Technologie prevence statické elektřiny
Aby bylo možné účinně bojovat a předcházet elektrostatickému výboji (ESD, elektrostatický výboj), musí být správné zařízení používáno správným způsobem. Díky sérii výkonných zařízení pro prevenci, monitorování a ionizaci ESD s uzavřenou smyčkou lze ESD nyní považovat za problém řízení procesu.
Elektrostatický výboj (ESD) je známý a podceňovaný zdroj poškození obvodů a součástí v elektronické sestavě. Ovlivňuje každého výrobce, bez ohledu na to, jak je velký nebo malý. Ačkoli si mnoho lidí myslí, že vyrábějí výrobky v bezpečném prostředí s ESD, ve skutečnosti škody související s ESD stále stojí světový průmysl výroby elektroniky miliardy dolarů ročně.
Co přesně je ESD? Elektrostatický výboj (ESD) je definován jako výboj (proud elektronů) do nebo z náboje (nedostatečný nebo přebytek elektronů), který byl elektrostaticky (pevný). Náboj je stabilní za dvou podmínek:
Když se&"potopí &" do vodivého, ale elektricky izolačního předmětu, jako je kovový šroubovák s plastovou rukojetí.
Když se nachází na izolačním povrchu (jako je plast) a nemůže na něj proudit.
Pokud se však elektricky izolovaný vodič (šroubovák) s dostatečně vysokým elektrickým nábojem blíží integrovanému obvodu (IC) s opačným elektrickým potenciálem, elektrický náboj&prochází&", což způsobuje elektrostatický výboj ( ESD).
ESD probíhá velmi rychle s extrémně vysokou intenzitou a obvykle generuje dostatek tepla k roztavení vnitřního obvodu polovodičového čipu a vypadá jako malá díra po kulce vyfouknutá pod elektronovým mikroskopem, která způsobí okamžité a nevratné poškození.
Ještě závažnější je, že toto nebezpečí je jen z jedné desetiny tak špatné, že způsobí selhání celé testované součásti po *. V ostatních 90% případů způsobí poškození ESD pouze částečnou degradaci-to znamená, že poškozená součást může nepostřehnutelně projít *posttestem a po odeslání zákazníkovi dojde pouze k předčasnému selhání pole. Výsledkem je * poškození pověsti, místo, kde výrobce může opravit veškeré výrobní vady * a zaplatit cenu.
Hlavní obtíž při ovládání ESD je však v tom, že je neviditelný, ale může poškodit elektronické součástky. Chcete -li vytvořit slyšitelný&", zaškrtněte &"; k vybití vyžaduje relativně velký náboj asi 2 000 voltů, zatímco při 3 000 voltech je cítit malý elektrický šok a při 5 000 voltech je vidět jiskru.
Například běžné komponenty, jako je komplementární polovodič oxidu kovu (CMOS, polovodič komplementárního oxidu kovu) nebo elektrická programovatelná paměť jen pro čtení (EPROM, programovatelná paměť pouze pro čtení v elektrotechnice), mohou být ovlivněny rozdíly potenciálu ESD pouze 250 voltů a 100 voltů , resp. Zničení a stále citlivější moderní komponenty, včetně procesorů Pentium, lze zničit až na 5 voltů.
Problém je umocněn každodenními aktivitami, které způsobují škody. Například procházka po podlaze továrny na vinyly vytváří tření mezi povrchem podlahy a botami. Výsledkem je čistě nabitý předmět, který akumuluje náboj 3 až 2 000 voltů, v závislosti na relativní vlhkosti místního vzduchu.
I tření způsobené přirozeným pohybem pracovníků na jevišti může generovat 400 ~ 6000 voltů. Pokud pracovník rozbalil nebo zabalil desku s plošnými spoji během procesu vybalení nebo zabalení pěnové krabice nebo bublinkového pytle, může čistý náboj nahromaděný na povrchu těla pracovníka' dosáhnout přibližně 26 000 voltů.
Proto jako hlavní zdroj nebezpečí ESD musí být všichni pracovníci vstupující do elektrostaticky chráněné oblasti (EPA, elektrostaticky chráněná oblast) uzemněni, aby se zabránilo hromadění nábojů, a všechny povrchy by měly být uzemněny, aby se udrželo vše na stejném potenciálu, aby se zabránilo ESD nastává.
Hlavním produktem používaným k prevenci ESD je náramek, který má stočený manšestr a disipativní povrch nebo lůžkoviny-oba musí být řádně uzemněny. Další pomůcky, jako je disipativní obuv nebo patní popruhy a vhodný oděv, jsou navrženy tak, aby zabránily personálu v hromadění a udržování čistého náboje při pohybu v elektrostaticky chráněné oblasti (EPA).
Během a po montáži by PCB měla také zabránit ESD ve vnitřní a vnější přepravě. V této oblasti lze použít mnoho produktů pro balení obvodových desek, včetně stínících tašek, přepravních boxů a pohyblivých vozíků. Ačkoli správné použití výše uvedeného zařízení zabrání 90% problémům souvisejícím s ESD, aby bylo dosaženo posledních 10%, je zapotřebí jiný druh ochrany: ionizace.
Nejúčinnějším způsobem, jak neutralizovat montážní zařízení a povrchy, které mohou generovat elektrostatické náboje, je použít ionizátor-zařízení, které vyfukuje proud ionizovaného vzduchu přes pracovní plochu k neutralizaci jakéhokoli náboje nahromaděného na izolačním materiálu.
Běžným omylem je, že protože pás mísy se nosí na pracovišti, izolátory v této oblasti, jako jsou polystyrenové kelímky nebo lepenkové krabice, budou bezpečně rozptýleny. Podle definice izolátor nevede elektřinu, kromě toho, že není možné jej vybít ionizací.
Pokud nabitý izolátor zůstane v EPA, bude vyzařovat elektrostatické pole, což způsobí čistý náboj pro jakékoli blízké předměty, čímž se zvýší riziko poškození výrobku ESD. Ačkoli se mnoho výrobců pokouší zakázat izolační materiály z jejich EPA, je tato metoda obtížně implementovatelná. Izolace je příliš velkou součástí každodenního života-od pěnového polštáře, na kterém obsluha pohodlně sedí, až po něco v plastovém krytu.
Vzhledem k použití ionizátorů mohou výrobci přijmout fakt, že se v jejich EPA objevují některé izolační materiály. Protože systém generování iontů neustále neutralizuje akumulaci náboje, ke které může dojít na izolátoru, jsou rozumnou investicí pro jakýkoli program ESD.
Ve standardních elektronických sestavách existují dvě základní formy zařízení generujících ionty:
Typ stolního počítače (jeden ventilátor)
Zařízení nadzemního typu (v jedné stropní jednotce je řada ventilátorů)
Existují také vnitřní iontové generátory, ale používají se hlavně k čištění prostředí místnosti.
Volba závisí na velikosti chráněné oblasti. Stolní ionizátor pokryje jednu pracovní plochu, zatímco horní ionizátor pokryje dva nebo tři. Další výhodou je, že ionizátor může také zabránit statickému přichycení prachu k produktu, což může zhoršit vzhled.
Pokud však neexistuje žádné běžné testování a sledování účinnosti zařízení ESD, pak žádný plán ochrany není dokonalý. Špičkoví odborníci na ovládání a ionizaci ESD uvedli příklady výrobců, kteří používali neúspěšné (a tedy zbytečné) zařízení ESD, aniž by o poruše věděli.
Aby se této situaci předešlo, poskytují dodavatelé ESD kromě standardního vybavení ESD také různé konstantní monitory, které automaticky alarmují, pokud výkon překročí předpisy. Monitor může být použit jako nezávislá jednotka nebo propojen dohromady v síti. Existuje také síťový software pro automatický sběr dat, který zobrazuje výkon systému souvisejících operátorů a pracovních stanic v reálném čase.
Monitor může zjednodušit plánování ESD odstraněním mnoha každodenních úkolů, jako je zajištění správného měření pásu misky každý den, vyvážení a správná údržba ionizátoru a poškození uzemňovacího bodu pracovního stolu.
na závěr
Prvním krokem k prevenci ESD je správně vyhodnotit, jak malé detaily mohou v případě ignorování způsobit nenapravitelné škody. Efektivní plán vyžaduje nejen použití účinného ochranného zařízení proti ESD, ale také přísné provozní postupy, aby bylo zajištěno, že chování všech zaměstnanců elektrárny na zemi je bezpečné před ESD.
Ačkoli mnoho výrobců používá automatické testery pásových misek, často je vidět, že obsluha testem prošla nebo selhala, protože pás misky je příliš volný. Mnoho operátorů se pokouší projít testem jednoduše tím, že druhou rukou drží tester blízko zápěstí.
Dobrou zprávou však je, že ESD se dá vyhnout. Čas a náklady investované do správného vybavení a zdokonalení bezpečnostních postupů budou odměněny odpovídajícím zvýšením úspěšnosti.