Како спречити електростатичко пражњење (ЕСД)
За ефикасну борбу и превенцију ЕСД-а, мора се правилно користити одговарајућа опрема. Захваљујући низу моћних-уређаја за превенцију, праћење и јонизацију ЕСД затворене петље, ЕСД се сада може сматрати проблемом контроле процеса.
Електростатичко пражњење (ЕСД) је познат, али потцењен извор оштећења плоча и компоненти у електронском склопу. То утиче на сваког произвођача, без обзира на величину. Иако многи верују да производе у окружењу-безбедном од ЕСД-а, стварност је да штета повезана са ЕСД-и даље кошта светску индустрију електронске индустрије милијарде долара годишње.
Шта је тачно ЕСД? Електростатичко пражњење (ЕСД) се дефинише као пражњење (ток електрона) претходно постојећег (фиксног) статичког наелектрисања (недовољна или прекомерна количина електрона). Пуњење је стабилно под два услова:
Када се "заглави" у проводном, али електрично изолационом предмету, као што је метални одвијач са пластичном дршком.
Када се налази на изолационој површини (као што је пластика) и не може да тече преко ње.
Међутим, ако се проводник са довољно високим електричним набојем (као што је одвијач) приближи интегрисаном колу (ИЦ) са супротним потенцијалом, долази до „премошћавања“ наелектрисања, изазивајући електростатичко пражњење (ЕСД).
ЕСД се јавља веома брзо са изузетно високим интензитетом, обично стварајући довољно топлоте да се растопи унутрашња кола полупроводничког чипа. Под електронским микроскопом, ово изгледа као мала, издувана-рупа, која изазива тренутну и неповратну штету.
Још озбиљније је то што само у једној десетини случајева ово оштећење проузрокује квар целе компоненте током завршног тестирања. У осталих 90%, ЕСД оштећења изазивају само делимичну деградацију-што значи да оштећена компонента пролази финално тестирање неприметно, показујући само превремени квар на терену након испоруке купцу. Ово је област са најрепутацијом и најскупља за произвођача да исправи било какве грешке у производњи.
Међутим, главна потешкоћа у контроли ЕСД-а је та што је невидљив, али способан да оштети електронске компоненте. Пражњење које производи звучни "клик" захтева релативно велико пуњење од приближно 2000 волти, док 3000 волти може произвести мали електрични удар, а 5000 волти може произвести видљиву искру.
На пример, уобичајене компоненте као што су комплементарни метални-оксид-полупроводници (ЦМОС) или електрички програмабилна меморија{2}}само за читање (ЕПРОМ) могу бити оштећене ЕСД потенцијалним разликама од само 250 волти и 100 волти, респективно, док све осетљивије модерне компоненте, укључујући и Пентиум 5, могу уништити мало процеса.
Овај проблем је отежан штетним активностима које се дешавају свакодневно. На пример, ходање по поду фабрике винила ствара трење између површине пода и ципела. Резултат је да чисто наелектрисани објекат може да акумулира напон од 3 до 2000 волти, у зависности од релативне влажности локалног ваздуха.
Чак и трење које ствара природно кретање радника на радном столу може произвести 400 до 6000 волти. Ако радници рукују изолаторима док распакују или препакују ПЦБ у кутије од пене или мехурасте фолије, нето наелектрисање које се може акумулирати на површини тела радника може достићи приближно 26.000 волти.
Стога, као главни извор опасности од ЕСД-а, сво особље које улази у електростатичку заштићену зону (ЕПА) мора бити уземљено како би се спречило накупљање наелектрисања, а све површине треба да буду уземљене да би се све одржало на истом потенцијалу, спречавајући појаву ЕСД-а.
Примарни производи који се користе за спречавање ЕСД-а су наруквице, направљене од плишаног сумота и распршујућих површина или подлога-оба морају бити правилно уземљена. Додатна помагала као што су распршивачка обућа или каишеви за пету и одговарајућа одећа су дизајнирани да спрече накупљање и задржавање нето набоја док се особље креће унутар ЕПА.
Током и након монтаже, ПЦБ-и такође треба да буду заштићени од ЕСД-а од унутрашњег и спољашњег транспорта. Многи производи за паковање ПЦБ-а су доступни за ову сврху, укључујући заштитне кесе, кутије за отпрему и покретна колица. Док ће правилна употреба горенаведене опреме спречити 90% ЕСД-проблема, потребан је још један слој заштите да би се достигло коначних 10%: јонизација.
Најефикаснији начин да се неутралише опрема за монтажу и површине које могу да генеришу електростатичка наелектрисања је коришћење јонизатора-уређаја који дува јонизовани ваздушни ток кроз радни простор да би неутралисао наелектрисање накупљено на изолацији.
Уобичајена заблуда је да ће се, пошто се каишеви за руке носе на радним станицама, набој на изолацији у том подручју, као што су чаше од полистирена или картонске кутије, безбедно распршити. По дефиницији, изолатори не проводе електричну енергију и не могу се испразнити осим јонизацијом.
Ако напуњени изолатор остане у ЕПА, он ће зрачити електростатичко поље, генеришући нето наелектрисање на свим оближњим објектима, повећавајући тако ризик од оштећења производа од електростатичког удара. Иако многи произвођачи покушавају да забране изолацију својих ЕПА, овај приступ је тешко применити. Изолација је толико распрострањена у свакодневном животу-од пенастих простирки на којима оператери удобно седе до ствари у пластичним навлакама.
Због употребе јонизатора, произвођачи могу прихватити присуство неке изолације у својим ЕПА. Пошто системи за генерисање јона континуирано неутралишу било какво накупљање наелектрисања које се може појавити на изолаторима, они су вредна инвестиција за било који ЕСД програм.
Постоје два основна типа јонских генератора у стандардним електронским склоповима:
Десктоп (један вентилатор)
Надземна јединица (серија вентилатора унутар једне горње јединице)
Доступни су и унутрашњи генератори јона, али се сада првенствено користе у чистим просторијама.
Избор зависи од величине подручја које треба заштитити. Стони генератор јона покрива једну, уједначену радну површину, док ће надземни јонски генератор покривати две или три. Још једна предност је то што генератори јона такође спречавају да се статичка прашина залепи за производе, што може нарушити њихов изглед.
Међутим, ниједан програм заштите није потпун без одговарајућег тестирања и праћења ефикасности ЕСД опреме. Водећи стручњаци за ЕСД контролу и јонизацију пријавили су примере произвођача који користе неефикасну (и стога бескорисну) ЕСД опрему, а да нису схватили њен квар.
Да би се ово спречило, поред стандардне ЕСД опреме, ЕСД добављачи нуде низ уређаја за константно праћење који аутоматски алармирају ако перформансе премашују одређене границе. Монитори се могу користити као самосталне јединице или повезани у мрежу. Доступан је и мрежни софтвер за аутоматско прикупљање података који пружа-приказ перформанси система у реалном времену за оператере и радне станице.
Монитори могу поједноставити ЕСД планирање тако што елиминишу многе рутинске задатке, као што су обезбеђивање исправних дневних мерења траке, балансирање генератора јона и правилно одржавање, и неоштећене тачке уземљења радног стола.
Закључак
Први корак у превенцији ЕСД-а је исправна процена како наизглед ситни детаљи могу проузроковати непоправљиву штету ако се превиде. Ефикасан план захтева не само употребу ефикасне ЕСД заштитне опреме, већ и ригорозне оперативне процедуре како би се осигурала ЕСД безбедност за све особље у фабрици.
Иако многи произвођачи користе аутоматске тестере траке, уобичајено је да оператери прођу или не успеју на тесту због лабаве траке. Многи оператери покушавају да положе тест тако што другом руком једноставно прихвате тестер близу ручног зглоба.
Ипак, добра вест је да се ЕСД може спречити. Време и новац уложени у одговарајућу опрему и побољшане безбедносне процедуре исплатиће се повећањем пролазности.