ESD (электростатический разряд)

Электростатический заряд возникает в результате трения, контакта и процессов маршрутизации. Такие материалы, как пластики, текстиль или металлы, накапливают электрические заряды, которые внезапно разряжаются при прикосновении или приближении. Этот процесс особенно важен для электроники, поскольку даже самые незначительные напряжения могут разрушить чувствительные компоненты.

Последствиями этого часто являются необратимые повреждения электрических, электронных и оптоэлектронных компонентов. Печатные платы (PCB), оснащенные такими компонентами, как полевые транзисторы на основе окиси металла и полупроводников (MOSFET) или биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), особенно восприимчивы. В зоне риска также находятся микросхемы (интегральные схемы) и подложки, используемые в полупроводниковой промышленности и при изготовлении электроники. Быстрое выравнивание потенциалов вызывает высокое электрическое напряжение, которое может привести к неисправимым дефектам в собранных печатных платах и их чувствительных отдельных компонентах.

Электрическая проводимость материалов

Для эффективной защиты от электростатического разряда электронных компонентов, например, при перемещении, центральную роль играет электропроводность используемых материалов. Поскольку эти материалы находятся в прямом контакте с заготовкой, они должны обеспечивать контролируемый и безопасный разряд электростатических зарядов.

Электрическая проводимость описывает способность материала безопасно отводить заряды через его удельное сопротивление. В зависимости от величины сопротивления это происходит либо очень быстро - как в случае с проводящими материалами, - либо с задержкой и управлением, как в случае с диссипативными материалами. Решающим фактором здесь всегда является удельное сопротивление, которое определяет, с какой скоростью и каким образом происходит безопасный разряд заряда.

Диапазоны сопротивления при защите от электростатического разряда

В зависимости от класса материала существуют различные диапазоны удельного сопротивления:

• Токопроводящие пластики обычно имеют удельное сопротивление¹⁰³ и¹⁰⁵ Ом и позволяют очень быстро разрядить заряд.
• Диссипативные материалы находятся в диапазоне от¹⁰⁶ до¹⁰⁹ Ом и обеспечивают управление разрядом без повреждений. Материалы NBR-ESD и HT1-ESD, используемые компанией Schmalz, точно попадают в этот диапазон и обеспечивают безопасное рассеивание напряжения на заготовке.
• Антистатические материалы показывают значительно более высокие значения между¹⁰¹⁰ и¹⁰¹² Ω и работают в основном против накопления заряда без сильного рассеивания заряда.

Метод испытания на проводимость

Измерение "точка-земля" является одним из конкретных способов проверки емкости разряда с учетом удельного сопротивления. На основе этого измерения можно определить, в каком горизонтальном диапазоне находится сопротивление всей системы. С помощью специальных измерителей сопротивления можно определить сопротивление разряда между точкой измерения (1) и точкой заземления системы (потенциал земли) (2).

Подходящие материалы часто маркируются символом защиты от электростатического разряда для лучшего выравнивания. Этот символ указывает на то, что продукт подходит для защиты от электростатического разряда и надежно защищает другие компоненты от электростатического разряда.

Чтобы обеспечивать защиту от электростатического разряда не только на уровне материалов и процедур испытаний, но и последовательно реализовывать ее в практической рабочей среде, необходимы четко определенные площади с согласованными мерами.

Зона защиты от электростатического разряда, или сокращенно EPA (Electrostatic Protected Area), - это специальный рабочий диапазон, в котором все материалы, инструменты и оборудование имеют конструкцию, обеспечивающую электрический разряд. Это включает в себя диссипативные полы, системы заземления, одежду и упаковку, соответствующие требованиям ESD. Цель - предотвращение и контролируемый разряд электростатических зарядов, чтобы обеспечить надежную защиту чувствительных компонентов, таких как печатные платы, полупроводники или оптоэлектронные компоненты.

Защита от электростатического разряда крайне важна для электроники. Чувствительные печатные платы, содержащие такие компоненты, как MOSFET и IGBT, очень уязвимы к электростатическому разряду и требуют надежной защиты при любых перемещениях.