ELEKTRONIKAI GYÁRTÁS ÉS TERVEZÉS Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása ILLÉS BALÁZS BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY TARTALOM Az ESD fizikai alapjai és az ESD védelem Az 5S követelmények szerinti munkahely kialkítás Munkahelyi ergonómia Munkabiztonsági és komfortérzet követelményei Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 2 /45 ESD Az ESD mozaikszó az elektrosztatikus kisülést jelentő angol kifejezés ("electrostatic discharge") rövidítése. A fizikai jelenség két, eltérő elektromos potenciállal rendelkező tárgy között lép fel. Normál esetben az elektromos töltés a tárgyak felületén, lassan sül ki. Olyan esetekben azonban, amikor az elektromos potenciálbeli különbség túl naggyá válik, felgyorsul az elektronok áramlása, és ennek eredményeképpen hirtelen átmeneti túlfeszültség keletkezik. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 3 /45 1
ESD Az elektrosztatikus kisülés leggyakoribb fajtája a súrlódási energia, amellyel minadannyiunknak számolnia kell, még egy egyszerű séta közben is. A 3000 Voltot meghaladó elektromos kisüléseket már megérzi az ember, a 4000 Volt fölötti már hallható, illetve az 5000 Voltot meghaladó kisülés látható is. Megfelelő ESDvédelem nélkül meglehetősen nagy a látens ESD károsodás, sőt, még az ennél komolyabb, a berendezéseket, illetve termékeket egyaránt érintő károkozás kockázata. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 4 /45 Feltöltődés kialakulhat - Érintkezés, szétválás hatására (pulóver, sapka levételeminél nagyobb a sebesség annál nagyobb a keletkező töltés) - Darabolás, hasítás, porlasztás útján(shell tartályhajózivatarfelhő a vízágyúból) - Villamos megosztás hatására (csavarok az adagolóban; hegye(-) vége(+) a legelső (-)) - Emisszió, ionizáció hatására (Hő- foto- tér, katódsugárcső ) - Villamos kisülés során (szikra, ív-elektronok nagy sebességgel mozognak~töltéskupac) - Halmazállapot változás révén (elgőzölés, fagyás, olvadás) - Mozgás, dörzsölés, súrlódás hatására (szállítószalag) - Nyomás, ütés hatására (piezoelektromos öngyújtó: a kristályszerkezete nyomásra deformálódik) - Villamos utóhatás révén (feltöltődött szigetelő: erősáramú kábel esetén pl.) Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 5 /45 Feltöltődés kialakulása Két különböző anyagú, villamosan semleges test egymással történő valódi érintkezésekor - a közöttük levő szennyeződésektől mentesen összenyomva azokat - az egyik testről töltéshordozók, legtöbbször elektronok lépnek át a másik testre így kisebb energiaszintű állapotot nyerve. Ennek következtében az elektrontöbblettel rendelkező test negatív, az elektronhiánnyal rendelkező pedig a pozitív töltésű protonok többlete miatt pozitív töltésűvé válik. Ahhoz, hogy a töltések szétválása tartósan fennmaradjon, legalább az egyik anyagnak jó szigetelőnek kell lennie. Azt, hogy nem a dörzsölés a tényleges oka a feltöltődésnek, az is bizonyítja, hogy egy fémhengeren csúszásmentesen (dörzsölés-mentesen) legördülő, szigetelő anyagú fólián szintén felhalmozódik töltés. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 6 /45 2
ESD érzékenység Eszköz RF FETs Power MOSFETs PIN dióda, laser dióda VLSI (1990 előtt) VSLI (1990 után) HCMOS CMOS (B sorozat) Lineáris MOS Kisméretű bipolar (öreg) Kisméretű bipolar (modern) Teljesítmény bipolar Film ellenállás ESD feszültség 10 100 V 100-300V 400-1000V 1000-3000V 1500-3000V 2000-5000 V 800-4000 V 600-6000 V 2000-8000 V 7000-25000 V 1000-5000 V Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 7 /45 ESD védelemi rendszer szabványok alkalmazása csomagolás ESD védett terület ESD védelem oktatás ellenőrzés (audit) Operátor ESD védelme Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 8 /45 ESD jelölések Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 9 /45 3
ESD védelem eszközei ESD védett munkahely: ESD borítás ESD védett fiókok Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 10 /45 ESD védelem eszközei ESD védett munkahely: ESD padló ESD védett szék Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 11 /45 ESD padló felépítése Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 12 /45 4
ESD védelem eszközei ESD védett munkahely: Földelő komp Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 13 /45 ESD védelem eszközei ESD védett munkahely: ESD pánt ESD kesztyű Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 14 /45 ESD védelem eszközei ESD védett munkahely: ESD köpeny ESD papucs Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 15 /45 5
ESD védelem eszközei ESD védelem egyéb eszközei: ESD köpeny ESD fólia és habszivacs ESD dobozok Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 16 /45 ESD védett szerszámok Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 17 /45 ESD ellenőrzés ESD kapu Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 18 /45 6
ESD által okozott meghibásodások Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 19 /45 ESD által okozott meghibásodások Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 20 /45 Az 5S filozófia Az 5S filozófia lényege a munkahely (munkakörnyezet) mentzselése oly módon, hogy az leginkább megfeleljen az adott munkavégzésre, a rend és a tisztaság fent tartása. Seiri Sort (osztályozz) Seiton Set in order (rendezz) Seiso Shine (trats tisztaságot) Seiketsu Standardize (szabványosíts) Shitsuke Sustain (minezt tartsd fent) Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 21 /45 7
Az 5S filozófia Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 22 /45 Az 5S filozófia Sort (osztályozás): a munkahelyen tárolt eszközökkel és egyéb tárgyakkal foglalkozik. Minden olyasmit távolítsunk el amire az adott munkához nincs szükség. Előnyök: Kevesebb hiba Kevesebb dolog zavarja a produktív munkát A feladatok leegyszerűsödnek Effektív helyhasználat Meggondolt eszközbeszerzés Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 23 /45 Az 5S filozófia Set in Order (rendezz): a munkahelyen tárolt eszközök elhelyezésével foglalkozik. Mindennek legyen saját helye és, minden legyen is a helyén. Végrehajtás: Mindent ott tartsunk ahol azt használjuk A tárlóhelyeket címkézzük fel Előnyök: Mindent egyszerűen megtalálunk Mindenhez egyszerűen hozzáférünk Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 24 /45 8
Az 5S filozófia Shine (tisztán tartás): nem csak a munkahely tisztán tratására vonatkozik, hanem arra is hogy legyünk büszkék a rendezett munkahelyünkre. Végrehajtás: Napi rendszerességgel takarítsunk A takarítás a munka része Ne hagyunk ki semmit Előnyök: Jó benyomás Jobb munkakörülmények Jobb életminőség Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 25 /45 Az 5S filozófia Standardise (szabványosítás): az elért elrendezést szabványosítsuk, amit mindenki be is tart. A szabványok megértésben fontos a vizuális bemutatás. Végrehajtás: Törekedjünk a konzisztenciára Mindenki tudja, hogy mi a felelősségköre Az esetleges anomáliákat mielőbb oldjuk fel Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 26 /45 Az 5S filozófia Sustain (fenntartás): az alkalmazottak 5S rendszerbe való bevezetésére vonatkozik. Minden alkalmazottat képezz ki az 5S rendszer alkalmazására! Végrehajtás: Rendszeres 5S tréningek Az 5S legyen a munka része Irtsd ki a rossz szokásokat Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 27 /45 9
Ergonómia Az ergonómia a klasszikus definíció szerint a munkahely és a munkaeszközök kialakításának és a munkahelyi környezetnek az emberre, az emberi testre és annak működésére gyakorolt hatását vizsgálja. Célja a munkahelyeken az emberek egészségének, jó közérzetének és biztonságának megőrzése, és ezáltal a termelékenység növelése. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 28 /45 Ergonómia célkitűzései - kiválasztani és alkalmassá tenni a dolgozó embert meghatározott munkára, s ezáltal emelni a gazdasági munkateljesítményeket - vizsgálni a munkagépek és munkaeszközök szerepét a teljesítmények emelhetőségében - meghatározni a munkagépek munkaeszközök alkalmasságát az emberi munkában - kutatni az emberi teljesítőképességeket kedvezően és kedvezőtlenül befolyásoló tényezők szerepét, meghatározni e hatótényezőknek hatástani törvényszerűségeit, és azok balesettani szerepét - kutatni a baleset-megelőzés feltételeit - meghatározni a tárgyi környezet szervezési és tervezési előfeltételeit a teljesítmények emelésében - megteremteni a munkahely szubjektív környezetének szerepét az optimális munkateljesítmények megvalósításában Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 29 /45 Ergonómia alkalmazásának fő céljai Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 30 /45 10
Ergonómia Munkaeszközök alkalmazása: Gyors, Pontos, Kényelmes és Biztonságos Ergonómia más tudományok ismereteiből táplálkozik: antropometria*, anatómia, fiziológia, pszichológia, biomechanika, fizika. Antropometria*: Defi.:Emberméréstan. Olyan tudományága az antropológiának, amely embereket ember csoportokat testméreteik alapján jellemez, tesz megkülönböztethetővé. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 31 /45 Ergonómia Ergonómiai szabványok: 17230-76 Ergonómia fogalom meghatározásai 17232/1-77 Mozgástartományok, A kéz mozgástartománya és megengedhető erőkifejtései 17232/2-77 Mozgástartományok, A láb mozgástartománya és megengedhető erőkifejtései EN ISO 9241 Ergonomics requirements for office work with visual display terminals (VDTs) Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 32 /45 Ergonómia alapelvei Illesszük a feladatot és a munkahelyet a felhasználóhoz! Tervezzünk a felhasználói adottságok meghatározott tartományának figyelembe vételével! Vegyük figyelembe az átlagostól eltérő adottságokat, igényeket is! Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 33 /45 11
Ergonómia szakterületek, feladatok Munkahely kialakítása: antropometria, jelző és kezelőelemek elrendezése Munkamódszer, munkakör tervezése és fejlesztése: mozdulatelemzés, hatékonyság, megterhelés Munkakörnyezet kialakítása, fejlesztése: fizikai környezeti komfort, szociális társas környezet Munkabiztonság: egészségvédelem (fizikai és mentális), emberi megbízhatóság, készségfejlesztés Termékergonómia: termék ergonómiai minősége, termékfelelősség Ember-számítógép kapcsolata: hardver-, szoftver-, rendszer-ergonómia Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 34 /45 Ergonómia ember-gép-környezet modell Az ergonómia fogalma (K. F. M. Murrell) Az ergonómia az ember és munkakörnyezete kölcsönhatásának tudományos tanulmányozása. A munkakörnyezet nem csupán a dolgozót körülvevő fizikai környezeti tényezőket jelenti, hanem a munkavégzés során használt eszközöket, anyagokat, továbbá a munkamódszert, a munka szervezetét akár egyéni, akár csoporton belül végzett munkáról van szó. Mindezek kapcsolatban vannak magával az emberrel: a képességeivel, a lehetőségeivel és a korlátaival. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 35 /45 Ergonómia ember-gép-környezet modell Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 36 /45 12
Ergonómiai tényezők Terhelési tényezők: látásromlást előidéző tényezők, pszichés (mentális) megterhelés, fizikai állapotromlást előidéző tényezők. Környezeti tényezők: Térkövetelmények Megvilágítás Tükröződés és fényvisszaverődés Zaj Klíma és szellőzés Sugárzás és veszélyes anygok Am unkaeszközök és a munkatér színe Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 37 /45 Légsebesség értékek Ülve végzett szellemi és könnyű fizikai munkánál: 0,1 m/s Helyváltoztatással járó, könnyű fizikai munkánál 0,2 m/s Melegüzemi zárt munkahelyen, 24 C (korrigált) effektív hőmérséklet érték feletti hőhatás mellett végzett közepesen nehéz fizikai munkánál: 1 m/s Melegüzemi zárt munkahelyen, 24 C (korrigált) effektív hőmérséklet érték feletti hőhatás mellett végzett nehéz fizikai munkánál: 1,5 m/s Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 38 /45 Helyiségek, terek hőmérséklete A munkaterületeket befogadó helyiségek hőmérsékletének a munkavégzés teljes időtartama alatt, az emberi szervezet számára megfelelőnek kell lennie, figyelembe véve a munka jellegét és az ott dolgozó munkavállalók fizikai megterhelését A pihenőhelyeken, a különféle szolgálati feladatokat ellátót személyzet helyiségeinek, az egészségügyi létesítményekben, az étkezdékben és az elsősegélyhelyeken biztosítani kell az ilyen helyiségek rendeltetésének megfelelő hőmérsékletet. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 39 /45 13
Helyiségek megvilágítása Lehetőség szerint biztosítani kell a munkahelyeken az egészséges és biztonságos munkavégzéséhez elegendő természetes fényt, továbbá a munkavégzés jellegéhez és körülményeihez igazodó mesterséges megvilágítást. Azokon a munkahelyeken, ahol állandó munkavégzés folyik, a munkavégzés jellegének és körülményeinek, a helyiség rendeltetésének és az ott végzett tevékenységeknek megfelelő színhőmérsékletű, színvisszaadási és káprázási fokozatot, továbbá az előírt névleges megvilágítási értékeket, Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 40 /45 Rezgésterhelés mértéke A munkahelyeken a munkaeszközök üzemeltetése során a munkavállalót érő maximális rezgésterhelés: helyi (kézkar) 2m/s2, illetve hideg, nedves környezetben 1,4m/s2, a háttól mell felé mérve és jobb oldalról baloldal felé 0.9m/s2, a lábfejtől a fej felé 1,26 m/s2. Az 1s integrálási idővel mért legnagyobb súlyozott egyenértékű gyorsulás az 50m/s2. Ugyan ez 10 percre maximum 8,4 m/s2. A munka eszközök kiválasztásánál figyelembe kell venni a zaj- és rezgésterhelést. Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 41 /45 Ergonómiai példák Székek kritériumai: kezelőelemek elérhető elhelyezése vízesés kialakítás, légrugós kivitel testhez állíthatóság: állítható ülésmagasság, deréktámasz, magasság esztétikus, kényelmes bevonat legalább 5 konzolos lábazat, görgők, karfa kényelmes kivitel jól szellőző és hővezető kivitel egyértelmű működés kis erőkifejtés a beállításnál Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 42 /45 14
Ergonómiai példák Számítógépes munkahely: Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 43 /45 Ergonómiai példák Számítógépes munkahely: (tükröződés) Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 44 /45 Összefoglaló kérdések Mi az ESD? Milyen módokon alakulhat ki elektrosztatikus feltöltődés? Mik az ESD védelmi rendszer alapelemei? Mi az 5S filozófia, és milyen lépésekből épül fel? Mi az ergonómia definíciója? Mik az ergonómia célkitűzései? Mi az antropometria? Mik az ergonómiai tényezők? Mik a munkahely megvilágításával szemben támasztott követelmények? Az elektronikai gyártás környezetének kialakítása 45 /45 15