Nuestra empresa TÜRCERT puede realizar pruebas de descarga electrostática de ESD en sus propios laboratorios durante las pruebas de EMC de acuerdo con las normas IEC / EN o solo como pruebas de ESD.

La descarga electrostática (ESD) es una corriente eléctrica repentina, cortocircuito o ruptura dieléctrica causada por el contacto de dos objetos cargados eléctricamente. El aumento de la electricidad estática puede ser causado por la carga de fricción o la inducción electrostática. La ESD se produce cuando dos objetos cargados de forma diferente se juntan o se rompen dieléctricos entre ellos, a menudo creando una chispa visible.

La ESD puede crear chispas extraordinarias (los rayos son un evento importante de la EDS con truenos acompañados por truenos) o formas menos pronunciadas, que todavía son suficientes para dañar dispositivos electrónicos sensibles. Las chispas eléctricas requieren intensidad de campo en el aire por encima de 4 kV / cm, como en un rayo. Otras formas de ESD son la descarga de electrodos afilados por descarga de corona y electrodos no afilados por fugas.

La ESD puede causar algunos de los principales efectos perjudiciales en la industria (incluidos el gas, los combustibles de vapor, las explosiones de polvo de carbón y el fallo de ciertos componentes de la electrónica de estado sólido, como los circuitos integrados). Pueden sufrir daños permanentes cuando se exponen a alto voltaje. Por lo tanto, los fabricantes de productos electrónicos han identificado áreas de protección electrostática sin electricidad estática al tomar medidas de precaución (evitar los materiales altamente cargados eléctricamente y proporcionar medios de recolección de tierra para empleados humanos, proporcionar medios de recolección de corriente, controlar la humedad y tomar medidas para eliminar la electricidad estática).

Se pueden usar simuladores de ESD para probar herramientas electrónicas. (Por ejemplo, modelo de cuerpo humano con vehículo cargado eléctricamente).

La descarga eléctrica puede ocurrir en la forma 2. La otra forma es la descarga de contacto. La descarga puede encontrar su propio camino en el aire y saltar en cualquier parte del dispositivo. Para que la descarga se produzca a través del contacto, la superficie metálica debe tocarse y la descarga se produce en el punto de contacto. Por lo tanto, lo más importante que debe recordar y recordar en un entorno de prueba de ESD debe ser mantener el objeto bajo prueba y acercarse demasiado.

causas
Una razón para la ESD es la electricidad estática. La electricidad estática generalmente es causada por la carga de fricción (la distribución de la carga electrostática al contactar y luego separar las dos sustancias). Caminar sobre la alfombra, frotar un peine de plástico en el cabello seco, frotar un globo en un suéter, levantarse en el asiento de tela de un automóvil o quitar algunos paquetes de plástico son ejemplos de electrificación por fricción.

Otra causa de daño por ESD es la inducción electrostática. La inducción electrostática ocurre cuando un objeto cargado eléctricamente se coloca al lado de un material conductor separado del suelo. La presencia del objeto cargado crea un campo electrostático que causa la redistribución de las cargas eléctricas en la superficie del otro objeto. Aunque la carga electrostática total del objeto no cambia, ahora tiene regiones de carga positiva y negativa. Un evento de ESD puede ocurrir cuando el objeto entra en contacto con la ruta conductora. Por ejemplo, las áreas cargadas en la superficie de la copa o bolsa de espuma de poliestireno pueden inducir potencial en componentes sensibles a la ESD por inducción electrostática, y si este componente se pone en contacto con un dispositivo metálico, puede ocurrir un evento de ESD.

formatos
La forma más extraordinaria de ESD es la chispa generada por un campo eléctrico fuerte que crea un canal conductor ionizado en el aire. Esto puede causar una pequeña molestia a las personas, daños severos a los equipos electrónicos y incendios y explosiones si el aire contiene gases y partículas combustibles.

Pero la mayoría de los eventos de ESD ocurren sin chispas invisibles e invisibles. Es posible que una persona con una carga eléctrica relativamente pequeña no pueda sentir una descarga suficiente para dañar un componente electrónico sensible. Algunos vehículos pueden dañarse con una descarga pequeña tan pequeña como 30V. Estas formas invisibles de ESD pueden conducir directamente a perturbaciones electrónicas del vehículo o formas menos pronunciadas de pérdida de eficiencia en la fiabilidad y el rendimiento a largo plazo de los vehículos. El deterioro de algunos vehículos puede no ser evidente durante el período de servicio.

chispas
Artículo principal: chispas eléctricas.
La chispa se activa cuando la intensidad del campo eléctrico excede aproximadamente 4-30kV / cm (intensidad de campo dieléctrico del aire). Este fenómeno puede causar un aumento repentino en el número de electrones e iones libres en el aire, lo que hace que el aire se convierta repentinamente en un conductor eléctrico en el proceso llamado degradación dieléctrica.

Probablemente el ejemplo más conocido de chispa natural sea el relámpago. En este caso, el potencial eléctrico entre la nube y el suelo o entre las dos nubes suele ser de hasta cientos de millones de voltios. Como resultado, la corriente que fluye a través del canal de viaje provoca una gran transferencia de energía. En una escala mucho más pequeña, pueden producirse chispas como objetos con poca carga como 380 V durante las descargas electrostáticas en el aire. (Ley de Paschen) La atmósfera de la Tierra consiste en% de oxígeno 21 (O2) y% de nitrógeno 78 (N2). Durante una descarga electrostática, como un destello, las moléculas atmosféricas afectadas se estiran eléctricamente. Las moléculas de oxígeno diatómico están separadas. Se encuentran en forma de ozono (O3) que es inestable o reacciona con metales y sustancias orgánicas. Si la tensión eléctrica es lo suficientemente alta, pueden formarse óxidos de nitrógeno (NOx). Ambos productos son tóxicos para los animales y se requieren óxidos de nitrógeno para la fijación de nitrógeno. El ozono se adhiere a todas las sustancias orgánicas con la descomposición del ozono y se utiliza en el tratamiento del agua.

Las chispas son una fuente de combustión para ambientes altamente inflamables y pueden causar explosiones devastadoras en estos entornos de combustibles densos. La mayoría de las ráfagas se producen después de una descarga electrostática muy pequeña, independientemente de si se produce una fuga de combustible inesperada que invade un dispositivo de chispa al aire libre conocido o una chispa inesperada en un entorno rico en combustible conocido. Si el oxígeno está presente y las tres condiciones del triángulo de fuego se combinan, el resultado es el mismo.

Prevención de daños en electrónica.

Parte del descargador estático de una nave espacial.
Muchos componentes electrónicos, especialmente los microchips, pueden ser dañados por la ESD. Componentes de precisión; Debe estar protegido durante y después de la fabricación, durante el transporte y el montaje de las piezas y en el estado final.

Protección durante la fabricación
La prevención de ESD en la fabricación se basa en el área protegida de descarga electrostática (EPA). La EPA puede ser una pequeña área de trabajo o una gran área de fabricación. El principio básico de la EPA es evitar la presencia de materiales altamente cargados en las proximidades de productos electrónicos sensibles a ESD. Todos los materiales conductores y los trabajadores están conectados a tierra y se evita la acumulación de carga en la electrónica sensible a ESD. Las normas internacionales especifican una EPA típica, que se encuentra en ejemplos como la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) o el Instituto Nacional de Normas Americanas (ANSI).

Prevención de la EDS en la EPA; el uso de materiales empaquetados seguros contra ESD, el uso de hilos delgados conductores en las prendas que usan los empleados, el uso de muñecas y abrazaderas de pie para evitar la acumulación de alto voltaje en el cuerpo de los empleados, el uso de alfombras antiestáticas o materiales de pisos conductores para mantener la carga eléctrica dañina alejada del área de trabajo y el contenido de humedad. control Dado que la capa delgada de humedad acumulada en la mayoría de las superficies sirve para disipar las cargas eléctricas, las condiciones húmedas evitan la formación de cargas electrostáticas.

Los generadores de iones a veces se usan para inyectar iones en la corriente de aire del medio. Los sistemas de ionización ayudan a neutralizar las regiones de superficie cargada de aislantes o materiales dieléctricos. Los materiales conductores propensos a la electrificación por fricción deben mantenerse alejados de los dispositivos sensibles para evitar la carga accidental debido a la inducción. En los aviones, los descargadores estáticos se utilizan en los bordes extremos de las alas y otras superficies.

Los fabricantes y usuarios de circuitos combinados deben tomar una serie de medidas para evitar la ESD. La prevención de ESD puede ser parte del propio dispositivo o puede incluir técnicas de diseño específicas para los terminales de entrada y salida. Los componentes de protección externa también pueden usarse con el diseño del circuito.

Debido a la naturaleza dieléctrica de los componentes electrónicos y las herramientas, la carga electrostática no se puede evitar completamente durante la administración de los dispositivos. La fabricación y gestión de la mayoría de las herramientas y componentes electrónicos sensibles a ESD es tan pequeña que se puede terminar con equipos automatizados. Por lo tanto, los procesos de prevención de ESD son muy importantes con estos procesos en los cuales los componentes se ponen en contacto directo con las superficies del hardware. También es importante prevenir la ESD tan pronto como los componentes sensibles a la descarga electrostática entren en contacto con otras partes conductoras del producto. La forma más efectiva de prevenir la ESD es usar materiales que no sean muy conductores pero que puedan eliminar lentamente la carga estática. Estos materiales se denominan distribuidores estáticos y tienen resistencias en el rango de ohmímetros de 105 a 1012. En la fabricación automatizada, los materiales que tocan las áreas conductivas de los productos electrónicos sensibles a ESD deben estar hechos de material dispersante y deben estar conectados a tierra.

Protección durante el transporte
Los dispositivos sensibles deben estar protegidos durante el transporte, uso y almacenamiento. El aumento y la descarga de estática se pueden minimizar controlando la resistencia de la superficie de los materiales de embalaje y el volumen de resistividad. El proceso de embalaje también está diseñado para minimizar la electrificación por fricción de los paquetes durante el transporte, lo que puede ser necesario para que el material de embalaje contenga protección electrostática o electromagnética.

Simulación y pruebas de dispositivos electrónicos.

Descarga electrica
Un simulador de ESD, a menudo llamado modelo del cuerpo humano (HBM) con un circuito de salida especial, se usa a menudo para probar la sensibilidad de los dispositivos electrónicos a la ESD, que puede resultar del contacto humano. Consiste en un condensador conectado en serie con la resistencia. El condensador está cargado a un alto voltaje determinado por una fuente externa y la carga se descarga repentinamente a través de la resistencia a los extremos del dispositivo bajo prueba (DUT). Los estándares JEDEC 22-A114-B más utilizados (el condensador pico farad de 100 y la resistencia en ohmios de 1500 se especifican como). MIL-STD-883 El método 3015 y ESD STM5.1 de ESD Association son otros estándares similares. Las especificaciones de prueba IEC / EN 61000-4-2 se utilizan para cumplir con los estándares de la Unión Europea de Equipos de Tecnología de la Información (UE, Unión Europea). Medir la estabilidad del producto. Pautas y requisitos para las geometrías de las unidades de prueba, las especificaciones del fabricante, los niveles de prueba, la tasa de descarga y las formas de onda, las formas y los puntos de descarga en el producto de la víctima, y ​​los criterios operacionales.

La prueba del modelo de dispositivo cargado (CDM, modelo de dispositivo cargado) se usa para determinar la ESD a la que el dispositivo puede resistir cuando el dispositivo tiene su propia carga electrostática y se descarga debido al contacto con el metal. Esta forma de descarga es la forma más común de ESD en dispositivos electrónicos y causa la mayoría de los daños por ESD durante la fabricación. La descarga de CDM depende principalmente de los parámetros de interferencia de la descarga y del tamaño y la forma del componente de embalaje. Uno de los modelos de prueba de simulación de CDM más utilizados ha sido identificado por JEDEC.

Otros circuitos de prueba ESD estandarizados son el modelo de máquina (MM, modelo de máquina) y la vibración de la línea de transmisión (TLP).

ESD Abreviatura de descarga electrostática (descarga). Las descargas de electricidad estática son una serie de eventos físicos que podemos experimentar todos los días. Cargas estáticas; Puede ocurrir en materiales conductores y no conductores o en humanos. El cuerpo humano es tanto una resistencia como un condensador. las personas; fricción al caminar, entrar y salir de los vehículos, trabajar en la mesa, usar ropa, etc. Durante las actividades diarias como (+) o (-) se cobran con carga eléctrica. Al estrechar la mano en la vida diaria, tocar la manija de la puerta le da una sensación de distorsión. Todas estas formaciones son descargas de carga electrostática acumulada en humanos.
No nos damos cuenta de la descarga (descarga) en nuestra vida cotidiana. debido; Es necesario descargar más de 3000 Volts para sentir, 5000 Volts para ver y 10.000 Volts descargar para ver.
Si bien los desarrollos en la industria electrónica continúan rápidamente, trae muchos problemas juntos. El más importante de estos problemas es la EDS. El daño causado por la EDS no se subestima en absoluto. Se ha determinado que estos daños son causados ​​por% 25 en materiales electrónicos y% 50 en dispositivos que funcionan. Dado que el costo de las fallas de ESD en el mundo hasta la fecha es de alrededor de 25 billones de dólares, es inevitable tomar medidas de ESD donde sea que se use en la fabricación y el uso de tecnología avanzada. Instalaciones de mantenimiento y producción de aeronaves, unidades de cuidados intensivos, unidades de control de radar, salas de emar y rayos X, imprentas, quirófanos, centros de procesamiento de datos, industria farmacéutica, ensamblaje de componentes electrónicos y unidades de prueba.

ESD es básicamente; equipos y equipos que pueden verse fácilmente afectados por el medio ambiente, o la sensibilidad al voltaje de los componentes utilizados con una sensibilidad muy alta. Se sabe que la electricidad estática tiene un efecto abrumador durante unos pocos miles de años. Recientemente, estos efectos apenas han comenzado a entenderse y las ventajas y desventajas de estos efectos se han observado en muchas aplicaciones. Desafortunadamente, algunas situaciones indeseables de electricidad estática causan problemas. Muchos elementos de circuitos, componentes, circuitos y productos de alta tecnología causan fallas no deseadas y una mala calidad del producto debido al cambio repentino de la carga electrostática. Esto significa Esto significa que hay una carga de energía en el medio ambiente, es decir, descarga de carga electrostática o ESD para abreviar. Equipos afectados por ESD; transistores, diodos, diodos láser, dispositivos electroópticos, resistores de película de precisión, resistores de película delgada y gruesa, condensadores, diferentes semiconductores, microcircuitos, dispositivos híbridos, cristales piezoeléctricos e incluso dispositivos de circuito integrado más complejos pueden verse fácilmente afectados por el entorno ESD. elementos Muchos generadores electrostáticos incluyen una carga triboeléctrica; Esto puede explicarse como un contacto de contacto que puede ocurrir entre los dos materiales, seguido por la separación de los puntos de contacto. En tal acción, el movimiento de los electrones será de una superficie a otra, creando un desequilibrio de carga entre los materiales. En este momento, ESD puede dañar directamente las fuentes de carga u objetos de carga directamente en el momento del contacto. Estas situaciones nos demuestran cuán efectivo y negativo es el poder de la EDS en nuestra vida laboral.

Precauciones contra la ESD:
Todos los conductores y el personal en el área de trabajo están en contacto directo con el suelo. Este contacto crea un potencial igual entre todos los conductores y el personal de trabajo. El potencial de voltaje (O) en el suelo es mayor que cero y tiene el mismo potencial en todos los demás elementos. Deben tomarse medidas continuas de protección contra este potencial. Toda el área de trabajo (EPA) está protegida por símbolos y signos ESD sensibles y notables, y el área de trabajo debe protegerse de ESD marcando antes de que el personal ingrese al área.

El aislamiento y el aislamiento requerido en los procesos son para evitar el flujo de electrones de los conductores y, por lo tanto, proporcionar un sistema de ionización.
En un área al aire libre protegida de ESD, la bolsa sensible de ESD forma un escudo de protección, como una jaula de Faraday, contra la carga triboeléctrica. Estas bolsas están protegidas contra descargas de campos electrostáticos (EPA) y contra la penetración en el suelo. Personal y visitantes que ingresan al área de trabajo; la conexión a tierra se debe realizar mediante muñequeras o correas de talón, guantes o pasamanos. Se deben usar delantales de ESD con regularidad, los puntos de trabajo y los documentos deben guardarse en un protector.
No deben utilizarse limpiadores que contengan silicona. Debido a que tales materiales evitan la conductividad de la capa aislada o el funcionamiento adecuado del material disipativo, para limpiar las cubiertas ESD; Deben utilizarse limpiadores de ESD que contengan soluciones estáticas y soluciones.
En términos de seguridad del personal, el material antiguo o perecedero debe ser reemplazado por uno nuevo. Se debe enfatizar el interruptor de tierra defectuoso y otras protecciones de seguridad. Sin embargo, los empleados están constantemente en contacto con fuentes eléctricas dondequiera que estén.
Se requiere un estudio detallado para el diseño ambiental de control de ESD (marcas), inspección de productos, pruebas, almacenamiento, carga, uso, mantenimiento, renovación y reparación.