Consideraciones técnicas para controlar ESD (cinta) en la fabricación de la electrónica

Dominar control del ESD ha sido siempre crítico a alcanzar de altas producciones de la producción, y llegará a ser aún más importante en los próximos años. Mientras que la industria tiene una comprensión sólida de la seguridad del ESD en las operaciones manuales que implican personales, hay margen de mejora en usos automatizados. Para ser eficaces, los programas de control del ESD deben asegurarse de que el equipo de dirección automatizado es capaz de manejar los dispositivos altamente sensibles de mañana.

El coste de ESD

El ESD afecta productividad y confiabilidad de producto en virtualmente cada aspecto del ambiente electrónico. A pesar del esfuerzo hecho durante la última década, el ESD todavía cuesta a mil millones de la industria de electrónica de dólares cada año. Los expertos de la industria atribuyen 8 estimados al 33% de todas las pérdidas del producto que se causarán por el ESD. El coste individual de estos dispositivos ellos mismos se extiende de algunos centavos para un diodo simple a varios cientos de dólares para los híbridos complejos. Sin embargo, el daño del ESD afecta más que apenas a la pérdida de dispositivos. Afecta a las producciones de la producción, a los costes de fabricación, a la calidad del producto y a la confiabilidad, relaciones del cliente, y en última instancia, rentabilidad.

Para las instalaciones automatizadas de hoy, los métodos convencionales de control del ESD deben ser reexaminados y los nuevos métodos se aplicaron. El equipo automatizado de la asamblea es capaz de procesar 4.000 a 20.000 componentes a la hora. A estas velocidades, el equipo mal diseñado que se permite cargar los dispositivos puede dañar una gran cantidad de componentes en un mismo poco tiempo. Quizás más importante aún, un acontecimiento del ESD puede a su vez dañar el equipo automatizado.

El ESD genera una cantidad significativa de interferencia electromágnetica (EMI). La EMI que resulta de un acontecimiento del ESD es a menudo bastante potente interrumpir la operación del equipo de producción. El equipo controlado por los microprocesadores es especialmente susceptible dañar pues actúan en la misma gama de frecuencia como la EMI desde acontecimientos del ESD. Confundido a menudo desde un error de software o una interferencia en el sistema, la EMI puede causar una variedad de problemas de funcionamiento del equipo, tales como paradas, errores de software, prueba, e inexactitudes de la calibración así como manejarlos mal. Todos pueden causar daño componente físico significativo y afectar a producciones de la producción. Las influencias de la EMI tienden a ser al azar en naturaleza y pueden afectar al equipo a través del cuarto, pero salen del equipo donde ocurrió el acontecimiento del ESD sin tocar. Esto puede hacer la ubicación del acontecimiento del ESD difícil localizar.

¿Cuál es ESD?

El ESD, indicado simplemente, es la transferencia rápida de una carga electrostática entre dos objetos. El ESD sucede cuando dos objetos de diversos potenciales entran en el contacto directo con uno a. Resultados de carga cuando electrones de los aumentos de la superficie de un objeto - cargado y otro objeto pierde electrones de su superficie para convertirse positivamente - cargarse negativamente. La carga triboeléctrica ocurre cuando los resultados de una transferencia del electrón a partir de dos objetos que entran en el contacto con uno a y después que se separan. Uno de tres acontecimientos es generalmente la causa del daño del ESD a los dispositivos: descarga electrostática directa al dispositivo; descarga electrostática del dispositivo; o el campo indujo descargas. Hay varios modelos usados para caracterizar cómo se dañan los dispositivos – el modelo del cuerpo humano (HBM), el modelo de máquina (milímetro), el modelo cargado del dispositivo (CDM), y el efecto de campos eléctricos en los dispositivos. En una instalación automatizada de la asamblea, los tres modelos o modos pasados son la causa más grande de la preocupación.

El milímetro de daño es qué sucede cuando un componente de la máquina descarga a través de un dispositivo. El equipo automatizado de la asamblea utiliza una variedad de métodos tales como transportadores para mover y para dirigir los dispositivos con el proceso de asamblea. El diseño pobre del equipo puede hacer los sistemas de tramitación acumular las cargas significativas que descargarán eventual a través de los dispositivos.

El daño de CDM ocurre cuando el dispositivo descarga a otro material. Cuando una carga se acumula en un dispositivo, se disipará a través de un conductor en el dispositivo cuando el dispositivo se pone en contacto con una superficie con una poca carga.

La influencia de los campos eléctricos (E-campos), o el espacio que rodea una carga eléctrica, puede hacer un dispositivo cargado polarizar. La polarización crea una diferencia del potencial, que puede hacer el dispositivo descargar a una carga opuesta, causando dos descargas o acontecimientos de la igualación.

Identificación del ESD

Mientras que mucha atención está pasada en la prevención del ESD causado por HBM, los estudios recientes han indicado que menos de 0,10% de todo el daño documentado resultaron realmente de los personales infundados que tocaban los productos ESD-sensibles (ESDS).

Los estudios concluyeron que 99,9% de daño del ESD originaron de los otros modelos, específicamente CDM.

El control del ESD integrado en la maquinaria es esencial pero problemático. Para controlar con eficacia la acumulación estática, los acontecimientos del milímetro y de CDM ESD deben ser prevenidos. El primer paso en desarrollar un programa de control del ESD es identificar exactamente donde los acontecimientos del ESD ocurren o son probables ocurrir. Un buen lugar a comenzar es hacer dos preguntas primarias: primero, es el equipo puso a tierra correctamente; ¿y en segundo lugar, maneja los dispositivos de una manera tal que no generen la carga estática sobre un nivel aceptable? Para ser preparado completamente para manejar los dispositivos del futuro, el equipo debe ser capaz de manejar componentes con una tolerancia del ESD tan poco como 50 V. Lo que sigue es una lista ofdocumented las áreas sabidas para cargar los dispositivos, aumentando la probabilidad de a

Acontecimiento de CDM ESD

Controladores de IC. Los ICs típicamente se cargan altamente mientras que pasan a través del equipo y se descargan posteriormente como parte de la operación normal. Según estudios recientes, los controladores de IC han causado las considerables pérdidas de la producción debido a CDM.

Componentes del Cinta-y-carrete. Los problemas se han documentado con los componentes que cargaban mientras que están en los carretes.

Paquetes del gel. Si los métodos de control apropiados del ESD no son en el lugar, los chips CI pueden cargarse altamente mientras que se quitan del trazador de líneas inferior pegajoso y después son descargados inmediatamente por los collares que los quitan.

PCBs montó en los paneles plásticos. Los paneles plásticos usados regularmente para PCBs de vivienda pueden cargar rutinario a los mismos niveles cuando están manejados, posteriormente cargando el PCBs ellos mismos. Descargan a las asambleas posteriormente durante la dirección normal del operador.

Zócalos de la prueba. La operación normal puede hacer los zócalos de la prueba cargar y después descargar en los dispositivos.

Cubiertas plásticas sobre los zócalos de la prueba. Los campos de las cubiertas plásticas grandes requeridas para proteger a operadores durante pruebas de alto voltaje son a menudo bastante fuertes dañar los dispositivos bajo prueba.

Prevención de la acumulación del ESD

En la prevención o la reducción de daño del milímetro, es crítico que el equipo está puesto a tierra correctamente mientras que en el movimiento. Todas las piezas del equipo que entran en el contacto con los dispositivos estático-sensibles deben tener una suficiente trayectoria que pone a tierra para disipar la carga acumulada. El poner a tierra apropiado de superficies conductoras y disipantes previene la acumulación de la carga estática en componentes de la máquina y los elimina como fuente de acontecimientos del ESD carga-que crean.

El poner a tierra solamente, sin embargo, no evitará que todos los acontecimientos de CDM ESD ocurran. La carga componente es un problema mucho más desafiador a solucionar, sobre todo porque la mayoría de los componentes electrónicos contienen aisladores como parte de su diseño. Los materiales de aislamiento acumulan naturalmente una carga y poner a tierra los materiales no quita ni reduce la carga estática. Cuando la carga no puede ser quitada o ser evitada, la ionización del aire es a menudo el método más eficaz de neutralizar la carga en aisladores o conductores aislados. En el caso del equipo automatizado, los ionizadores del aire se pueden montar dentro de las cámaras de proceso. Crear mini ambientes incluyendo las máquinas específicas y montando ionizadores dentro es otra opción.

Herramientas de la medida del ESD

Una vez que las contramedidas del ESD existen, es importante verificar que están trabajando correctamente. El control de procesos operativos continuo se recomienda sobre las auditorías periódicas del programa del ESD porque las contramedidas del ESD fallarán a menudo. Por este motivo, si y cuando ocurre el fracaso, debe ser identificado cuanto antes para prevenir daño del ESD.

Varios métodos de prueba existen para validar la integridad de la trayectoria de tierra a las piezas del equipo y para medir si las máquinas están cargando los dispositivos. Al seleccionar los mejores instrumentos de la medida, considere el nivel seguro de la carga ser medido y seleccionar un instrumento que pueda medir dentro de esa gama. Observe el tamaño del área que se medirá y si el espaciamiento está fijado entre la superficie del objeto que se medirá y el instrumento.

La carga estática de identificación y de medición dentro del equipo automatizado presenta desafíos específicos. El problema con la mayoría de los métodos convencionales es que no están adaptados particularmente al equipo automatizado. La mayoría requieren el contacto directo con el objeto cargado o requieren el dispositivo ser quitadas del objeto, haciéndolo necesario tomar el equipo off-line para hacer la prueba. Para evitar tiempo de producción perdido, las soluciones alternativas son necesarias para las cargas de medición dentro del equipo.

Para medir la carga estática sin la operación de interrupción del equipo, los ensambladores pueden montar los sensores o las puntas de prueba dentro del equipo o montar los detectores estáticos del acontecimiento (SED) en los dispositivos ellos mismos. Dos opciones para montar los instrumentos dentro del equipo incluyen los sensores estáticos y los fieldmeters electrostáticos especiales del voltímetro y electrostáticos con las pequeñas puntas de prueba. Los sensores estáticos incorporan el conjunto de circuitos muy alto de la impedancia de entrada y se pueden montar dentro del equipo automatizado. Esto permite que midan el campo generado por una parte cargada mientras que se mueve con el proceso. Idealmente, el sensor se debe montar tan cerca a la pieza como sea posible. Puesto que no requiere la anualación de campos existentes, es ideal para las cargas de medición en las piezas que se mueven a través de las altas máquinas de la producción.

Los voltímetros electrostáticos y los fieldmeters electrostáticos con las pequeñas puntas de prueba ofrecen una opción alternativa para supervisar dentro del equipo. Las puntas de prueba son bastante pequeñas que pueden ser puestas en ubicaciones críticas para medir la carga en componentes mientras que pasan cerca. Sin embargo, el cuidado debe ser tomado al montarlas para asegurarse de que toman medidas exactas y no interfiere con la operación del equipo. Varios factores pueden afectar a la exactitud de sus medidas, incluyendo la orientación de la superficie cargada en cuanto a la punta de prueba así como el tamaño, la velocidad y la distancia de la pieza de la punta de prueba. SEDs es sensores minúsculos bastante pequeños caber en una placa de circuito.

Se diseñan para medir el pulso actual en un acontecimiento del ESD y pueden ser supervisados ópticamente mientras que pasan a través del equipo de funcionamiento. SEDs es ideal para verificar si el equipo está generando niveles peligrosos de la estático-carga. Varios diversos tipos están disponibles, cada uno con las características diversas. Sin embargo, muchos se deben quitar del dispositivo y colocar en la instrumentación separada para comprobar si ocurrió un acontecimiento del ESD realmente.

Seguimiento automatizado en un ambiente del ESD

Si ocurre un acontecimiento del ESD, los datos proporcionaron de un sistema de seguimiento del dispositivo pueden ayudar a los ensambladores rápidamente a identificar componentes dañados y a contener el impacto. En un modelo de sistema de seguimiento del dispositivo, un lector de código de barras está instalado en los diversos puntos en el proceso de fabricación para leer los códigos de barras (o los 2.os códigos) aplicados a los dispositivos. Típicamente, los lectores de código de barras exploran los códigos de barras en el dispositivo antes de que el dispositivo incorpore una estación y otra vez después de que salga. Esto documenta el tipo de procedimiento que fue realizado, el equipo para el cual lo realizó y pone una época/un sello de fecha cuando ocurrió.

Mientras que el ESD que supervisaba los instrumentos hizo salir todos los tipos de datos, el lector de código de barras proporciona el único vínculo entre el número de serie de cada dispositivo y los datos proveyó del instrumento. Por ejemplo, cuando la calibración del equipo es alterado debido a la EMI de un acontecimiento del ESD, los datos generaron del sistema de seguimiento del dispositivo pueden ayudar a identificar específicamente que dañaron los tableros después de la calibración del equipo fueron alterados. Es no más necesario tirar, desechar, o vuelva a trabajar las porciones enteras debido a datos insignificantes.

Al seleccionar a un lector de código de barras, el estudio detallado se debe hacer para asegurarse de que no introduce el riesgo adicional para los acontecimientos del ESD. Las placas de circuito impresas, los circuitos integrados, y otros componentes eléctricamente sensibles utilizan típicamente los códigos de barras pequeños, de alta densidad para conservar el espacio, haciéndolo difícil para que algunos lectores exploren a distancia. Cuando se emplea la exploración de la gran proximidad, el lector de código de barras puede aumentar una carga estática dependiendo de si está utilizado en una superficie no-conductora. Si el lector sí mismo ha aumentado una carga y se trae en gran proximidad con un componente sensible, un acontecimiento del ESD podría ocurrir, potencialmente dañando el componente. Una cierta fabricación environmentsutilize una solución alternativa montando el escáner después de aplicar un espray antiestático especial, que no está sin su propio riesgo.

Primero, la capa debe cubrir totalmente el área para la eficacia máxima; sigue habiendo las áreas destapadas a riesgo. Además, los esprayes antiestáticos pueden desaparecer en un cierto plazo y requerir el reemplazo oportuno. Sin una medida exacta del período de la eficacia de un espray, las compañías tampoco pierden el dinero aplicando demasiado, o ponen sus componentes a riesgo usando ellos en un ambiente desprotegido. Como solución alternativa, los lectores de código de barras miniatura están disponibles ahora con una capa única del níquel y etiquetas resistentes del ESD para la seguridad máxima del ESD. Estas unidades son clasificadas para las descargas hasta 8kV y ofrecen una resistencia superficial de menos de ² de 10 * de 10-9 Ω/inch.

ESD de evaluación que maneja capacidades

Según la tecnología de la asociación del ESD se espera que el mapa itinerario lanzó en 2005, los niveles de la sensibilidad al ESD en dispositivos caiga tan bajo, que los ensambladores deben actuar rápidamente para asegurarse que podrán manejar los nuevos niveles. Los ensambladores certificados al ANSI/ESD S20.20, el estándar de la asociación del ESD para el desarrollo de un programa de la descarga electrostática, han hecho ya mucho del trabajo en preparación para los dispositivos sensibles de mañana. Para esos fabricantes que sean inseguros de las capacidades del voltaje de su equipo automatizado, el mapa itinerario del ESD proporciona la dirección:

Determine las capacidades del ESD-control de los procesos de dirección de la instalación.

Asegúrese que todos los accesorios o útiles conductores que entren en contacto con los dispositivos sensibles estén puestos a tierra.

Asegúrese de que el voltaje máximo indujera en los dispositivos esté guardado debajo de 50 V.

Después de los requisitos menudeados en S20.20 ayudará a encargados a evaluar los niveles de la sensibilidad de los componentes que son montados en su instalación y a identificar problemas del ESD en cada etapa en el proceso, de la recepción y del inventario con la asamblea, la prueba, la reanudación y el envío. Usando las contramedidas apropiadas del ESD, los encargados tendrán los datos disponibles para ellos para articular las capacidades de su instalación por nivel voltaico.

Conclusión

La industria de productos electrónicos de consumo ha atestiguado crecimiento fenomenal durante los últimos años. Los analistas industriales han atribuido este crecimiento en parte a la convergencia de mercados previamente separados del audio, del vídeo y de la tecnología de la información digital-basados para crear los dispositivos electrónicos avanzados. Como estos dispositivos gane rápidamente las nuevas capacidades, ellas están aumentando su sensibilidad del ESD casi como rápidamente. Para ser competitivas en la fabricación de la electrónica mañana, las instalaciones deben trabajar hacia dominar hoy del control del ESD.