Considérations techniques pour commander ESD (bande) à la fabrication de l'électronique

La maîtrise du contrôle d'ESD a toujours été critique à réaliser les rendements élevés de production, et il deviendra bien plus important dans les prochaines années. Tandis que l'industrie a une compréhension solide de la sécurité d'ESD dans des opérations manuelles faisant participer le personnel, il y a matière à amélioration dans des applications automatisées. Pour être efficaces, les programmes de contrôle d'ESD doivent s'assurer que les appareils de manutention automatisés sont capables de manipuler les dispositifs extrêmement sensibles de demain.

Le coût d'ESD

L'ESD effectue la productivité et la fiabilité de produit dans pratiquement chaque aspect d'environnement électronique. En dépit de l'effort a fait au cours de la dernière décennie, ESD coûte toujours aux milliards d'industrie électronique de dollars chaque année. Les experts en matière d'industrie attribuent des 8 environ à 33% de toutes les pertes de produit à provoquer par ESD. Le coût individuel de ces dispositifs eux-mêmes s'étendent de quelques cents pour une diode simple à plusieurs centaines de dollars pour les hybrides complexes. Cependant, les dommages d'ESD affectent plus que juste la perte de dispositifs. Ils affectent des rendements de production, le coût de fabrication, la qualité du produit et la fiabilité, relations de client, et finalement, rentabilité.

Pour les équipements automatisés d'aujourd'hui, des méthodes conventionnelles de contrôle d'ESD doivent être réexaminées et les nouvelles méthodes se sont appliquées. L'équipement automatisé d'assemblée est capable de traiter 4 000 à 20 000 composants par heure. À ces vitesses, l'équipement mal conçu qui est permis de charger des dispositifs peut endommager un grand nombre de composants dans une petite quantité même de temps. Peut-être encore plus important, un événement d'ESD peut consécutivement endommager l'équipement automatisé.

L'ESD produit d'une importante quantité de perturbation électromagnétique (IEM). L'IEM résultant d'un événement d'ESD est souvent assez puissant pour interrompre le fonctionnement de l'équipement de production. L'équipement commandé par des microprocesseurs est particulièrement susceptible pour endommager car ils fonctionnent dans la même plage de fréquence que l'IEM à partir des événements d'ESD. Souvent erroné avec une erreur de logiciel ou un problème dans le système, l'IEM peut poser un grand choix de problèmes de fonctionnement d'équipement, tels que des interruptions, des erreurs de logiciel, l'essai, et des inexactitudes de calibrage aussi bien que les traiter mal. Tous peuvent endommager composant physique significatif et affecter des rendements de production. Les affects de l'IEM tendent à être aléatoires en nature et peuvent affecter l'équipement à travers la salle, mais laissent l'équipement où l'événement d'ESD s'est produit intact. Ceci peut rendre l'emplacement de l'événement d'ESD difficile à placer.

Quel est ESD ?

L'ESD, simplement indiqué, est le transfert rapide d'une charge électrostatique entre deux objets. L'ESD se produit quand deux objets de différents potentiels entrent en contact direct les uns avec les autres. Résultats de remplissage quand électrons de gains de la surface d'un objet à devenir négativement - chargé et un autre objet perd des électrons de sa surface pour devenir franchement - chargés. Le remplissage triboélectrique se produit quand des résultats d'un transfert d'électron de deux objets entrant en contact les uns avec les autres et séparant alors. Un de trois événements est habituellement la cause des dommages d'ESD aux dispositifs : décharge électrostatique directe au dispositif ; décharge électrostatique du dispositif ; ou le champ a induit des décharges. Il y a plusieurs modèles employés pour caractériser comment des dispositifs sont endommagés – le modèle de corps humain (HBM), le modèle de machine (millimètre), le modèle chargé de dispositif (CDM), et l'effet des champs électriques sur des dispositifs. Dans une installation automatisée d'assemblée, les trois derniers modèles ou modes sont la plus grande cause du souci.

Le millimètre de dommages est ce qui se produit quand un composant de machine décharge par un dispositif. L'équipement automatisé d'assemblée emploie un grand choix de méthodes telles que des convoyeurs pour déplacer et guider des dispositifs par l'assemblage. La conception pauvre d'équipement peut faire accumuler les systèmes de transport les frais significatifs qui déchargeront par la suite par les dispositifs.

Les dommages de CDM se produisent quand le dispositif décharge à un autre matériel. Quand une charge s'accumule dans un dispositif, elle absorbera par un conducteur sur le dispositif quand le dispositif est placé en contact avec une surface avec une peu de charge.

L'influence des champs électriques (E-champs), ou l'espace entourant une charge électrique, peut faire polariser un dispositif chargé. La polarisation crée une différence de potentiel, qui peut faire décharger le dispositif à une charge opposée, entraînant deux décharges ou événements d'égalisation.

Identification de l'ESD

Tandis que beaucoup d'attention est dépensée sur empêcher l'ESD provoqué par HBM, les études récentes ont indiqué que moins de 0,10% de tout le dommage aux documents a résulté réellement du personnel sans mise à la terre touchant à produits (ESDS) ESD sensibles.

Les études ont conclu que 99,9% de dommages d'ESD ont provenu des autres modèles, spécifiquement CDM.

Le contrôle d'ESD inclus dans des machines est essentiel mais problématique. Pour commander effectivement l'habillage statique, des événements de millimètre et de CDM ESD doivent être empêchés. La première étape en développant un programme de gestion d'ESD est d'identifier exactement où les événements d'ESD se produisent ou sont susceptibles de se produire. Un bon endroit à commencer est de poser deux questions primaires : d'abord, est l'équipement a correctement fondu ; et en second lieu, manipule-t-il des dispositifs de telle manière qu'ils ne produisent pas de la charge statique au-dessus d'un taux acceptable ? Pour être entièrement préparé pour manipuler des dispositifs de l'avenir, l'équipement devrait être capable de manipuler des composants avec une tolérance d'ESD aussi peu que 50 V. Ce qui suit est une liste ofdocumented des secteurs connus pour charger des dispositifs, augmentant la probabilité d'a

Événement de CDM ESD

Manipulateurs d'IC. Les IC deviennent typiquement fortement chargés pendant qu'ils traversent l'équipement et sont plus tard déchargés comme partie du fonctionnement normal. Selon des études récentes, les manipulateurs d'IC ont causé des pertes considérables de rendement dues à CDM.

Composants de Bande-et-bobine. Des problèmes ont été documentés avec des composants chargeant tandis qu'ils sont sur les bobines.

Paquets de gel. Si les méthodes de contrôle appropriées d'ESD ne sont pas en place, les puces d'IC peuvent devenir fortement chargées pendant qu'elles sont enlevées du revêtement inférieur collant et immédiatement puis déchargées par les bagues les enlevant.

PCBs a monté dans les panneaux en plastique. Les panneaux en plastique régulièrement utilisés pour PCBs de logement peuvent par habitude charger aux niveaux très élevés une fois manipulés, plus tard chargeant le PCBs eux-mêmes. Les assemblées sont plus tard déchargées pendant la manipulation normale d'opérateur.

Prises d'essai. Le fonctionnement normal peut faire charger et puis décharger des prises d'essai dans des dispositifs.

Couvertures en plastique au-dessus des prises d'essai. Les champs des grandes couvertures en plastique exigées pour protéger des opérateurs pendant les essais à haute tension sont souvent assez forts pour endommager les dispositifs à l'essai.

Empêchement de l'habillage d'ESD

En empêchant ou en réduisant des dommages de millimètre, il est critique que l'équipement soit correctement fondu tandis que dans le mouvement. Toutes les pièces d'équipement qui entrent en contact avec les dispositifs sensibles statique doivent avoir un chemin fondant suffisant pour absorber la charge accumulée. Fondre approprié des surfaces conductrices et dispersives empêche l'habillage de la charge statique sur des composants de machine et les élimine comme source des événements de charge-création d'ESD.

Seul fondre, cependant, n'empêchera pas tous les événements de CDM ESD de se produire. Le remplissage composant est un problème beaucoup plus provocant à résoudre, principalement parce que la plupart des composants électroniques contiennent des isolateurs en tant qu'élément de leur conception. Les isolants accumulent naturellement une charge et fondre les matériaux n'enlève pas ou ne réduit pas la charge statique. Quand la charge ne peut pas être enlevée ou évitée, l'ionisation d'air est souvent la méthode la plus efficace de neutraliser la charge sur des isolateurs ou des conducteurs d'isolement. Dans le cas de l'équipement automatisé, des ionizers d'air peuvent être montés à l'intérieur des chambres de processus. La création de mini environnements en enfermant les machines spécifiques et en montant des ionizers à l'intérieur est une autre option.

Outils de mesure d'ESD

Une fois que les contre-mesures d'ESD sont en place, il est important de vérifier qu'ils fonctionnent correctement. La surveillance de processus continue est recommandée au-dessus des audits périodiques du programme d'ESD parce que les contre-mesures d'ESD échoueront souvent. Pour cette raison, si et quand l'échec se produit, il devrait être identifié dès que possible pour empêcher des dommages d'ESD.

Plusieurs méthodes d'essai existent pour valider l'intégrité du chemin moulu aux pièces d'équipement et pour mesurer si les machines chargent des dispositifs. En choisissant les meilleurs instruments de mesure, considérez le niveau sûr de charge être mesuré et choisir un instrument qui peut mesurer dans cette marge. Notez la taille du secteur à mesurer et si l'espacement est fixé entre la surface de l'objet à mesurer et l'instrument.

La charge statique de identification et de mesure à l'intérieur de l'équipement automatisé présente des défis spécifiques. Le problème avec la plupart des méthodes conventionnelles est qu'ils ne sont pas en particulier adaptés à l'équipement automatisé. Les la plupart exigent le contact direct avec l'objet chargé ou exigent du dispositif d'être enlevé de l'objet, imposant la nécessité pour prendre l'équipement off-line pour faire l'essai. Pour éviter le temps de production perdu, les solutions de rechange sont nécessaires pour les frais de mesure à l'intérieur de l'équipement.

Pour mesurer la charge statique sans opération de perturbation d'équipement, les assembleurs peuvent monter des capteurs ou des sondes à l'intérieur de l'équipement ou monter les détecteurs statiques d'événement (SED) sur les dispositifs eux-mêmes. Deux options pour monter des instruments à l'intérieur d'équipement incluent les capteurs statiques et les fieldmeters de voltmètre et électrostatiques électrostatiques spéciaux avec de petites sondes. Les capteurs statiques incorporent les circuits très hauts d'impédance d'entrée et peuvent être montés à l'intérieur de l'équipement automatisé. Ceci leur permet de mesurer le champ produit par une partie chargée pendant qu'il se déplace par le processus. Dans le meilleur des cas, le capteur devrait être monté aussi étroitement à la pièce comme possible. Puisqu'il n'exige pas l'annulation des champs existants, il est idéal pour les frais de mesure sur des pièces se déplaçant par de hautes machines de sortie.

Les voltmètres électrostatiques et les fieldmeters électrostatiques avec de petites sondes offrent une autre option pour surveiller à l'intérieur de l'équipement. Les sondes sont assez petites qu'elles peuvent être placées dans des emplacements critiques pour mesurer la charge sur des composants pendant qu'elles passent par. Cependant, le soin doit être pris en les montant pour s'assurer qu'elles prennent des mesures précises et n'interfère pas le fonctionnement de l'équipement. Plusieurs facteurs peuvent affecter l'exactitude de leurs mesures, y compris l'orientation de la surface chargée en ce qui concerne la sonde aussi bien que la taille, la vitesse et la distance de la pièce de la sonde. SEDs sont les capteurs minuscules assez petits pour s'adapter sur une carte.

Ils sont conçus pour mesurer l'impulsion actuelle dans un événement d'ESD et peuvent être surveillés optiquement pendant qu'ils traversent l'équipement de fonctionnement. SEDs sont idéal pour vérifier si l'équipement produit des niveaux dangereux de statique-charge. Plusieurs différents types sont disponibles, chacun avec les configurations variables. Cependant, beaucoup doivent être enlevés du dispositif et être placés dans l'instrumentation distincte pour s'assurer qu'un événement d'ESD s'est produit réellement.

Cheminement automatisé dans un environnement d'ESD

Si un événement d'ESD se produit, les données ont fourni d'un système de piste de dispositif peuvent aider des monteurs rapidement à identifier les composants endommagés et à contenir l'impact. Dans un modèle de système de piste de dispositif, un lecteur de code à barres est installé à de divers points dans tout le processus de fabrication pour lire les codes barres (ou des 2D codes) appliqués aux dispositifs. Typiquement, les lecteurs de code à barres balayent les codes barres sur le dispositif avant que le dispositif écrive une station et encore après qu'elle sorte. Ceci documente le type de procédure qui a été exécutée, l'équipement pour lequel l'a exécuté et attache un moment/tampon-date quand il s'est produit.

Tandis que l'ESD surveillant des instruments produisait tous les types de données, le lecteur de code à barres fournit le seul lien entre le numéro de série de chaque dispositif et les données a fourni à partir de l'instrument. Par exemple, quand le calibrage d'équipement est dû changé à l'IEM d'un événement d'ESD, les données se sont produites du système de piste de dispositif peuvent aider à identifier spécifiquement que des conseils ont été endommagé après le calibrage de l'équipement ont été changés. Il n'est plus nécessaire de tirer, ferrailler, ou retouchez les sorts entiers en raison des données insignifiantes.

En choisissant un lecteur de code à barres, l'examen consciencieux devrait être fait pour s'assurer qu'il ne présente pas le risque supplémentaire pour des événements d'ESD. Les cartes électronique, les circuits intégrés, et d'autres composants électriquement sensibles emploient typiquement de petits, à haute densité codes barres pour conserver l'espace, le rendant difficile pour que quelques lecteurs balayent d'une distance. Quand le balayage de grande proximité est utilisé, le lecteur de code à barres peut accumuler une charge statique selon s'il est employé sur une surface non-conductrice. Si le lecteur lui-même a accumulé une charge et est introduit dans la grande proximité avec un composant sensible, un événement d'ESD pourrait se produire, potentiellement endommageant le composant. De la fabrication environmentsutilize un contournement en montant le scanner après application d'un pulvérisateur antistatique spécial, qui n'est pas sans son propre risque.

D'abord, le revêtement doit complètement couvrir le domaine pour l'efficacité maximum ; les secteurs découverts demeurent en danger. En outre, les pulvérisateurs antistatiques peuvent porter au fil du temps et exiger le remplacement opportun. Sans mesure précise de la période de l'efficacité d'un pulvérisateur, les sociétés gaspillent non plus l'argent en appliquant trop, ou mettent leurs composants en danger à l'aide de eux dans un environnement non protégé. Comme solution de rechange, les lecteurs de code à barres miniatures sont maintenant disponibles avec un revêtement unique de nickel et des labels résistants d'ESD pour la sécurité maximum d'ESD. Ces unités sont évaluées pour des décharges jusqu'à 8kV et comportent une résistivité extérieure de moins de ² de 10 * de 10-9 Ω/inch.

ESD de évaluation manipulant des capacités

Selon la technologie de l'association d'ESD on s'attend à ce que la feuille de route a libéré en 2005, des niveaux de sensibilité à l'ESD dans des dispositifs laisse tomber si bas, que les monteurs doivent agir rapidement de s'assurer qu'ils pourront manipuler les nouveaux niveaux. Les assembleurs certifiés à l'ANSI/ESD S20.20, la norme d'association d'ESD pour le développement d'un programme de décharge électrostatique, ont déjà effectué une grande partie du travail dans la préparation aux dispositifs sensibles de demain. Pour ces fabricants qui sont incertains des capacités de tension de leur équipement automatisé, la feuille de route d'ESD fournit la direction :

Déterminez les capacités d'ESD-contrôle des processus de manipulation de l'installation.

Assurez que tous les montages ou outillage conducteurs qui entrent en contact des dispositifs sensibles sont fondus.

Assurez-vous que la tension maximum a induit sur des dispositifs est gardée en-dessous de 50 V.

Après les conditions décrites dans S20.20 aidera des directeurs à évaluer les niveaux de sensibilité des composants étant réunis dans leur dextérité et à identifier des questions d'ESD à chaque étape dans le processus, de la réception et de l'inventaire par l'assemblée, l'essai, la reprise et l'expédition. À l'aide des contre-mesures appropriés d'ESD, les directeurs auront les données disponibles à elles pour articuler les capacités de leur dextérité par niveau de tension.

Conclusion

L'industrie électronique du consommateur a connu la croissance phénoménale au cours de ces dernières années. Les analystes industriels ont attribué cette croissance en partie à la convergence des marchés précédemment séparés de la technologie basée sur numérique d'audio, de vidéo et d'information pour créer les appareils électroniques de pointe. En tant que ces dispositifs gagnez rapidement les nouvelles capacités, elles augmentent leur sensibilité d'ESD presque en tant que rapidement. Pour être concurrentiels à la fabrication de l'électronique demain, les équipements doivent travailler vers maîtriser aujourd'hui de contrôle d'ESD.