Grado Superior

Especial 20/02/09: Protecciones electrostáticas ESD

Carlos MARIN

¿Qué significa ESD?

ESD

Electro

Static

Discharge

Fenómenos ESD

Tocar la manilla o el pomo de una puerta después de haber andado o bajar del coche

Destellos al quitarse la ropa de tejido acrílico

Ruidos añadidos a ese destello

Atracción del cabello al acercarse a la pantalla del televisor

Peinarse y que el cabello aumente de volumen

Etc.

¿qué está ocurriendo?

La carga eléctrica

Propiedad intrínseca de algunas partículas sub-atómicasque se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas.

La carga eléctrica

Un cuerpo no electrizado posee el mismo número de electrones que de protones. Cuando se frotan dos cuerpos hay una transferencia de electrones de uno hacia otro y el cuerpo que presenta exceso de electrones queda cargado negativamente, mientras que el que los perdió presenta un exceso de protones provocando la existencia de carga eléctrica positiva.

La teoría atómica moderna afirma que toda materia está constituida, básicamente, por partículas: protones, electrones y neutrones. Los primeros poseen carga positiva (el tipo de carga con que se electrifica el vidrio), los segundos, carga negativa (el tipo de carga con que se electrifica la ebonita) y los neutrones carecen de carga eléctrica.

La carga eléctrica

Y ¿a qué se le llama ESTATICA?

Cargas eléctricas en reposo

ELECTRIZACION

Efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.

Formas de producir estática

Por contactocontacto :

Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro previamente cargado

Formas de producir estática

Por separación entre 2 materialesseparación entre 2 materiales :

Al separar dos materiales eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones) que están pegados, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa

Formas de producir estática

Por frotamiento o fricciónfrotamiento o fricción :

Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa Si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda Si se frota un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño.

Formas de producir estática

Por inducción electromagnéticainducción electromagnética :

Proceso de carga de un objeto sin contacto directoUn cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutroComo resultado de esta interacción, la distribución inicial se altera: el cuerpo electrizado provoca el desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro

Formas de producir estática

Por inducción electromagnéticainducción electromagnética :

Formas de producir estática

Por tanto, se genera estática:• Al pasar una cinta transportadora o correa por una polea• Al pasar una banda de papel o tela entre rodillos• En el trasvase de líquidos no conductores a través de tuberías u otras conducciones • Al caer el chorro de liquido libre• Al ser un liquido pulverizado a traves del aire• Cuando el aire u otros gases burbujean a través de otros líquidos• Cuando líquidos inflamables y combustibles son mezclados, vertidos, bombeados, filtrados o agitados• Cuando un gas lleva partículas sólidas o líquidas y está en movimiento

Formas de producir estática

• Al caminar sobre determinados suelos• Con el roce de determinadas ropas con nuestra piel• Al trabajar en un puesto de trabajo y movernos haciendo nuestras operaciones• Al tomar una bolsa de plastico• Al introducir algo dentro de una bolsa de plástico• Al estar junto a una máquina, un movil, una radio, etc.• Etc.

globo

Voltajes típicos de electricidad estática

Caminar sobre alfombra Caminar sobre un suelo vinilo Trabajar en una mesa o puesto

1500-35000 v 250-12000 v 700-6000 v

Embolsar

600-7000 v

Se nota

1000 vSe oye

2000 vSe ve

3000 v

Voltajes típicos de electricidad estática

Descarga ESD

Tipos de materiales

Conductores:Conductores: Transfieren electrones entre átomos y tienen electrones libres. El efecto de la transferencia de electrones es la descarga eléctrica. Ejemplo: metales, carbón. Sudor humano, agua salada, …

Tipos de materiales

Disipativos:Disipativos: Debido a su resistividad la transferencia de electrones se realiza “lentamente”. Ejemplo: materiales especiales con aditivos conductores.

Tipos de materiales

Aislantes:Aislantes: No transfieren electrones. No se descargan por sí solos. Ejemplo: vidrio, aire, plásticos, etc.

Efectos de las descargas ESD en la industria electrónica

DAÑOS en Componentes electrónicos

DAÑOS en tecnología

CMOS

DAÑOS en resistencias y

condensadores

Tipos de daños

SUAVES

CATASTROFICOS

Perjudican al equipo electrónico

Se producen efectos transitorios que se solucionan mediante reset

en un sistema con procesador

Suponen el 90% del total

Daños catastróficos

DAÑO DIRECTO

Destrucción del componente

AVERIAAVERIA

10%

Daños catastróficos

DAÑO LATENTE Daño ligero; el componente pasa las pruebas pero

habrá averías seguras en vida en

servicio

AVERIA en el AVERIA en el CLIENTECLIENTE

90%

Daños causados por ESD

Daños causados por ESD

Reglas para protección ESD

1. PREVENCION1. PREVENCION

Ser consciente de la existencia del problema

Actuar en consecuencia

2. NEUTRALIZACION DE CARGAS2. NEUTRALIZACION DE CARGAS

Usar ionizadores

Reglas para protección ESD

3. AISLAMIENTO DE CARGAS3. AISLAMIENTO DE CARGAS

Para evitar interacciones

Sobre todo en transporte y almacenaje

4. CONEXIÓN A MASA4. CONEXIÓN A MASA

Personas y puestos de trabajo

Reglas para protección ESD: Prevención

• Áreas de trabajo limpias y ordenadas

• Coger componentes por la parte de plástico o silicio

• No tocar los terminales metálicos

• Comprobar los dispositivos de conexión a masa

• No poner en contacto con ropa o cabello

• Nunca entrar en un área ESD sin tomar las precauciones necesarias

Reglas para protección ESD: Neutralización

Reglas para protección ESD: Aislamiento

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

• VESTUARIO ADECUADO

• CALZADO ADECUADO

• PULSERAS ESD

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Aislamiento (personas)

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Conexión a masa de personas

Reglas para protección ESD: Pulsera

Reglas para protección ESD: Conexión a masa del puesto de trabajo

• Todas las conexiones a un punto común

• Colocación de tapetes sobremesa conectados a un punto común

• Estanterías, contenedores, sillas, herramientas, …

• Productos de limpieza y accesorios adecuados

Reglas para protección ESD: Puesto de trabajo

Reglas para protección ESD: Puesto de trabajo

Reglas para protección ESD: Asistencia técnica

Reglas para protección ESD: Asistencia técnica

Reglas para protección ESD: Transporte y almacenamiento de material

Reglas para protección ESD: Transporte y almacenamiento de material

Símbolos ESD

Ejemplo de zona protegida contra ESD

El objetivo

Billones de dólares son gastados cada año en intentar evitar averías ocasionadas por eventos ESD

Millones de dólares en PCB´s dañadas a causa de eventos ESD salen a flote en los mercados internacionales

El objetivo

Riesgo en otras industrias

Riesgo en otras industrias

Riesgo en otras industrias