Editie 9 / 14-04-2022
“Process assessment PWI 101-3”(vervolg)
Handmatige processtappen
Zoals in vorige aflevering is aangegeven zullen voor een compleet assessment de nodige proces stappen (zowel handmatige als automatische) kritisch bekeken moeten worden. In deze aflevering wordt er ingegaan op handmatige processtappen.
Volgens de IEC 61340-5-1 is de elektrostatische lading van personeel in een ESD Protected Area (EPA) gelimiteerd tot 100 volt. Zover zo goed zou je kunnen zeggen, geen probleem , maar…toch. Het is niet gezegd dat deze 100 volt grens voor ieder component/proces afdoende veiligheid biedt om probleemloos te kunnen produceren. Er zal in eerste plaats nagegaan moeten worden wat de kritische waarden zijn die de ESDS (ESD sensitive device) aankunnen zonder degradatie of beschadiging.
Stel dat deze inderdaad 100 volt is. Door middel van een weerstandsmeting aan het personeel (zoals eerder omschreven de eenvoudigste methode). Bij een eerder gedaan onderzoek en publicaties in normen (Zie fig.1) is bekend dat bij een weerstand naar aarde (Rg) van 35 Mohm het effect van de opgebouwd elektrostatische lading op personen beperkt wordt tot <100 volt. De grafiek vertoont een lineair verband voor deze metingen.
Door middel van extrapoleren kan nu bij diverse meetresultaten de zogenaamde “body voltage” van personen vast gesteld worden. Stel dat de weerstandsmeting een resultaat oplevert van 100 Mohm dan betekend dit dat de eventueel opgebouwde body voltage beperkt zal worden tot grofweg 280 volt. Is vanuit de specificatie de HBM (Human Body Model) waarde bekend van de te produceren producten. Dan kunnen op deze manier de mogelijke risico’s bij handmatige proces stappen bepaald worden. Enige benodigdheden voor deze meting zijn een weerstandsmeetapparaat, in de ESD normen een“resistance measurement apparatus” genoemd. Dit is zeker geen exacte bepaling, maar een eerste indicatie die makkelijk te verwezenlijken is. Een stuk van de onnauwkeurigheid zit in de betrouwbaarheid van de grafiek en zijn lineair verloop.
Een andere methode om de impact van personeel bij handmatige proces stappen te bepalen is die waarbij de z.g. “body voltage” de elektrostatische potentiaal op het lichaam rechtstreeks gemeten wordt en dan vergeleken wordt met de opgegeven HBM specificatie (VHBM) van een bepaald product. Is de gemeten body voltage lager dan de opgegeven HBM waarden dan is de kans op beschadiging/degradatie klein. Is deze bijvoorbeeld VHBM = 1500V en de gemeten waarden op een persoon 1400V dan zal dit geen problemen opleveren. Dit assessment kan uitgevoerd worden met een CPM (Charge Plate Monitor) of een looptestkit.
Een onnauwkeurigheid bij de hiergenoemde methode kan zijn dat er sprake is van serie weerstanden, bijvoorbeeld door het gebruik van slecht geleidende handschoenen, waardoor een spanningsdeling ontstaat, die het ESD risico voor het product verkleind. In het hier genoemd voorbeeld van VHBM = 1500V zal dan ook bij een hogere waarden dan 1500V geen probleem behoeven te zijn.
Heeft u inbreng of wilt u meewerken aan het tot stand komen van dit nieuwe proces assessment document dan horen wij dat graag van u.
Bas Grootemaat
Kingsize Consultancy
Editie 8 / 20-01-2022
“Process assessment PWI 101-3”
In dit nieuw te schrijven document zullen, zoals eerder aangegeven, methoden besproken worden waarmee bepaalt kan worden welk ESD risico een proces nog kan opleveren ondanks alle ESD beschermende maatregelen en materialen die zijn toegepast.
Bij het beoordelen van een proces met ESDS (ESD gevoelige componenten) spelen een aantal factoren een rol. (Want ook hier geldt de ketting is zo sterk als de zwakste schakel).
Er zal nagegaan moeten worden of er mogelijk schadelijke elektrostatische gebeurtenissen zijn en of er belangrijke elektrostatische opladingen kunnen optreden bij zowel personen, systemen, materialen, componenten als volledig geassembleerde onderdelen.
Om ESD risico’s die componenten en producten lopen te kunnen inschatten tijdens het hele te analyseren proces is een eerste vereiste dat er gegevens van de te processen componenten bekend zijn. Zoals de elektrostatische ontlaad stromen waartegen een enkel component of samenstel bestand is.
Uit specificaties van een design afdeling en/of leverancier worden de HBM (Human body model) en CDM (Charge device model) waarden bekend waartegen een component bestand is . Vaak uitgedrukt in resp. VHBM en VCDM . Het doel van proces assessment is om na te gaan of in het gehele proces geen ESD gebeurtenissen optreden die de hier gestelde waarden overschrijden.
De metingen die hiervoor nodig zijn kunnen zowel directe als indirecte metingen zijn.
Zo zal het “direct” meten van ontlaad stromen in grote systemen maar moeilijk te doen zijn terwijl het nagaan of geleidende onderdelen in het proces goed geaard zijn dikwijls niet veel problemen oplevert. Zie voor vereenvoudigde weergave fig.1
Een productie proces bestaat doorgaans zowel uit automatische als handmatige stappen.
In het hele assessment proces zullen dan ook de volgende zaken meegenomen worden:
-Handmatige stappen
-Geleiders in het proces
-Geladen ESDS items
-Risico’s van noodzakelijke isolerende materialen
-Process assessment door ESDS event detectors
In de volgend rubriek hierover meer.
Heeft u inbreng of wilt u meewerken aan het tot stand komen van dit nieuwe proces assessment document dan horen wij dat graag van u.
Bas Grootemaat
Kingsize Consultancy
Editie 7 / 12-11-2021
In vorige rubriek werd al even aangehaald dat werkgroep 5 het onderwerp Process assesment (Aangeduid als Proposed Work Item PWI 101-3) heeft aangenomen en gaat uitwerken.
De inrichting-ESD voorzieningen nodig om ESD veilig te kunnen werken zijn genoegzaam bekend. Echter in veel van onze EPA’s (ESD Protected Area’s) draaien processen en staan systemen groot of klein om ESD Sensitive Devices (ESDS) te produceren of te bewerken.
Hoe “ESD veilig” zijn deze?
Tot op heden zijn hier nog geen richtlijnen en/of eisen voor opgesteld binnen de IEC.
Het doel van het hier nieuw op te stellen assesment document is dan ook methodes, middelen, apparatuur en technieken te beschrijven die gebruikt kunnen worden om processen waar ESDS worden bewerkt te karakteriseren. Als uitgangspunt zal het ANSI-ESD document SP17.1 dienen dat eind december vorig jaar is gepubliceerd. In de volgende nieuwsbrief zal ingegaan worden op de diverse process assesment onderdelen welke behandeld gaan worden.
Heeft u inbreng of wilt u meewerken aan het tot stand komen van dit nieuwe document dan horen wij dat weer graag.
Bas Grootemaat
Kingsize Consultancy
Editie 6 / 16-09-2021
Evenals vorig jaar zijn ook dit jaar de fysieke vergaderingen van het Technical Committee Electrostatics (TC101) afgelast. Hiervoor in de plaats zijn er gedurende week 36 elke dag “Zoom”meetings gehouden. Zoals eerder vermeld draagt de TC101 zorg voor standaardisatie op het gebied van elektrostatica en doet dit door ontwikkelen van “standards” en het onderhouden hiervan.
Zo komen er regelmatig nieuwe documenten tot stand en worden de oudere documenten na 4 jaar nagegaan of ze nog voldoen, aanvullingen, en of wijzigingen nodig zijn.
Hierbij een aantal onderwerpen waar in de werkgroepen zoal aan gewerkt wordt tijdens deze TC101 vergaderingen:
Vorige maand is er als nieuw document uitgekomen de IEC TS 61340-5-4.
Electrostatics – Part 5-4: Protection of electronic devices from electrostatic phenomena – Compliance verification. Dit normatieve document vervangt het eerder tot stand gekomen informatieve document IEC TR 61340-5-4 en beschrijft hoe geverifieerd moet worden of de genomen ESD maatregelen aan de eisen zoals gesteld in de IEC 61340-5-1 voldoen.
Ook een recent document is de IEC 61340-6-1 welke van toepassing is op faciliteiten die gezondheidszorg bieden zoals ziekenhuizen en klinieken. Dit document krijgt een verlengstuk naar een nieuw document die als nummer krijgt IEC TR 61340-6-2.
De titel van IEC61340 deel 6 wordt gewijzigd in Electrostatic control in healthcare, commercial and public facilities. In dit deel 6 van de ESD normen beschrijft de 6-1 de (ESD)vereisten voor gezondheidszorg en zullen in de toekomstige 6-2 de (ESD) vereisten voor kantoren en openbare gebouwen beschreven worden.
Een project aanvraag die al jaren op de lijst van werkgroep 5 staat, PWI 101-3 Process assessment techniques gaat nu werkelijk gehonoreerd worden en uitgewerkt worden als een TS (Technical Specification)
De welbekende IEC61340-5-1 Ed2 (ESD eisen) uit 2016 gaat dit jaar in revisie. Het streven is om deze norm, daar waar mogelijk is te harmoniseren met de hernieuwde, nog uit te komen versie, van de TR53 van de Amerikaanse ESD association (ESDA).
De herziening van de IEC61340-5-3 norm voor het verpakken van ESD gevoelige componenten is in volle gang en heeft inmiddels de status FDIS (Aproval stage) en zal vermoedelijk in 2022 uitgegeven worden.
Nog vragen en/of opmerkingen over normen.. wij horen ze graag.
Bas Grootemaat
Kingsize Consultancy
Editie 5 / 15-04-2021
In de vorige rubriek werd gesproken over het wel of niet verplicht volgen van normen. Als er afgesproken en/of aangegeven is dat een bepaalde norm (bijvoorbeeld IEC 61340-5-1) wordt gevolgd dan is het van belang dat er ook aan de eisen in die norm voldaan wordt. Nu kan het echter voorkomen dat aan bepaalde eis van een norm, bijvoorbeeld door andere proces eisen, niet voldaan kan worden. Betekent dit nu dat de betreffende norm niet gevolgd kan worden?
Het antwoord is NEE, mits aan bepaalde voorwaarden wordt voldaan.
Het aanpassen van vereisten uit een norm wordt “Tailoring” genoemd. In de hierboven bekende ESD norm is er zelfs een paragraaf aan gewijd die de condities hiervoor beschrijft. Door het kritisch kijken naar de toepasbaarheid van een norm-eis kan voor een specifiek geval maatwerk gemaakt worden. Er kunnen eisen aangepast, geschrapt of zelfs toegevoegd worden. De norm eist wel dat deze “tailoring” besluiten vastgelegd worden.
Dit kan gedaan worden in een “rationale” welke de beweegredenen en, niet onbelangrijk, de technisch justificatie bevat. Uit deze technische justificatie moet duidelijk blijken dat er door de eventuele aanpassingen geen extra risico wordt gelopen of wel dat het een aanvaardbaar risico is (calculated risc).
Deze technische justificatie kan bijvoorbeeld bestaan uit meetresultaten en/of data analyse.
Bijvoorbeeld als uit metingen blijkt (op een werkplek waar voortdurend staand en zittend werk gedaan wordt) dat bij zittend werk de aarding van een operator te allen tijde gegarandeerd is door een combinatie van kleding, stoel, vloer en schoenen dan kan er een rationale geschreven worden op de eis bij zittend werk gebruik polsband verplicht. Let wel dit moet dan onderbouwd zijn met meetgegevens van testen die onder alle voorkomende omstandigheden gedaan zijn.
Last but not least moet ook deze rationale regelmatig op zijn betrouwbaarheid getest worden.
Vragen en/of opmerkingen over normen? Laat het ons weten.
Bas Grootemaat
Kingsize Consultancy
Editie 4 / 21-01-2021
In de vorige 3 rubrieken over normen is aangegeven hoe normen technisch en administratief tot stand komen. Als een norm beschikbaar komt kan deze, zowel in digitale als druk vorm, besteld worden bij landelijke normalisatie instituten zoals in Nederland bij de NEN. (www.nen.nl).
Maar wat is nu de waarde van zo’n document? Hoe lees ik het? Is het volgen verplicht?
Om bij het laatste punt te beginnen het volgen van een norm is niet verplicht tenzij:
-er een bindende afspraak over is gemaakt in een overeenkomst of contract
-het volgen van een bepaalde norm vereist is bij een wet
Met andere woorden het volgen van een norm is in veel gevallen een vrijwillige afspraak tussen partijen over bijvoorbeeld onder welke omstandigheden een component/product geproduceerd moet gaan worden, te denken valt aan inrichting Cleanroom , opzetten van ESD veilige ruimten en dergelijke.
Als het vrijwillig is waarom dan al die moeite gedaan om tot internationale normen te komen?
Een norm is een document dat er voor zorgt dat iets op een eenduidige, consistente manier gebeurt.
Ze bevatten instructies, richtlijnen, definities en vereiste waarden welke gebruikt kunnen worden bij ontwerpen, produceren , installeren, testen en certificeren, onderhouden en repareren van elektrische/elektronische apparaten en systemen. Gebaseerd op samengevoegde internationale kennis en consensus. Door gebruik te maken van normen kan een boel extra werk (het wiel opnieuw uitvinden) en verwarring worden voorkomen. Moet er bijvoorbeeld een ESD veilige vloer aangelegd worden. Dan kan volstaan worden om in de werkopdracht te vermelden dat hij moet voldoen aan hetgeen beschreven staat in de IEC 61340-5-1. Idem bij de aankoop van bijvoorbeeld ESD veilige tafels etc. Hierdoor ontstaat eenduidige afspraken welke kwaliteit, betrouwbaarheid en vertrouwen in producten, leveringen en diensten geven.
Daar veel normen in ons vakgebied niet vertaald zijn maar verschijnen in het Frans of Engels geeft de IEC ons nog enige richtlijnen hoe bepaalde woorden consistent te gebruiken/interpreteren om alsnog misverstanden te voorkomen.
-Must Law of nature There is no other way
-shall it is required that Compulsory
-should it is recommended that Urgent advice
-may permitted/allowed Signifies permission
-can be able to/there is a possibility of Open possibility
De meeste problemen doen zich voor bij het gebruik van shall en should.
Als voorbeeld een zin in een technical report ten opzichte van dezelfde zin in een norm:
-Clamp electrodes should be attached as follows… (informatief/vrijblijvend) Clamp electrodes kunnen als volgt worden aangesloten
-Clamp electrodes shall be attached as follows… (normatief/dwingend) Clamp electrodes moeten als volgt worden aangesloten.
In volgende rubriek normen zal onder meer ingegaan worden op “Tailoring” van de vereisten.
Nog vragen of opmerkingen over normen.. wij horen ze graag.
Bas Grootemaat
Kingsize Consultancy
Editie 3 / 12-11-2020
In de vorige nieuwsbrief zijn de verschillende stappen die een te ontwikkelen norm doorloopt besproken en werd er geëindigd met het tot stand komen van een CD.
Dit is het eerste uitgewerkte resultaat van de werkgroep die als taak had een nieuwe norm op te stellen en wordt dan ook Committee Draft genoemd. Dit “draft” (klad)document gaat naar het secretariaat van de betreffende Technische Commissie. Dit is TC101 voor “Electrostatics”. Hier wordt bekeken of aan de IEC voorwaarden wordt voldaan en wordt doorgestuurd naar IEC central office. Hier wordt het draft document in de IEC systemen verwerkt en zichtbaar voor commentaar en aanvullingen. Dit is het moment waarop de wereldwijd aangesloten National Committees (NC’s) hun inbrengen hebben op een nieuwe norm in ontwikkeling. Deze inbreng geschiedt op een gestandaardiseerde manier zie figuur 1 als voorbeeld.
Het secretariaat verzameld deze input binnen een van te voren afgesproken tijd en stuurt deze door naar de verantwoordelijke werkgroep. De werkgroep beoordeelt de commentaren en vult de laatste kolom “observations secretariat” in. Na circulatie van de observations volgt de verwerking in het oorspronkelijke document(CD). Zijn er veel wijzigingen dan wordt het document met geïmplementeerde wijzigingen opnieuw rondgestuurd en de hele cyclus herhaalt zich en verschijnt er een CD2, CD3…
Uiteindelijk ontstaat een document waar wereldwijd consensus over bereikt is de z.g. Final Draft International Standard. Waarna publicatie volgt.
Het hele proces van niets tot een wereldwijd geaccepteerde norm kan enkele jaren in beslag nemen afhankelijk van het aantal ingezonden commentaren en complexiteit van het onderwerp.
In de volgend rubriek wordt ingegaan hoe met deze documenten/normen om te gaan.
(Door Bas Grootemaat Kingsize Consultancy)
Editie 2 / 16-09-2020
In de vorige “rubriek normen” is in grote stappen besproken hoe een norm, organisatie technisch tot stand komt. In dit artikel wordt uitgelegd hoe de inhoud van een norm, bepaald, verzameld en bijgesteld wordt tot een uiteindelijk internationaal geaccepteerd document. De hier beschreven IEC normen worden samengesteld door vrijwilligers van over de gehele wereld (waaronder leden van onze vereniging) en berusten op consensus. Het ontwikkel proces bestaat uit 7 stappen:
Proces stap Resultaat vastgelegd in:
Preliminary stage
Proposed work item (PWI)
De Preliminary stage omvat voorstellen/ideeën voor mogelijke projecten die wellicht in de toekomst worden uitgevoerd maar nog niet rijp zijn voor onmiddellijke ontwikkeling.
Het voortraject wordt gebruikt voor werkitems waarvoor nog geen streefdatums kunnen worden vastgesteld en/of informatie nog maar beperkt aanwezig is. Deze fase in het ontwikkel proces wordt gebruikt voor de uitwerking van een nieuw werkitem voorstel en de ontwikkeling van een eerste concept. Deze werkitems worden, onder voorbehoud van goedkeuring, volgens standaard procedures uitgevoerd alvorens door te gaan naar de voorstel fase.
Proposal stage
New work item Proposal (NP)
Een voorstel voor een nieuwe norm komt doorgaans uit de industrie via een Nationaal Comité en wordt voorgelegd aan de leden van het betreffende Technical Committee (TC) welke het werkterrein beheerd. Bijvoorbeeld TC101 Electrostatics of TC77 Electromagnetic compatibility. Een nieuw voorstel wordt goedgekeurd en krijgt vervolg als:
een 2/3 meerderheid van de P-leden (stemgerechtigde van de lidstaten, waaronder ook wij) van de betreffende commissie instemt met het voorstel en er voldoende experts worden voorgedragen (minimaal 4) om het voorstel uit te werken (waaronder ook leden van onze vereniging). Nu het voorstel is goed gekeurd begint het voorbereiden van het document
Preparation stage
Working Draft (WD)
Tijdens deze fase wordt een werkdocument opgesteld, doorgaans door een projectleider binnen een internationaal projectteam. Dit werkdocument is de basis voor de nieuwe norm
In deze fase worden de eerst details en ideeën verzameld zoals bijvoorbeeld meetmethodes, vereiste meetwaarden en meetcondities en circuleert een aantal keren tussen de projectteam leden voor aanvullingen en verbeteringen
Deze fase eindigt als de aangeleverde gegevens verwerkt zijn in het werkdocument en klaar zijn voor verspreiding onder de leden van de technische commissie wat vanaf dan een commissieontwerp (CD) heet en wordt nu geregistreerd / gemonitord in de IEC systemen.
Committee stage
Committee draft (CD)
Op dit punt wordt het document voor commentaar voorgelegd aan de Nationale Commissies als een commissieontwerp (CD). Deze blijft tot 12 maanden beschikbaar.
De comitéfase is de belangrijkste fase waarin rekening wordt gehouden met opmerkingen van nationale comités, met het oog op het bereiken van consensus over de technische inhoud. Nationale Comités zullen daarom de teksten van commissie-ontwerpen zorgvuldig bestuderen en in dit stadium alle relevante opmerkingen indienen. Hoe
In de volgende nieuwsbrief zal ingegaan worden op hoe de commentaren vanuit de lidstaten, en dus ook die van ons, verzameld en verwerkt worden.
(Door Bas Grootemaat Kingsize Consultancy)
Editie 1 / 02-07-2020
In de komende periode zullen in deze nieuwe rubriek aan EMC en ESD normen gerelateerde onderwerpen worden besproken.
Als start van deze rubriek wordt ingegaan op een aantal veel gehoorde algemene vragen over normen zoals:
– Wat is een norm?
– Wie bepaalt een norm?
– Hoe komt een norm tot stand?
Wat is een norm:
Een norm is een vrijwillige afspraak tussen partijen over een product, dienst of proces.
Let wel.. normen zijn geen wetten. Normen kunnen op vrijwillige basis door iedereen gebruikt worden. Een norm wordt pas bindend als tussen verschillende partijen is overeengekomen deze te volgen en bijvoorbeeld onderdeel uitmaakt van een contract. Tevens kan een norm bindend worden als deze door een wet wordt voorgeschreven.
Wie bepaalt een norm:
Het proces om tot een norm te komen, normalisatie, vindt plaats in normcommissies.
Afhankelijk van het type norm kan deze tot stand komen met nationale zowel als internationale vertegenwoordigers. Normcommissies in ons vakgebied EMC/ESD bestaan niet uit louter politici maar uit vertegenwoordigers van betrokken partijen. Een norm komt tot stand bij consensus tussen alle deelnemende partijen. Bij het normalisatie proces wordt ervan uitgegaan dat de belanghebbende gezamenlijk de lasten van het tot stand komen van een norm dragen. Onze vereniging heeft vertegenwoordigers in diverse werkgroepen die werken aan het tot stand komen en onderhouden van de EMC/ESD normen en draagt bij in de financiële lasten van het normalisatie proces.
Hoe komt een norm tot stand?
Zie in de schematische weergave ( fig.1 ) de partijen die betrokken zijn bij het tot stand komen van een IEC NORM zoals bijvoorbeeld de ESD norm IEC 61340-5-4. De spil is de SMB( Senior Management board) hieraan hangen de TC’s Technical commissions. Voor elektrostatica is dat de TC101
De TC101 is samengesteld uit leden van NC’s (National Committees). Voor ESD normen is dit vanuit Nederland de NEC101. Vanuit onze vereniging is er vertegenwoordiging in beide groepen.
Is er behoefte aan een nieuwe norm of het onderhouden van een oude dan wordt dit besproken op internationaal niveau in (in dit geval) de TC101 en wordt een werkgroep gevormd. Op dit moment wordt er hard gewerkt aan een nieuwe norm de IEC TS 61340-5-4 welke uitgevoerd wordt door Werkgroep 5 (WG5) en ook hierin is onze vereniging werkzaam. In de volgende nieuwsbrief zal verder ingegaan worden op hoe de gegevens voor het tot stand komen van een norm verwerkt worden.
Vragen over normen, opmerkingen en aanvullingen op deze rubriek zijn meer dan welkom en kunnen gericht worden aan het secretariaat hierop zal dan ingegaan worden in deze Rubriek Normen.