Staatiline elektriennetustehnoloogia
Tõhusaks võitluseks ja elektrostaatilise tühjenemise vältimiseks (ESD, elektrostaatiline tühjenemine) tuleb õigeid seadmeid kasutada õigel viisil. Tänu mitmetele võimsatele suletud ahelaga ESD ennetus-, seire- ja ioniseerimisseadmetele võib ESD-d nüüd pidada protsessi kontrolli probleemiks.
Elektrostaatiline tühjenemine (ESD) on tuttav ja alahinnatud trükkplaadi ja komponentide kahjustuste allikas elektroonilises koostes. See mõjutab iga tootjat, olenemata sellest, kui suur või väike see on. Kuigi paljud inimesed arvavad, et nad toodavad tooteid ESD turvalises keskkonnas, läheb ESD-ga seotud kahju maailma elektroonikatööstusele maksma miljardeid dollareid aastas.
Mis täpselt on ESD? Elektrostaatiline tühjenemine (ESD) on elektrostaatiliselt (fikseeritud) laengusse (elektronide ebapiisav või ülemäärane) väljutus (elektronide vool). Laeng on stabiilne kahes olukorras:
Kui see "vajub" juhtivasse, kuid elektriliselt isoleerivasse objekti, näiteks plastikust käepidemega metallist kruvikeerajasse.
Kui see asub isoleerpinnal (näiteks plastikul) ja ei saa sellele voolata.
Kui aga piisavalt suure elektrilaenguga elektriliselt isoleeritud juht (kruvikeeraja) on lähedal vastaselektrilise potentsiaaliga integraallülitusele, "ristub" elektrilaeng, põhjustades elektrostaatilist tühjenemist (ESD).
ESD tekib väga kiiresti äärmiselt suure intensiivsusega ja tekitab tavaliselt piisavalt soojust pooljuhtkiibi sisemise ahela sulatamiseks ja näeb välja nagu väike kuuliauk, mis puhutakse välja elektronmikroskoobi all, põhjustades kohest ja pöördumatut kahju.
Tõsisem on see, et see oht on ainult kümnendik ajast nii halb, et see põhjustab kogu testitud komponendi pärast * ebaõnnestumist. Ülejäänud 90% juhtudest põhjustab ESD kahjustus ainult osalist lagunemist, mis tähendab, et kahjustatud komponent võib *testijärgselt märkamatult läbida ja tal on enneaegne välitõrge alles pärast selle kliendile saatmist. Tulemuseks on * mainekahju, koht, kus tootja saab parandada tootmisdefekte * maksta hinda.
ESD kontrollimise peamine raskus on aga see, et see on nähtamatu, kuid võib kahjustada elektroonilisi komponente. Helilise "puugi" tühjenemise tekitamiseks on vaja suhteliselt suurt umbes 2000 volti kogunemist, samas kui väikest elektrilööki võib tunda 3000 volti juures ja sädet võib näha 5000 volti juures.
Näiteks võivad ESD võimalikud erinevused, mis hõlmavad ainult 250 volti ja 100 volti, mõjutada selliseid ühiseid komponente nagu täiendav metalloksiidi pooljuht (CMOS, komplementaarne metalloksiidi pooljuht) või elektriline programmeeritav kirjutuskaitstud mälu (EPROM, elektriline programmeeritav kirjutuskaitstud mälu). Hävitamine ja üha tundlikumad kaasaegsed komponendid, sealhulgas Pentiumi protsessorid, võib hävitada kuni 5 volti.
Probleemi süvendavad igapäevased tegevused, mis põhjustavad kahju. Näiteks vinüülitehase põrandal kõndimine tekitab hõõrdumist põrandapinna ja kingade vahel. Tulemuseks on puhtalt laetud objekt, mis koguneb 3 kuni 2000 volti, sõltuvalt kohaliku õhu suhtelisest niiskusest.
Isegi hõõrdumine, mis on põhjustatud töötajate loomulikust liikumisest laval, võib tekitada 400 ~ 6000 volti. Kui töötaja on käsitsenud isolaatorit PCB lahtipakkimise või pakendamise käigus vahtkasti või mullikotti, võib töötaja keha pinnale kogunenud netolaeng ulatuda umbes 26 000 voldini.
Seetõttu peavad kõik töötajad, kes sisenevad elektrostaatilisele kaitsealale (EPA, elektrostaatiline kaitseala), olema ESD ohtude peamise allikana maandatud, et vältida laengute kuhjumist, ning kõik pinnad tuleks maandada nii, et kõik oleks samal tasemel, et vältida ESD tekkimist.
Peamine toode, mida kasutatakse ESD vältimiseks, on käepael, millel on kõverdatud corduroy ja hajuv pind või allapanu- mõlemad peavad olema korralikult maandatud. Täiendavad abivahendid, nagu hajusjalatsid või kannarihmad ja sobivad riided, on mõeldud selleks, et vältida töötajate kogunemist ja netolaengu säilitamist elektrostaatilisel kaitsealal (EPA) liikudes.
Kokkupaneku ajal ja pärast seda peaks PCB takistama ka ESD sise- ja välistransporti. Selles valdkonnas saab kasutada palju trükkplaadi pakenditooteid, sealhulgas varjestuskotte, saatekaste ja liikuvaid vankreid. Kuigi ülaltoodud seadmete õige kasutamine hoiab ära 90% ESD-ga seotud probleemidest, on viimase 10% saavutamiseks vaja teist tüüpi kaitset: ionisatsiooni.
Kõige tõhusam viis neutraliseerida koosteseadmed ja pinnad, mis võivad tekitada elektrostaatilisi laenguid, on kasutada ionisaatorit-seadet, mis puhub tööpiirkonnas välja ioniseeritud õhu voolu, et neutraliseerida isolatsioonimaterjalile kogunenud laengut.
Tavaline eksitus on see, et kuna kausivööd kantakse töökohal, hajutatakse ohutult piirkonna isolaatorid, nagu polüstüreenist tassid või pappkarbid. Määratluse kohaselt ei juhi isolaator elektrit, välja arvatud see, et ioniseerimist ei ole võimalik tühjendada.
Kui laetud isolaator jääb majanduspartnerluslepingusse, kiirgab see elektrostaatilist välja, põhjustades netolaengu mis tahes lähedal asuvatele objektidele, suurendades seega toote ESD kahjustamise ohtu. Kuigi paljud tootjad püüavad oma majanduspartnerluslepingust isolatsioonimaterjale keelata, on seda meetodit raske rakendada. Isolatsioon on liiga suur osa igapäevaelust vahtpadjast, millel operaator istub mugavalt, millelegi plastkattes.
Ionisaatorite kasutamise tõttu võivad tootjad nõustuda asjaoluga, et mõned isoleermaterjalid ilmuvad nende EPA-s. Kuna ioontootmissüsteem neutraliseerib pidevalt mis tahes laengu kogunemise, mis võib tekkida isolaatoril, on see mõistlik investeering mis tahes ESD programmi jaoks.
Standardsetes elektroonilistes koostudes on kaks ioone tekitavate seadmete põhivormi:
Töölaua tüüp (üks ventilaator)
Õhuliini tüüpi seadmed (ühes õhuliiniüksuses on mitmeid ventilaatoreid)
Samuti on olemas siseruumide ioongeneraatorid, kuid neid kasutatakse peamiselt ruumi keskkonna puhastamiseks.
Valik sõltub kaitstava ala suurusest. Töölaua ionisaator katab ühe tööpinna, samas kui õhuliini ionisaator katab kaks või kolm. Teine eelis on see, et ionisaator võib takistada ka tolmu staatilist kinnitumist tootele, mis võib välimust halvendada.
Kui aga ESD seadmete tõhusust ei testita ega jälgita tavapäraselt, siis ei ole ükski kaitsekava täiuslik. ESD kontrolli ja ionisatsiooni tippeksperdid esitasid näiteid tootjatest, kes kasutasid ebaõnnestunud (ja seega kasutuid) ESD seadmeid ilma riket teadmata.
Selle olukorra vältimiseks pakuvad ESD tarnijad lisaks standardsetele ESD seadmetele ka erinevaid pidevaid monitore, mis automaatselt häiresignaali annavad, kui jõudlus ületab eeskirju. Monitori saab kasutada iseseisva üksusena või ühendada võrku. Automaatseks andmekogumiseks on olemas ka võrgutarkvara, mis kuvab seotud operaatorite ja tööjaamade süsteemi jõudlust reaalajas.
Monitor võib lihtsustada ESD planeerimist, kõrvaldades paljud igapäevased ülesanded, näiteks tagades, et kausivöö on iga päev korralikult mõõdetud, ionisaator on tasakaalustatud ja korralikult hooldatud ning tööpingi maanduspunkt ei ole kahjustatud.
kokkuvõttes
Esimene samm ESD vältimiseks on õigesti hinnata, kuidas väikesed detailid võivad ignoreerimise korral põhjustada korvamatut kahju. Tõhus plaan nõuab mitte ainult tõhusate ESD kaitseseadmete kasutamist, vaid ka rangeid tööprotseduure, et tagada kõigi kohapealsete taimetöötajate käitumine ESD ohutu.
Kuigi paljud tootjad kasutavad automaatseid kausivöö testreid, on sageli näha, et operaatorid läbivad testi või ebaõnnestuvad, sest kausivöö on liiga lahtine. Paljud operaatorid püüavad testi läbida, hoides testijat lihtsalt randme lähedal.
Hea uudis on siiski see, et ESD on välditav. Õigesse seadmetesse investeeritud aega ja kulusid ning ohutusprotseduuride parandamist premeeritakse vastava läbipääsumäära tõstmisega.