Як запобігти електростатичному розряду (ESD)
Щоб ефективно боротися з електростатичним розрядом і запобігати йому, потрібно правильно використовувати відповідне обладнання. Завдяки низці потужних пристроїв для запобігання, моніторингу й іонізації електростатичного розряду із замкнутим -контуром електростатичний розряд тепер можна вважати проблемою керування процесом.
Електростатичний розряд (ESD) є звичним, але недооціненим джерелом пошкодження друкованих плат і компонентів електронної збірки. Це стосується кожного виробника, незалежно від розміру. Хоча багато хто вважає, що вони виробляють у -безпечному середовищі, пов’язаному з електростатичним розрядом, насправді збитки, пов’язані з електростатичним розрядом-, продовжують коштувати світовій промисловості електроніки мільярди доларів щорічно.
Що саме таке ОУР? Електростатичний розряд (ESD) визначається як розряд (потік електронів) раніше існуючого (фіксованого) статичного заряду (недостатня або надмірна кількість електронів). Заряд стабільний за двох умов:
Коли він «застряє» в провідному, але електроізоляційному об’єкті, такому як металева викрутка з пластиковою ручкою.
Коли він знаходиться на ізоляційній поверхні (наприклад, пластику) і не може текти через неї.
Однак, якщо провідник із достатньо високим електричним зарядом (наприклад, викрутка) наближається до інтегральної схеми (IC) із протилежним потенціалом, відбувається «перемикання» заряду, що спричиняє електростатичний розряд (ESD).
ESD виникає дуже швидко з надзвичайно високою інтенсивністю, зазвичай виробляючи достатньо тепла, щоб розплавити внутрішню схему напівпровідникового чіпа. Під електронним мікроскопом це виглядає як невелика вибита -дірка, яка спричиняє негайне й незворотне пошкодження.
Ще більш серйозним є те, що лише в десятій частині випадків це пошкодження призводить до відмови всього компонента під час остаточного тестування. В інших 90% пошкодження електростатичним розрядом спричиняє лише часткову деградацію-. Це означає, що пошкоджений компонент непомітно проходить остаточне тестування, демонструючи лише передчасний вихід із ладу після відправлення замовнику. Це найбільш репутаційна та дорога сфера для виробника, щоб виправити будь-які виробничі дефекти.
Однак основна складність у контролі електростатичного розряду полягає в тому, що він невидимий, але здатний пошкодити електронні компоненти. Розряд, який викликає чутне «клацання», вимагає відносно великого заряду приблизно 2000 вольт, у той час як 3000 вольт може спричинити невеликий удар електричним струмом, а 5000 вольт може викликати видиму іскру.
Наприклад, такі звичайні компоненти, як комплементарні металево-оксид-напівпровідники (CMOS) або електрично програмована-пам’ять лише для читання (EPROM) можуть бути пошкоджені різницею потенціалів електростатичного розряду лише в 250 вольт і 100 вольт відповідно, тоді як дедалі чутливіші сучасні компоненти, включно з процесорами Pentium, можуть бути пошкоджені лише 5 вольтами.
Ця проблема ускладнюється шкідливою діяльністю, яка відбувається щодня. Наприклад, ходьба по підлозі вінілової фабрики створює тертя між поверхнею підлоги та взуттям. В результаті повністю заряджений об'єкт може накопичувати заряд від 3 до 2000 вольт, залежно від відносної вологості повітря в місцевості.
Навіть тертя, яке створюється природним рухом працівника на верстаку, може виробляти від 400 до 6000 вольт. Якщо працівники торкаються ізоляторів під час розпакування або перепакування друкованих плат у коробки з пінопласту або пухирчасту плівку, чистий заряд, який може накопичуватися на поверхні тіла працівника, може досягати приблизно 26 000 вольт.
Таким чином, як основне джерело небезпеки електростатичного розряду, весь персонал, який входить до зони, захищеної від електростатичного розряду (EPA), повинен бути заземлений, щоб запобігти будь-якому накопиченню заряду, і всі поверхні повинні бути заземлені, щоб підтримувати все на тому самому потенціалі, запобігаючи виникненню електростатичного розряду.
Основними продуктами, які використовуються для запобігання електростатичному розряду, є браслети з плюшевого вельвету та розсіювальні поверхні або прокладка-обидва мають бути належним чином заземлені. Додаткові допоміжні засоби, такі як дисипаційне взуття або ремені на п’яті та відповідний одяг, призначені для запобігання накопиченню та утриманню чистого заряду під час переміщення персоналу в межах EPA.
Під час і після складання друковані плати також повинні бути захищені від електростатичного розряду від внутрішнього та зовнішнього транспортування. Для цієї мети доступно багато продуктів для упаковки друкованих плат, включаючи захисні пакети, транспортувальні коробки та мобільні візки. Хоча правильне використання вищевказаного обладнання запобіжить 90% проблем, пов’язаних-з електростатичним розрядом, для досягнення останніх 10% потрібен ще один рівень захисту: іонізація.
Найефективніший спосіб нейтралізувати монтажне обладнання та поверхні, які можуть генерувати електростатичні заряди, — це використовувати іонізатор-пристрій, який продуває потік іонізованого повітря через робочу зону, щоб нейтралізувати будь-який заряд, накопичений на ізоляції.
Поширена помилкова думка полягає в тому, що через те, що на робочих місцях носять ручні ремені, заряд ізоляції в цій зоні, наприклад, полістирольних чашок або картонних коробок, безпечно розсіюється. За визначенням, ізолятори не проводять електрику і не можуть розряджатися, окрім як шляхом іонізації.
Якщо заряджений ізолятор залишиться в EPA, він випромінюватиме електростатичне поле, створюючи чистий заряд на будь-яких об’єктах поблизу, таким чином збільшуючи ризик пошкодження виробу ESD. Хоча багато виробників намагаються заборонити ізоляцію в своїх EPA, цей підхід важко реалізувати. Ізоляція дуже поширена в повсякденному житті-від пінопластових килимків, де зручно сидять оператори, до речей у пластикових чохлах.
Завдяки використанню іонізаторів виробники можуть прийняти наявність певної ізоляції в своїх EPA. Оскільки системи генерації іонів постійно нейтралізують будь-яке накопичення заряду, яке може виникнути на ізоляторах, вони є гідною інвестицією для будь-якої програми ESD.
Існує два основних типи генераторів іонів у стандартних електронних вузлах:
Робочий стіл (один вентилятор)
Верхній блок (кількість вентиляторів в одному верхньому блоці)
Внутрішні генератори іонів також доступні, але зараз вони переважно використовуються в чистих приміщеннях.
Вибір залежить від розміру території, що захищається. Настільний генератор іонів охоплює одну рівномірну робочу поверхню, тоді як верхній іоногенератор охоплює дві або три. Ще одна перевага полягає в тому, що генератори іонів також запобігають налипанню статичного пилу на продукти, що може погіршити їхній зовнішній вигляд.
Однак жодна програма захисту не є повною без належного тестування та моніторингу ефективності електростатичного обладнання. Провідні експерти з контролю електростатичного розряду та іонізації повідомили про приклади використання виробниками неефективного (і, отже, марного) обладнання електростатичного розряду, не усвідомлюючи його несправності.
Щоб запобігти цьому, на додаток до стандартного обладнання ESD, постачальники ESD пропонують різноманітні пристрої постійного моніторингу, які автоматично сигналізують, якщо продуктивність перевищує встановлені межі. Монітори можна використовувати як автономні пристрої, так і підключати в мережу. Також доступне мережеве програмне забезпечення для автоматичного збору даних, яке забезпечує-відображення продуктивності системи в реальному часі для операторів і робочих станцій.
Монітори можуть спростити планування ESD, усунувши багато рутинних завдань, таких як забезпечення належних щоденних вимірювань стрічки, балансування іонного генератора та належне обслуговування, а також непошкоджених точок заземлення робочого столу.
Висновок
Першим кроком у запобіганні електростатичного розряду є правильна оцінка того, наскільки незначні на перший погляд деталі можуть завдати непоправної шкоди, якщо їх не помітити. Ефективний план вимагає не лише використання ефективного обладнання для захисту від електростатичного розряду, але й суворих робочих процедур для забезпечення безпеки від електростатичного розряду для всього персоналу на цеху підприємства.
Незважаючи на те, що багато виробників використовують автоматичні тестери стрічки, часто можна побачити, як оператори або проходять, або не проходять тест через незакріплену стрічку. Багато операторів намагаються пройти тест, просто тримаючи тестер близько до зап’ястя іншою рукою.
Тим не менш, хороша новина полягає в тому, що електростатичного розряду можна запобігти. Час і гроші, витрачені на відповідне обладнання та покращені процедури безпеки, окупляться підвищенням кількості проходжуваних.