatici - Prescrizioni generali”
Questa norma stabilisce le specifiche per la protezione di componenti, assiemi e apparecchi elettrici ed elettronici per i quali vi sia la possibilità che subiscano danni da scariche elettrostatiche. Queste specifiche servono per impostare un programma permanente di controllo delle scariche; tale programma copre le attività di fabbricazione, lavorazione, installazione, imballaggio, etichettatura, manutenzione, prova, ispezione, trasporto e manipolazione. Vengono inoltre fornite le prescrizioni per la realizzazione di un'area EPA.
A.3 CEI EN 61340-5-2 “Elettrostatica - Parte 5-2: Protezione di dispositivi elettronici dai fenomeni elettrostatici - Guida d'uso”
Si tratta di un Rapporto Tecnico che, in effetti, rappresenta una guida per le persone e le organizzazioni che devono affrontare le problematiche derivanti dalle scariche elettrostatiche (ESD). La Guida è di supporto per l'implementazione delle specifiche indicate nella EN 61340-5-1, per sviluppare, implementare e controllare un programma di prevenzione e controllo delle scariche elettrostatiche. La Guida è valida per attività quali: produzione, processo, assemblaggio, installazione, confezionamento, imballaggio, etichettatura, ispezioni, e qualunque altra operazione e manipolazione in grado di danneggiare con scariche ESD componenti e dispositivi elettrici ed elettronici sensibili a tali scariche.
La Guida fornisce istruzioni per la definizione di un piano di programma ESD, piano di training, verifica di adeguatezza, sistemi di messa a terra e protezione delle apparecchiature e del personale, aree protette (EPA), imballo, spedizione e immagazzinamento dei prodotti elettronici e marcature.
A.4 CEI 101-7 “Elettrostatica - Guida alla normativa CEI”
Questa Guida raccoglie e descrive le norme e le Guide riguardanti l'elettrostatica pubblicate dal CEI e dall'IEC nell'ambito del Comitato 101 e degli altri Comitati tecnici.
Essa fornisce inoltre una panoramica su aspetti e problematiche dell'elettrostatica.
B. Metodi di misura
In questo ambito sono raggruppate le norme che si occupano dei metodi di misura inerenti le grandezze fisiche che danno un'idea dell'entità dei fenomeni elettrostatici. Le norme di questo tipo si occupano dei metodi di misura in generale e non relazionati a specifici settori applicativi (pavimenti, calzature, ecc.): le norme di questo tipo sono descritte al punto D.
B.1 CEI EN 61340-2-3 “Elettrostatica - Parte 2-3: Metodi di prova per la determinazione della resistenza e della resistività dei materiali solidi planari usati per evitare l'accumulo di cariche elettrostatiche”.
È questa una norma che descrive i metodi per la misura della resistenza e della resistività dei materiali solidi planari, che vengono usati per evitare l'accumularsi delle cariche elettrostatiche.
Vengono in essa trattati i sistemi di misura della resistenza superficiale e di volume per i materiali seguenti:
• materiali solidi conduttivi (non metallici);
• materiali solidi isolanti;
• materiali dissipativi elettrostaticamente.
Sono poi indicati gli algoritmi di conversione dai valori di resistenza in resistività e le modalità di preparazione del rapporto di prova.
B.2 CEI EN 61340-2-1 “Elettrostatica - Parte 2-1: Metodi di misura - Capacità di materiali e prodotti di dissipazione delle cariche elettrostatiche”
Questa norma descrive i metodi di misura della velocità di dissipazione delle cariche elettrostatiche da parte di prodotti e materiali isolanti e dissipativi. Vengono descritti due metodi: a) dissipazione della carica depositata su una superficie per effetto corona e b) dissipazione della carica da una lastra metallica attraverso un oggetto (tessuto, guanti, utensili, ecc.).
C. Modelli di Simulazione
Per comprendere, studiare e misurare le possibilità che si abbiano pericoli o danni per eventi ESD vengono preparati e utilizzati dei modelli elettrici ed elettronici che hanno il compito di simulare in modo controllato le scariche elettrostatiche. Le norme di questo gruppo descrivono i modelli utilizzati per simulare diversi ambienti.
C.1 CEI EN 61340-3-1 “Elettrostatica - Parte 3-1: Metodi per la simulazione degli effetti elettrostatici - Forme d'onda di prova della scarica elettrostatica per il Modello del corpo umano (HBM)” La norma fornisce una descrizione delle forme d'onda delle correnti di scarica usate per simulare le scariche ESD nel modello del corpo umano (HBM - Human Body Model). Vengono anche trattate le specifiche dell'apparecchiatura usata per generare e controllare tali forme d'onda.
C.2 CEI EN 61340-3-2 “Elettrostatica - Parte 3-2: Metodi per la simulazione degli effetti elettrostatici - Forme d'onda di prova della scarica elettrostatica per il Modello di Macchina (MM)” Nella norma 61340-3-2 viene presentato il modello macchina (MM - Machine Model), vengono cioè descritte le forme d'onda delle correnti di scarica usate nella definizione del modello MM e i requisiti dell'apparecchiatura usata per generare tali forme d'onda. Vengono definiti i parametri per provare e per classificare la sensibilità alle scariche ESD delle apparecchiature verso il modello MM.
Scopo della norma è quello di individuare un modello di prova che possa simulare i danni su apparecchiature per scariche elettrostatiche e che definisca la forma d'onda della corrente transitoria di scarica e tutti i necessari parametri che assicurano risultati di prova attendibili e ripetibili.
C.3 IEC 61340-3-3 “Electrostatics - Part 3-3: Methods for simulation of electrostatic effects - Charged device model (CDM) - Component testing” Questa è una norma in fase di sviluppo. Essa fornisce una descrizione della forma d'onda delle correnti usate per simulare la scarica ESD nel modello CDM dell'apparecchio carico.
C.4 IEC 60749-28 “Mechanical and climatic test methods - Part 28: Electrostatic discharge (ESD) sensitivity testing - Charged device model (CDM)”
Questa è una norma di competenza del CT IEC 47.
Essa è in fase di sviluppo per i circuiti integrati ed è una norma relativa alle prove di sensibilità alle scariche elettrostatiche con il modello CDM. Il metodo di prova riproduce e misura gli effetti della scarica di un corpo metallico carico su un dispositivo a semiconduttori.
Fine prima parte
