Kā novērst elektrostatisko izlādi (ESD)
Lai efektīvi apkarotu un novērstu ESD, pareizi jāizmanto pareizais aprīkojums. Pateicoties daudzām jaudīgām slēgta cikla ESD novēršanas, uzraudzības un jonizācijas ierīcēm, ESD tagad var uzskatīt par procesa kontroles problēmu.
Elektrostatiskā izlāde (ESD) ir pazīstams, taču nepietiekami novērtēts elektroniskās montāžas shēmas plates un komponentu bojājumu avots. Tas skar katru ražotāju neatkarīgi no izmēra. Lai gan daudzi uzskata, ka ražo ESD-drošā vidē, patiesībā ar ESD- saistītie bojājumi pasaules elektronikas ražošanas nozarei joprojām izmaksā miljardus dolāru gadā.
Kas īsti ir ESD? Elektrostatiskā izlāde (ESD) ir definēta kā iepriekš esoša (fiksēta) statiskā lādiņa (nepietiekams vai pārmērīgs elektronu daudzums) izlāde (elektronu plūsma). Uzlāde ir stabila divos apstākļos:
Kad tas "iestrēgst" vadošā, bet elektriski izolējošā priekšmetā, piemēram, metāla skrūvgriežā ar plastmasas rokturi.
Ja tas atrodas uz izolējošas virsmas (piemēram, plastmasas) un nevar plūst pa to.
Tomēr, ja vadītājs ar pietiekami augstu elektrisko lādiņu (piemēram, skrūvgriezis) tuvojas integrālajai shēmai (IC) ar pretēju potenciālu, notiek lādiņa "siltināšana", izraisot elektrostatisko izlādi (ESD).
ESD notiek ļoti ātri ar ārkārtīgi augstu intensitāti, parasti radot pietiekami daudz siltuma, lai izkausētu pusvadītāju mikroshēmas iekšējo shēmu. Elektronu mikroskopā tas izskatās kā mazs, izpūsts{1}}caurums, radot tūlītējus un neatgriezeniskus bojājumus.
Vēl nopietnāk ir tas, ka tikai desmitajā daļā gadījumu šis bojājums izraisa visa komponenta atteici galīgās pārbaudes laikā. Pārējos 90% ESD bojājumi izraisa tikai daļēju noārdīšanos,{2}}tas nozīmē, ka bojātais komponents iztur galīgo pārbaudi nenosakāmi, tikai pēc nosūtīšanas klientam uzrāda priekšlaicīgu lauka bojājumu. Šī ir ražotāja reputāciju visdārgākā un visdārgākā joma, lai labotu ražošanas defektus.
Tomēr galvenās grūtības ESD kontrolē ir tas, ka tas ir neredzams, taču spēj sabojāt elektroniskos komponentus. Izlādei, kas rada dzirdamu "klikšķi", ir nepieciešams salīdzinoši liels lādiņš aptuveni 2000 voltu, savukārt 3000 volti var radīt nelielu elektriskās strāvas triecienu, un 5000 volti var radīt redzamu dzirksteli.
Piemēram, tādas izplatītas sastāvdaļas kā komplementārie metāla -oksīda-pusvadītāji (CMOS) vai elektriski programmējama tikai lasāmatmiņa (EPROM) var tikt bojāti ESD potenciālu atšķirības, kas ir attiecīgi tikai 250 volti un 100 volti, savukārt arvien jutīgākas mūsdienu sastāvdaļas, tostarp Pentium procesori, var sabojāt5.
Šo problēmu saasina kaitīgās darbības, kas notiek katru dienu. Piemēram, staigājot pa vinila rūpnīcas grīdu, rodas berze starp grīdas virsmu un apaviem. Rezultāts ir tāds, ka tīri uzlādēts objekts var uzkrāt lādiņu no 3 līdz 2000 voltiem atkarībā no vietējā gaisa relatīvā mitruma.
Pat berze, ko rada darbinieka dabiskā kustība uz darbagalda, var radīt 400 līdz 6000 voltu. Ja darbinieki rīkojas ar izolatoriem, izsaiņojot vai pārsaiņojot PCB putuplasta kastēs vai burbuļplēvē, neto lādiņš, kas var uzkrāties uz darbinieka ķermeņa virsmas, var sasniegt aptuveni 26 000 voltu.
Tāpēc kā galvenais ESD apdraudējuma avots visiem darbiniekiem, kas ieiet elektrostatiskajā aizsargājamā zonā (EPA), jābūt iezemētam, lai novērstu jebkādu lādiņu uzkrāšanos, un visām virsmām jābūt iezemētām, lai saglabātu visu to pašu potenciālu, novēršot ESD rašanos.
Galvenie produkti, ko izmanto, lai novērstu ESD, ir aproces, kas izgatavotas no plīša velveta un izkliedējošām virsmām vai polsterējumam,{0}}abiem jābūt pareizi iezemētiem. Papildu palīglīdzekļi, piemēram, izkliedējoši apavi vai papēžu siksnas un atbilstošs apģērbs, ir paredzēti, lai novērstu neto lādiņa uzkrāšanos un saglabāšanos, personālam pārvietojoties EPA.
Montāžas laikā un pēc tās PCB arī jāaizsargā pret ESD no iekšējās un ārējās transportēšanas. Šim nolūkam ir pieejami daudzi PCB iepakojuma produkti, tostarp aizsargmaisi, piegādes kastes un pārvietojamie ratiņi. Pareiza iepriekšminētā aprīkojuma izmantošana novērsīs 90% ar ESD saistīto problēmu, taču, lai sasniegtu pēdējos 10%, ir nepieciešams vēl viens aizsardzības līmenis: jonizācija.
Visefektīvākais veids, kā neitralizēt montāžas iekārtas un virsmas, kas var radīt elektrostatiskos lādiņus, ir izmantot jonizatoru{0}}ierīci, kas pūš jonizētu gaisa plūsmu cauri darba zonai, lai neitralizētu jebkādu uz izolācijas uzkrāto lādiņu.
Izplatīts nepareizs uzskats ir tāds, ka, tā kā darbstacijās tiek nēsātas rokas siksnas, lādiņš no izolācijas šajā vietā, piemēram, polistirola krūzēs vai kartona kastēs, droši izkliedēsies. Pēc definīcijas izolatori nevada elektrību un tos nevar izlādēt, izņemot jonizāciju.
Ja uzlādēts izolators paliek EPA, tas izstaros elektrostatisko lauku, radot neto lādiņu uz visiem tuvumā esošajiem objektiem, tādējādi palielinot ESD bojājumu risku izstrādājumam. Lai gan daudzi ražotāji mēģina aizliegt izolāciju no saviem EPA, šo pieeju ir grūti īstenot. Izolācija ir tik izplatīta ikdienas dzīvē-no putuplasta paklājiņiem, kur operatori ērti sēž, līdz lietām plastmasas pārsegos.
Jonizatoru izmantošanas dēļ ražotāji var pieņemt, ka savos EPA ir noteikta izolācija. Tā kā jonu ģenerēšanas sistēmas nepārtraukti neitralizē jebkuru lādiņu uzkrāšanos, kas var rasties uz izolatoriem, tās ir vērtīgs ieguldījums jebkurā ESD programmā.
Standarta elektroniskajos mezglos ir divi jonu ģeneratoru pamatveidi:
Galddators (viens ventilators)
Gaisa bloks (ventilatoru sērija vienā augšējā blokā)
Ir pieejami arī iekštelpu jonu ģeneratori, taču tagad tos galvenokārt izmanto tīrās telpās.
Izvēle ir atkarīga no aizsargājamās teritorijas lieluma. Galddatora jonu ģenerators noklās vienu, vienmērīgu darba virsmu, bet augšējais jonu ģenerators — divas vai trīs. Vēl viena priekšrocība ir tā, ka jonu ģeneratori arī novērš statisku putekļu pielipšanu izstrādājumiem, kas var pasliktināt to izskatu.
Tomēr neviena aizsardzības programma nav pabeigta bez pienācīgas ESD aprīkojuma efektivitātes pārbaudes un uzraudzības. Vadošie ESD kontroles un jonizācijas eksperti ir ziņojuši par piemēriem, kad ražotāji izmanto neefektīvas (un līdz ar to bezjēdzīgas) ESD iekārtas, neapzinoties tās kļūmi.
Lai to novērstu, papildus standarta ESD aprīkojumam ESD piegādātāji piedāvā dažādas pastāvīgas uzraudzības ierīces, kas automātiski signalizē, ja veiktspēja pārsniedz noteiktās robežas. Monitorus var izmantot kā atsevišķas vienības vai savienot tīklā. Ir pieejama arī tīkla programmatūra automātiskai datu iegūšanai, kas nodrošina operatoriem un darbstacijām reāllaika sistēmas veiktspējas attēlojumu-.
Monitori var vienkāršot ESD plānošanu, novēršot daudzus ikdienas uzdevumus, piemēram, nodrošinot pareizu ikdienas mērījumu lenti, jonu ģeneratora balansēšanu un pareizu apkopi, kā arī nebojātus darbagalda zemējuma punktus.
Secinājums
Pirmais solis ESD novēršanā ir pareizi novērtēt, kā šķietami nelielas detaļas var radīt neatgriezenisku kaitējumu, ja tās netiek ņemtas vērā. Efektīvam plānam ir nepieciešams ne tikai izmantot efektīvu ESD aizsardzības aprīkojumu, bet arī stingras darbības procedūras, lai nodrošinātu ESD drošību visam personālam rūpnīcas stāvā.
Lai gan daudzi ražotāji izmanto automātiskos lentes testētājus, parasti operatori iztur vai neizdodas testu vaļīgas lentes dēļ. Daudzi operatori mēģina izturēt testu, vienkārši ar otru roku satverot testeri tuvu plaukstas locītavai.
Tomēr labā ziņa ir tā, ka ESD ir iespējams novērst. Laiks un nauda, kas ieguldīta pareizajā aprīkojumā un uzlabotās drošības procedūrās, atmaksāsies ar paaugstinātu caurlaides līmeni.