تکنولوژی پیشگیری از برق ایستا
به منظور مبارزه موثر و جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک (ESD، تخلیه الکترواستاتیک)، تجهیزات مناسب باید در راه درست استفاده شود. با تشکر از یک سری از قدرتمند بسته حلقه ESD پیشگیری، نظارت و تجهیزات ionization، ESD در حال حاضر می تواند به عنوان یک مشکل کنترل فرایند در نظر گرفته شده است.
تخلیه الکترواستاتیک (ESD) یک منبع آشنا و دست کم گرفته شده از برد مدار و آسیب جزء در مونتاژ الکترونیکی است. هر تولیدکننده ای را تحت تأثیر قرار می دهد، مهم نیست که چقدر بزرگ یا کوچک باشد. اگرچه بسیاری از مردم فکر می کنند که در حال تولید محصولات در یک محیط امن ESD هستند، اما در واقع آسیب های مربوط به ESD همچنان میلیاردها دلار در سال برای صنعت تولید الکترونیک جهان هزینه دارد.
ESD دقیقا ً چه چیزی است؟ دبی الکترواستاتیک (ESD) به دبی (جریان الکترون ها) به یا از بار (ناکافی یا مازاد الکترون ها) گفته می شود که از نظر الکترواستاتیکی (ثابت) بوده است. بار تحت دو شرط پایدار است:
هنگامی که آن را "غرق" را به یک جسم هادی اما الکتریکی عایق, مانند پیچ گوشتی فلزی با دسته پلاستیکی.
هنگامی که بر روی یک سطح عایق (مانند پلاستیک) ساکن می شود و نمی تواند بر روی آن جریان داشته باشد.
با این حال، اگر یک هادی عایق الکتریکی (پیچ گوشتی) با بار الکتریکی به اندازه کافی بالا نزدیک به یک مدار مجتمع (IC) با پتانسیل الکتریکی مخالف باشد، بار الکتریکی "عبور می کند"، و باعث تخلیه الکترواستاتیک (ESD) می شود.
ESD خیلی سریع با شدت بسیار بالا رخ می دهد، و معمولاً گرمای کافی برای ذوب مدار داخلی تراشه نیمه هادی تولید می کند، و به نظر می رسد مانند یک سوراخ گلوله کوچک دمیده شده در زیر میکروسکوپ الکترونی، باعث آسیب فوری و برگشت ناپذیر می شود.
چیزی که جدی تر است این است که این خطر تنها یک دهم زمان آنقدر بد است که باعث می شود کل جزء آزمایش شده پس از * شکست بخورد. در ۹۰٪ موارد دیگر، آسیب ESD تنها باعث تخریب جزئی می شود-به این معنی که جزء آسیب دیده می تواند *پس آزمون را به طور غیرقابل توجه پشت سر بگذرد، و تنها پس از حمل آن به مشتری، شکست میدان زودرس دارد. نتیجه * خسارت شهرتی است، محلی برای یک تولیدکننده برای اصلاح هرگونه نقص تولیدی * برای پرداخت یک قیمت.
با این حال، مشکل اصلی در کنترل ESD این است که نامرئی است، اما می تواند به اجزای الکترونیکی آسیب وارد کند. برای تولید دبی شنیدنی «کنه» نیاز به بار نسبتاً زیادی در حدود ۲۰ ولت برای تجمع دارد، در حالی که یک شوک الکتریکی کوچک را می توان در ۳۰ ولت احساس کرد، و جرقه ای در ۵۰ ولت دیده می شود.
به عنوان مثال اجزای مشترکی مانند نیمه هادی مکمل اکسید فلز (CMOS، نیمه هادی اکسید فلزی مکمل) یا حافظه تنها خواندنی قابل برنامه ریزی الکتریکی (EPROM، حافظه تنها خواندنی قابل برنامه ریزی الکتریکی) می توانند به ترتیب تحت تأثیر تفاوت های پتانسیل ESD تنها ۲۵۰ ولت و ۱۰۰ ولت قرار گیرد. تخریب، و اجزای مدرن بیشتر و حساس تر، از جمله پردازنده های پنتیوم، می توانند تا زمانی که ۵ ولت از بین برند.
مشکل با فعالیت های روزانه ای که باعث آسیب می شوند ترکیب می شود. به عنوان مثال راه رفتن در سراسر یک طبقه کارخانه وینیل باعث ایجاد اصطکاک بین سطح کف و کفش می شود. نتیجه یک جسم صرفاً شارژ شده است که بسته به رطوبت نسبی هوای محلی، بار ۳ تا ۲۰ ولت را انباشته می کند.
حتی اصطکاک ناشی از حرکت طبیعی کارگران روی صحنه می تواند ۴۰۰~۶۰ ولت تولید کند. اگر کارگر در طی فرایند باز کردن یا بسته بندی PCB در جعبه فوم یا کیسه حباب به عایق رسیدگی کرده باشد، بار خالص انباشته شده بر روی سطح بدن کارگر می تواند به حدود ۲۶٬۰ ولت برسد.
بنابراین، به عنوان منبع اصلی خطرات ESD، تمام کارگرانی که وارد منطقه حفاظت شده الکترواستاتیک (EPA، منطقه حفاظت شده الکترواستاتیک) می شوند، باید برای جلوگیری از هرگونه تجمع بار، زمینه ریزی شوند و تمام سطوح باید زمین دار شوند تا همه چیز را در همان پتانسیل حفظ کنند تا از وقوع ESD جلوگیری شود.
محصول اصلی مورد استفاده برای جلوگیری از ESD مچ بند است, است که کوردوروی فر و سطح dissipative و یا ملافه هر دو باید به درستی زمین. کمک های اضافی مانند کفش های دفعی یا بند پاشنه و لباس های مناسب برای جلوگیری از تجمع و حفظ بار خالص پرسنل در هنگام حرکت در یک منطقه حفاظت شده الکترواستاتیک (EPA) طراحی شده اند.
در طول مونتاژ و پس از آن، PCB همچنین باید از حمل و نقل داخلی و خارجی ESD جلوگیری کند. بسیاری از محصولات بسته بندی تخته مدار است که می تواند در این زمینه استفاده می شود وجود دارد, از جمله کیسه های محافظ, جعبه حمل و نقل, و چرخ دستی های منقول. اگرچه استفاده صحیح از تجهیزات فوق از ۹۰٪ مشکلات مربوط به ESD جلوگیری خواهد کرد، اما برای رسیدن به ۱۰٪ آخر، به نوع دیگری از حفاظت نیاز است: ایونیزاسیون.
موثرترین راه برای خنثی کردن تجهیزات مونتاژ و سطوحی که می توانند بارهای الکترواستاتیک تولید کنند استفاده از یک دستگاه ایونزر-یک است که جریانی از هوای ایونیزه شده را بر روی منطقه کار منفجر می کند تا هر بار انباشته شده بر روی ماده عایق را خنثی کند.
یک مگس رایج این است که چون کمربند کاسه ای در ایستگاه کاری پوشیده می شود، عایق های منطقه مانند فنجان های پلی استایرن یا جعبه مقوایی با خیال راحت از بین خواهند برد. طبق تعریف، یک عایق برق را هدایت نمی کند، با این تفاوت که تخلیه از طریق ایونیزاسیون غیرممکن است.
اگر یک عایق شارژ شده در سازمان حفاظت محیط زیست باقی بماند، یک میدان الکترواستاتیک را تابش خواهد کرد و باعث بار خالص به هر جسم نزدیک می شود و در نتیجه خطر آسیب ESD به محصول را افزایش می دهد. اگرچه بسیاری از تولیدکنندگان اقدام به ممنوعیت عایق کردن مواد از EPA خود می کنند، اما پیاده سازی این روش دشوار است. عایق بیش از حد بخشی از زندگی روزمره از بالشتک فوم است که اپراتور نشسته بر روی راحتی، به چیزی در پوشش پلاستیکی است.
با توجه به استفاده از ionizers، تولید کنندگان می توانند این واقعیت را بپذیرند که برخی از مواد عایق در EPA خود ظاهر می شوند. از آنجا که سیستم تولید ion به طور مداوم خنثی هر تجمع بار است که ممکن است بر روی عایق رخ می دهد، آنها یک سرمایه گذاری معقول برای هر برنامه ESD است.
دو شکل اساسی تجهیزات تولید کننده يون در مجامع الکترونيکی استاندارد وجود دارد:
نوع دسکتاپ (تک فن)
تجهیزات نوع سربار (در یک واحد سربار، یک سری طرفداران وجود دارد)
ژنراتورهای داخلی نیز وجود دارند، اما عمدتاً برای تمیز کردن محیط اتاق استفاده می شوند.
انتخاب بستگی به اندازه منطقه دارد تا محافظت شود. ایونزر رومیزی یک سطح کاری واحد را پوشش خواهد داد، در حالی که ایونزر سربار دو یا سه را پوشش خواهد داد. مزیت دیگر این است که ایونزر همچنین می تواند از اتصال گرد و غبار به محصول به صورت ایستا جلوگیری کند که ممکن است ظاهر را تنزل دهد.
با این حال ، اگر هیچ تست طبیعی و نظارت بر اثربخشی تجهیزات ESD وجود دارد ، پس هیچ طرح حفاظت کامل است. کارشناسان برتر کنترل و ایونیزاسیون ESD نمونه هایی از تولیدکنندگانی را گزارش کردند که بدون دانستن شکست از تجهیزات ESD شکست خورده (و در نتیجه بی فایده) استفاده می کردند.
به منظور جلوگیری از این وضعیت، علاوه بر تجهیزات استاندارد ESD، تامین کنندگان ESD نیز مانیتورهای ثابت مختلفی را ارائه می دهند، که در صورت فراتر رفتن یک عملکرد از مقررات، به طور خودکار زنگ خطر می کنند. مانیتور می تواند به عنوان یک واحد مستقل مورد استفاده قرار گیرد یا در یک شبکه به هم متصل شوند. همچنین نرم افزارهای شبکه ای برای جمع آوری خودکار داده ها وجود دارد که عملکرد سیستم اپراتورها و ایستگاه های کاری مرتبط را در زمان واقعی نمایش می دهد.
مانیتور می تواند برنامه ریزی ESD را با حذف بسیاری از کارهای روزانه ساده کند، مانند اطمینان از اینکه کمربند کاسه هر روز به درستی اندازه گیری می شود، ایون ساز متعادل و به درستی حفظ می شود و نقطه زمین بندی نیمکت کار آسیب نمی بیند.
در پایان
اولین گام برای جلوگیری از ESD این است که به درستی ارزیابی کنیم که چگونه جزئیات کوچک ممکن است در صورت نادیده گرفتن آسیب جبران ناپذیری ایجاد کنند. یک طرح موثر نه تنها نیاز به استفاده از تجهیزات حفاظت از ESD موثر، بلکه روش های عملیاتی سخت گیرانه برای اطمینان حاصل شود که رفتار تمام پرسنل گیاهی بر روی زمین ESD امن است.
اگرچه بسیاری از تولیدکنندگان از تست کننده های خودکار کمربند کاسه ای استفاده می کنند، اما اغلب دیده می شود که اپراتورها از آزمون عبور می کنند یا شکست می خورند زیرا کمربند کاسه ای بیش از حد شل است. بسیاری از اپراتورها تلاش می کنند تا آزمایش را به سادگی با نگه داشتن آزمایش کننده نزدیک به مچ دست خود با دست دیگر بگذرانند.
با این وجود خبر خوب این است که ESD قابل اجتناب است. زمان و هزینه سرمایه گذاری شده در تجهیزات مناسب و بهبود روش های ایمنی با افزایش مربوطه در نرخ پاس پاداش خواهد شد.