Tecnologia di prevenzione dell'elettricità statica
Per combattere e prevenire efficacemente le scariche elettrostatiche (ESD, scariche elettrostatiche), l'attrezzatura giusta deve essere utilizzata nel modo giusto. Grazie a una serie di potenti dispositivi di prevenzione, monitoraggio e ionizzazione ESD a circuito chiuso, l'ESD può ora essere considerato un problema di controllo del processo.
Le scariche elettrostatiche (ESD) sono una fonte familiare e sottovalutata di danni ai circuiti stampati e ai componenti nell'assemblaggio elettronico. Colpisce ogni produttore, non importa quanto sia grande o piccolo. Sebbene molte persone pensino di produrre prodotti in un ambiente sicuro per le scariche elettrostatiche, in realtà i danni correlati alle scariche elettrostatiche continuano a costare miliardi di dollari all'anno all'industria manifatturiera elettronica mondiale.
Che cos'è esattamente l'ESD? La scarica elettrostatica (ESD) è definita come la scarica (corrente di elettroni) verso o da una carica (insufficiente o in eccesso di elettroni) che è stata elettrostaticamente (fissata). La carica è stabile in due condizioni:
Quando"affonda" in un oggetto conduttivo ma elettricamente isolante, come un cacciavite in metallo con manico in plastica.
Quando risiede su una superficie isolante (come la plastica) e non può fluire su di essa.
Tuttavia, se un conduttore elettricamente isolato (cacciavite) con una carica elettrica sufficientemente elevata è vicino ad un circuito integrato (IC) con potenziale elettrico opposto, la carica elettrica"attraversa", provocando una scarica elettrostatica ( ESD).
L'ESD si verifica molto rapidamente con un'intensità estremamente elevata e di solito genera calore sufficiente per fondere il circuito interno del chip semiconduttore e sembra un piccolo foro di proiettile esploso al microscopio elettronico, causando danni immediati e irreversibili.
La cosa più grave è che questo rischio è solo un decimo delle volte così grave da causare il guasto dell'intero componente testato dopo *. Nell'altro 90% dei casi, il danno ESD provoca solo un degrado parziale, il che significa che il componente danneggiato può superare il *post-test in modo impercettibile e ha un guasto prematuro sul campo solo dopo essere stato spedito al cliente. Il risultato è * danno reputazionale, un posto per un produttore per correggere eventuali difetti di fabbricazione * per pagare un prezzo.
Tuttavia, la principale difficoltà nel controllare l'ESD è che è invisibile, ma può danneggiare i componenti elettronici. Per produrre un suono"segno" la scarica richiede una carica relativamente grande di circa 2000 volt per accumularsi, mentre si può avvertire una piccola scossa elettrica a 3000 volt e si può vedere una scintilla a 5000 volt.
Ad esempio, componenti comuni come il semiconduttore di ossido di metallo complementare (CMOS, semiconduttore di ossido di metallo complementare) o la memoria di sola lettura programmabile elettrica (EPROM, memoria di sola lettura programmabile elettricamente) possono essere influenzati da differenze di potenziale ESD di soli 250 volt e 100 volt , rispettivamente. La distruzione e i componenti moderni sempre più sensibili, inclusi i processori Pentium, possono essere distrutti fino a 5 volt.
Il problema è aggravato dalle attività quotidiane che causano danni. Ad esempio, camminare su un pavimento di una fabbrica di vinile crea attrito tra la superficie del pavimento e le scarpe. Il risultato è un oggetto puramente carico, che accumula una carica da 3 a 2000 volt, a seconda dell'umidità relativa dell'aria locale.
Anche l'attrito causato dal movimento naturale degli operatori sul palco può generare 400~6000 volt. Se il lavoratore ha maneggiato l'isolante durante il processo di disimballaggio o imballaggio del PCB nella scatola di schiuma o nel sacchetto di bolle, la carica netta accumulata sulla superficie del corpo del lavoratore può raggiungere circa 26.000 volt.
Pertanto, in quanto fonte principale di rischi ESD, tutti i lavoratori che accedono all'area protetta dalle cariche elettrostatiche (EPA, area protetta dalle cariche elettrostatiche) devono essere messi a terra per prevenire l'accumulo di cariche e tutte le superfici devono essere messe a terra per mantenere tutto allo stesso potenziale per prevenire le scariche elettrostatiche si verifica.
Il prodotto principale utilizzato per prevenire l'ESD è un braccialetto, che ha un velluto a coste arricciato e una superficie dissipativa o biancheria da letto: entrambi devono essere adeguatamente collegati a terra. Ulteriori ausili come calzature dissipative o cinghie al tallone e indumenti adeguati sono progettati per impedire al personale di accumulare e mantenere una carica netta quando si sposta in un'area protetta elettrostatica (EPA).
Durante e dopo l'assemblaggio, il PCB dovrebbe anche impedire l'ESD dal trasporto interno ed esterno. Esistono molti prodotti per l'imballaggio di circuiti stampati che possono essere utilizzati in quest'area, inclusi sacchetti di schermatura, scatole di spedizione e carrelli mobili. Sebbene l'uso corretto delle suddette apparecchiature eviterà il 90% dei problemi legati alle scariche elettrostatiche, per raggiungere l'ultimo 10% è necessario un altro tipo di protezione: la ionizzazione.
Il modo più efficace per neutralizzare le apparecchiature di assemblaggio e le superfici che possono generare cariche elettrostatiche è utilizzare uno ionizzatore, un dispositivo che emette un flusso di aria ionizzata sull'area di lavoro per neutralizzare qualsiasi carica accumulata sul materiale isolante.
Un errore comune è che poiché la cintura della ciotola viene indossata sulla postazione di lavoro, gli isolanti nell'area, come tazze di polistirolo o scatole di cartone, verranno dissipati in modo sicuro. Per definizione, un isolante non conduce elettricità, tranne per il fatto che è impossibile scaricarsi per ionizzazione.
Se un isolante carico rimane nell'EPA, irradierà un campo elettrostatico, causando una carica netta a tutti gli oggetti vicini, aumentando così il rischio di danni ESD al prodotto. Sebbene molti produttori cerchino di vietare i materiali isolanti dal loro EPA, questo metodo è difficile da implementare. L'isolamento fa troppo parte della vita di tutti i giorni, dal cuscino in schiuma su cui l'operatore si siede comodamente, a qualcosa nella copertura di plastica.
A causa dell'uso di ionizzatori, i produttori possono accettare il fatto che alcuni materiali isolanti compaiano nel loro EPA. Poiché il sistema di generazione di ioni neutralizza continuamente qualsiasi accumulo di carica che può verificarsi sull'isolatore, sono un investimento ragionevole per qualsiasi programma ESD.
Esistono due forme fondamentali di apparecchiature per la generazione di ioni negli assemblaggi elettronici standard:
Tipo desktop (singola ventola)
Apparecchiature di tipo aereo (in un'unica unità aerea sono presenti una serie di ventilatori)
Esistono anche generatori di ioni per interni, ma sono principalmente utilizzati per pulire l'ambiente della stanza.
La scelta di dipende dalle dimensioni dell'area da proteggere. Lo ionizzatore da tavolo coprirà una singola superficie di lavoro, mentre lo ionizzatore dall'alto ne coprirà due o tre. Un altro vantaggio è che lo ionizzatore può anche impedire alla polvere di attaccarsi al prodotto in modo statico, il che potrebbe degradarne l'aspetto.
Tuttavia, se non ci sono normali test e monitoraggio dell'efficacia delle apparecchiature ESD, nessun piano di protezione è perfetto. I migliori esperti di controllo ESD e ionizzazione hanno riportato esempi di produttori che hanno utilizzato apparecchiature ESD difettose (e quindi inutili) senza conoscere il guasto.
Per prevenire questa situazione, oltre alle apparecchiature ESD standard, i fornitori ESD forniscono anche vari monitor costanti, che allarmano automaticamente se una prestazione supera le normative. Il monitor può essere utilizzato come unità indipendente o collegato in rete. È inoltre disponibile un software di rete per la raccolta automatica dei dati, che visualizza in tempo reale le prestazioni del sistema dei relativi operatori e postazioni di lavoro.
Il monitor può semplificare la pianificazione delle scariche elettrostatiche eliminando molte attività quotidiane, come garantire che il nastro della ciotola sia misurato correttamente ogni giorno, lo ionizzatore sia bilanciato e mantenuto correttamente e il punto di messa a terra del banco di lavoro non sia danneggiato.
in conclusione
Il primo passo per prevenire l'ESD è valutare correttamente come piccoli dettagli possono causare danni irreparabili se ignorati. Un piano efficace richiede non solo l'uso di dispositivi di protezione ESD efficaci, ma anche procedure operative rigorose per garantire che il comportamento di tutto il personale dell'impianto a terra sia sicuro ESD.
Sebbene molti produttori utilizzino tester automatici della cinghia della ciotola, si vede spesso che gli operatori superano il test o falliscono perché la cinghia della ciotola è troppo allentata. Molti operatori tentano di superare il test semplicemente tenendo il tester vicino al polso con l'altra mano.
Tuttavia, la buona notizia è che l'ESD è evitabile. Il tempo e il costo investiti nell'attrezzatura giusta e nel miglioramento delle procedure di sicurezza saranno ricompensati con un corrispondente aumento del tasso di passaggio.