ESD - Descarga Eletrosttica

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Introduo

Definio

Gerao

Efeitos

Controle

Concluso

Revista

ESD - Descarga EletrostticaIntroduoA Positivo Informtica fabrica e utiliza componentes eletrnicos, portanto implementamos um programa de preveno contra ESD baseado nos padres industriais internacionais para garantir que seus produtos sejam entregues aos clientes com a mais alta confiabilidade. Com este material, queremos compartilhar o que aprendemos sobre controle de ESD. Com estas informaes, voc pode implementar prticas preventivas similares em seus laboratrios. Como resultado, ocorrncias de ESD podero ser minimizadas. O objetivo mostrar a importncia que deve ser dada sobre problemas ocasionados pelas descargas eletrostticas; alertar e orientar as equipes tcnicas sobre a importncia do controle, descrever os mecanismos, as influncias e as sensibilidades de alguns componentes quando submetidos a essas descargas, bem como sugerir alguns procedimentos e meios de proteo.

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Definio de ESDESD (Electrostatic Discharge) ou Descarga Eletrosttica a sbita e rpida transferncia de carga eltrica de um objeto para outro com diferentes potenciais eletrostticos. Essa descarga tambm pode ocorrer quando os corpos esto muito prximos ou quando esto em contato direto. Usualmente o fenmeno visto na natureza em forma de raios ou quando estamos potencialmente carregados, essa eletricidade esttica descarregada quando tocamos em algum objeto metlico, como a maaneta de uma porta. Cargas eletrostticas nos rodeiam a todo o momento, mas na indstria de eletrnicos cargas eletrostticas so tipicamente geradas por pessoal sem proteo individual e materiais que produzem cargas que tm contato direto ou que estejam prximos a componentes sensveis a ESD. Componentes eletrnicos so muito sensveis s descargas eltricas. Um chip CMOS, por exemplo, pode ser afetado com uma descarga eletrosttica de 250 volts. Uma pessoa caminhando num carpete, dependendo da taxa de umidade do ar, pode acumular mais de 1.500 volts.

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Gerao de ESDA descarga eletrosttica pode ser gerada essencialmente por trs meios: Frico entre duas superfcies (triboeletrificao); Transferncia de carga de um material isolante a um material condutor pelo contato direto ou induo; A aproximao de dois materiais com potenciais diferentes. A quantidade de carga acumulada por gerao triboeltrica afetada, principalmente, pela rea de contato, velocidade da universitario.educacional.com.br/dados/materialapoio/107670001/6909611/ESD/ESD/index.html 1/8

separao e umidade relativa. A srie triboeltrica (simplificada), mostrada na tabela ao lado, utilizada para determinao da tendncia de um material em acumular cargas positivas ou negativas. O nvel de umidade relativa do ar no ambiente de trabalho tambm interfere nas tenses eletrostticas. Ambientes com baixos nveis de umidade produzem maiores tenses que ambientes com baixos nveis, j que menores cargas so conduzidas na umidade do ar e nos materiais em ambientes com alta umidade. Veja alguns exemplos:

Exemplo 1 Potencial eletrosttico (Volts) Meios de gerao da esttica Caminhar sobre carpete Caminhar sobre piso de vinil Envelope de vinil com manual de instrues Tcnico na bancada Pegar um saco de polietileno Levanta-se de uma cadeira com espuma de poliuretano 10 a 20% umidade relativa 35.000 12.000 7.000 6.000 20.000 18.000 65 a 90% umidade relativa 1.500 250 600 100 1.200 1.500

Exemplo 2

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Efeitos da ESDOs efeitos da ESD sobre componentes eletrnicos so invariavelmente destrutivos. Aps uma descarga eletrosttica, o componente pode apresentar falha total, degradao de desempenho, reduo da expectativa de vida ou operao errtica. A imagem ao lado mostra um trecho do interior de um microchip, ampliado por microscpio, danificado aps o simples toque do usurio. O prejuzo de ESD para componentes eletrnicos podem tomar a forma de falhas passivas ou falhas catastrficas. Falha passiva a descarga no potencialmente alta para danificar o equipamento, mas suficiente para causar falhas no sistema, panes, travamentos, falta de desempenho. Falha catastrfica direcional quando o componente danificado no momento da descarga e a falha identificada no teste. Falha catastrfica oculta quando a falha no chega a danificar o componente no momento da descarga, continuando a funcionar por um tempo. Geralmente a falha total ocorre quando o equipamento j est em uso com o cliente. Figura 1 - OSD Danificada

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ControleO modo bsico de proteo contra ESD conseguido atravs da combinao de mtodos de preveno do acmulo de cargas e mecanismos de remoo de cargas existentes. Para minimizar os problemas com eletricidade esttica, podemos citar 4 regras bsicas de proteo: 1. Estaes de trabalho (local de trabalho, bancada, ambiente e preveno pessoal); 2. Transporte e armazenamento; 3. Ensaios peridicos; 4. Fornecedores.

Regra 1 - Estaes de Trabalho e ambienteA primeira regra manter as estaes de trabalho protegidas, onde os componentes sensveis s podem ser manuseados nesta rea. Para tal proteo, podem ser utilizados dispositivos como pulseiras e calcanheiras dissipativas, ionizadores, superfcies dissipativas, como mantas, tapetes ou pisos com tratamento dissipativo e controle da umidade relativa do ar. Os pisos dissipativos so eficientes no sentido de minimizarem a gerao de cargas estticas, atravs do deslocamento pela sala de pessoas ou carrinhos de transporte de materiais. Os ionizadores so equipamentos que lanam ons negativos e positivos no ambiente, de forma a neutralizar as cargas acumuladas nos objetos sob sua rea de proteo, podendo ser de pequeno volume de vazo para uso em bancadas ou de grande volume, este adequado para salas limpas.

Importncia do AterramentoLevando em considerao que cargas eltricas no podem ser destrudas ou eliminadas, devemos ter em mente que a nica forma de controle ser o seu desvio para a terra, que constitui um depsito infinito de cargas. Todo o processo de ESD necessitar de um bom sistema de aterramento, onde estaro conectados todos os dispositivos de proteo, como mantas, tapetes e piso dissipativo, pulseiras e calcanheiras, equipamentos eletrnicos, estaes de solda etc. A qualidade do sistema de terra e sua eficincia so fundamentais para a implementao de qualquer programa de controle de ESD realmente funcional. Todas as reas contendo componentes sensveis devem ser consideradas para instalao de piso dissipativo ou universitario.educacional.com.br/dados/materialapoio/107670001/6909611/ESD/ESD/index.html 3/8

condutivo. Cuidados especiais na manuteno e limpeza do piso tratado contra ESD essencial para a durao til do piso siga instrues dos fornecedores quanto aos procedimentos de limpeza. Cera ESD pode ser considerada e utilizada com bons resultados em pisos no tratados para ESD, o lado negativo deste mtodo que requer reaplicaes peridicas.

Controlando a rea de trabalhoNas bancadas de trabalho existem diversos itens que devem ser verificados quando da implementao de um controle ESD. O primeiro item a superfcie da mesa. A preocupao deve ser com a sua capacidade de acumular cargas assim como sua capacidade de drenas cargas dos objetos colocados sobre sua superfcie. O acmulo de cargas deve ser o mnimo e sua capacidade de drenar cargas deve ser eficiente e segura. Os materiais usados para controle de ESD normalmente so classificados como condutivos, dissipativos e antiestticos. A unidade ohm/quadrado A unidade utilizada para definir a resistividade superficial de um material homogneo o ohm/quadrado (/quadrado). Essa medida tomada se utilizando uma amostra do material com formato quadrado e aplicando-se eletrodos em lados opostos desse quadrado. Os eletrodos devem ficar em contato com toda a extenso do lado. A medida a mesma para qualquer tamanho de quadrado. As superfcies dissipativas so as ideais, por apresentarem uma resistividade entre 105 e 109 ohms/quadrado (ver quadro ao lado). Materiais condutivos no devem ser utilizados porque podem danificar os componentes eletrnicos por formao e correntes muito altas devido s descargas muito rpidas e os antiestticos porque a descarga lenta. Existem divergncias quanto ao uso dessas classificaes e o termo genrico antiesttico tem sido usado cada vez mais frequentemente. O uso da expresso pulseira antiesttica, por exemplo, para se referir pulseira com propriedade dissipativa. Um segundo item que deve ser verificado so as caixas de armazenagem colocadas junto s mesas. Normalmente, as caixas so confeccionadas em material plstico devido a sua facilidade de fabricao e baixo custo. As mesmas consideraes feitas em relao superfcie da mesa devem ser aplicadas s caixas. Novamente as dissipativas devem ser as preferidas. Todos os materiais e ferramentas utilizadas na rea de trabalho devem ser analisados em relao gerao de ESD. Por exemplo, o cabo de uma chave de fenda em plstico no condutivo poder atingir um nvel de 1700 volts. Escovas para limpeza so artigos que devero ser escolhidos com muito cuidado, visto que sua utilizao implica em forte gerao de cargas. Escolha as especialmente preparadas para minimizar o risco de ESD. Normalmente, as melhores utilizam plos de animais.

Controlando as cargas do corpo humanoA pele de um tcnico ou operador deve ser sempre aterrada, mas em conformidade com os requisitos de proteo pessoal.

A soluo mais eficiente para esse problema a utilizao de pulseiras especiais de aterramento adequadas para a classe de sensibilidade ESD do componente a ser manipulado. Essas pulseiras conectam a pele com o terra atravs de um resistor de 1 Mohm, garantindo que o escoamento das cargas acumuladas no atinja correntes excessivas e, ao mesmo tempo, evitando os riscos de choques eltricos. Outra medida que pode ser tomada o uso, por todo o pessoal com acesso r