静電気防止技術
静電気放電(ESD、静電放電)を効果的に戦い、防ぐためには、適切な機器を正しい方法で使用する必要があります。一連の強力な閉ループESD防止、監視およびイオン化装置のおかげで、ESDはプロセス制御の問題とみなすことができます。
静電気放電(ESD)は、電子アセンブリにおける回路基板および部品損傷の身近で過小評価された原因です。それはどんなに大きくても小さくても、すべてのメーカーに影響を与えます。多くの人々は、ESDの安全な環境で製品を生産していると考えていますが、実際、ESD関連の損害は世界のエレクトロニクス製造業界に年間数十億ドルのコストがかかります。
ESDとは正確に何ですか?静電放電(ESD)は、静電(固定)された電荷(電子の不足または余剰)との間の放電(電子の電流)と定義されます。充電は2つの条件の下で安定しています:
プラスチック製のハンドルを持つ金属製のドライバーなど、導電性だが電気的に絶縁された物体に「沈む」とき。
絶縁面(プラスチックなど)に存在し、その上に流れることができない場合。
しかし、電荷が十分に高い電位を有する電気絶縁導体(スクリュードライバー)が逆電位の集積回路(IC)に近い場合、電荷が「交差」し、静電放電(ESD)を引き起こす。
ESDは非常に高い強度で非常に速く発生し、通常は半導体チップの内部回路を溶融するのに十分な熱を発生させ、電子顕微鏡の下で吹き出された小さな弾丸の穴のように見え、即時かつ不可逆的な損傷を引き起こします。
さらに深刻なのは、この危険は非常に悪い時間の10分の1に過ぎず、*後にテストされたコンポーネント全体が失敗する原因となるということです。他の90%の場合、ESD損傷は部分的な劣化を引き起こすだけで、損傷したコンポーネントは*post-testに目立たなかった状態で合格し、顧客に出荷された後に早期にフィールド障害が発生します。結果は、*風評被害、製造上の欠陥を修正する*価格を支払うメーカーのための場所です。
しかし、ESDの制御における主な難点は、ESDが見えないことですが、電子部品に損傷を与える可能性があります。可聴の「ダニ」放電を生成するには、約2000ボルトの比較的大きな電荷を蓄積する必要があり、3000ボルトで小さな感電を感じることができ、5000ボルトで火花を見ることができます。
例えば、相補的な金属酸化物半導体(CMOS、相補的な金属酸化物半導体)や電気プログラマブル読み取り専用メモリ(EPROM、電気全てプログラム可能な読み取り専用メモリ)などの一般的なコンポーネントは、それぞれ250ボルトと100ボルトのESD電位差の影響を受ける可能性があります。Pentium プロセッサを含む破壊、そしてより敏感な現代のコンポーネントは、5ボルトの限り破壊することができます。
問題は、被害を引き起こす日々の活動によって複雑化しています。たとえば、ビニール工場の床を横切って歩くと、床面と靴の間に摩擦が生じます。その結果、純粋に充電されたオブジェクトは、局所空気の相対湿度に応じて、3〜2000ボルトの電荷を蓄積する。
ステージ上の労働者の自然な動きによって引き起こされる摩擦でさえ、400〜6000ボルトを生成することができます。作業者がフォームボックスまたはバブルバッグにPCBを開梱または梱包するプロセス中に絶縁体を処理した場合、作業者の体の表面に蓄積された純電荷は約26,000ボルトに達する可能性があります。
したがって、ESDの危険の主な原因として、静電保護地域(EPA、静電保護領域)に入る全ての作業者は、電荷の蓄積を防ぐために接地する必要があり、ESDが発生するのを防ぐためにすべてを同じ電位に維持するために、すべての表面を接地する必要があります。
ESDを防ぐために使用される主な製品は、カールコーデュロイと散逸面または寝具の両方を適切に接地しなければならないリストバンドです。散逸性の履物やヒールストラップ、適切な衣類などの追加の援助は、静電保護地域(EPA)に移動する際に、人員が正味料金を蓄積して維持するのを防ぐために設計されています。
組み立て中および組み立て後、PCBはESDが内部および外部輸送を妨げる必要があります。シールドバッグ、出荷箱、移動可能なカートなど、この分野で使用できる多くの回路基板包装製品があります。上記装置を正しく使用すればESD関連の問題の90%を防ぐことができますが、最後の10%に到達するためには、別の種類の保護が必要です:イオン化。
静電荷を発生する組立機器や表面を中和する最も効果的な方法は、絶縁材料に蓄積された電荷を中和するために、作業領域上のイオン化空気の流れを吹き飛ばすイオン化された装置を使用することです。
一般的な誤りは、ボウルベルトがワークステーションで着用されているため、ポリスチレンカップや段ボール箱などの領域の絶縁体が安全に消散されることです。絶縁体は、イオン化を通じて放電することができないことを除いて、電気を伝導しません。
電荷を帯びた絶縁体がEPAに残っている場合、静電場が放射され、近くの物体に正味の充電が生じ、製品へのESD損傷のリスクが高まります。多くのメーカーはEPAからの絶縁材料を禁止しようとしますが、この方法を実装することは困難です。断熱材は、オペレータが快適に座っているフォームクッションから、プラスチックカバーの何かに、日常生活のあまりにも多くの部分です。
イオン化機の使用により、製造業者は、いくつかの絶縁材料がEPAに現れるという事実を受け入れることができます。イオン生成システムは絶縁体で発生する可能性のある電荷蓄積を継続的に中和するため、ESDプログラムに対する合理的な投資です。
標準的な電子アセンブリには、イオン生成装置の 2 つの基本的な形式があります。
デスクトップタイプ(シングルファン)
オーバーヘッドタイプの機器(単一のオーバーヘッドユニットでは、一連のファンがあります)
室内イオン発生器もありますが、主に室内の清掃に使用されています。
選択の選択は、保護される領域のサイズによって異なります。デスクトップイオナイザーは単一の作業面をカバーし、オーバーヘッドイオナイザーは2つまたは3つをカバーします。もう一つの利点は、イオナイザーがまた、外観を低下させる可能性があり、静的に製品に付着からほこりを防ぐことができます。
しかし、ESD機器の有効性の通常のテストと監視がない場合、保護計画は完璧ではありません。トップESD制御とイオン化の専門家は、故障を知らずに故障した(したがって役に立たない)ESD機器を使用したメーカーの例を報告しました。
このような状況を防ぐために、ESDサプライヤーは、標準のESD機器に加えて、性能が規制を超えた場合に自動的にアラームを発する様々な一定のモニタを提供します。モニタは、独立したユニットとして使用することも、ネットワーク内で接続することもできます。また、関連するオペレータやワークステーションのシステムパフォーマンスをリアルタイムで表示する自動データ収集用のネットワークソフトウェアもあります。
このモニターは、ボウルベルトを毎日適切に測定し、イオナイザーのバランスをとり、適切に維持し、ワークベンチの接地点が破損しないようにするなど、日々の作業を排除することでESDのプランニングを簡素化できます。
結論として
ESD を防ぐ最初のステップは、無視した場合に、小さな細部が回復不能な損傷を引き起こす可能性を正しく評価することです。効果的な計画では、効果的なESD保護装置の使用だけでなく、地上のすべてのプラント要員の行動がESD安全であることを保証するための厳格な運用手順が必要です。
多くのメーカーは自動ボウルベルトテスターを使用していますが、ボウルベルトが緩すぎるため、オペレータがテストに合格するか失敗することがよく見られます。多くのオペレータは、テスターを手首の近くに持つだけでテストに合格しようとします。
しかし、良いニュースはESDが回避可能であるということです。適切な機器に投資された時間とコストと安全手順の改善は、合格率の対応する増加で報われます。