Cosa devi sapere sui modelli ESD, sulla protezione e sui test

Simulatore ESD
An Simulatore ESD, spesso noto come an Pistola ESD, è un dispositivo portatile utilizzato per valutare la resistenza dei dispositivi a scariche elettrostatiche (ESD). Questi simulatori sono utilizzati nei laboratori specializzati in compatibilità elettromagnetica (EMC). Gli impulsi ESD sono impulsi ad alta tensione prodotti quando due elementi con cariche elettriche opposte entrano in contatto. Possono essere ricreati in un ambiente di prova per garantire che il gadget in prova sia resistente alle scariche di elettricità statica.

Test ESD
Test ESD è richiesto per la maggior parte dei fornitori di componenti automobilistici come parte del test di compatibilità elettromagnetica obbligatorio. È spesso utile automatizzare questi test per eliminare il fattore umano. Test ESD è richiesto per la maggior parte dei fornitori di componenti automobilistici come parte del test di compatibilità elettromagnetica obbligatorio. È spesso utile automatizzare questi test per eliminare il fattore umano.

Tipi di tester IC ESD
Tester logici, tester di memoria e tester analogici sono i tre tipi di tester. Normalmente, il test IC viene eseguito in due fasi: test del wafer (noto anche come smistamento dello stampo o test della sonda) e test del pacchetto (noto anche come test finale) dopo l'imballaggio. Il test del wafer utilizza un probe e una scheda probe, mentre il test del pacchetto impiega un gestore, un socket di test e un tester.

circuiti integrati
I circuiti integrati lineari (CI) come amplificatori operazionali, in-amp e convertitori di dati sono protetti prima di essere inseriti su un circuito stampato. Questa è una condizione fuori circuito. In tale stato, i circuiti integrati sono completamente alla mercé dell'ambiente circostante in termini di eventuali sovratensioni stressanti che potrebbero incontrare. Le scariche elettrostatiche, o ESD come è più comunemente noto, causano la maggior parte dei pericolosi sbalzi di tensione. Questo è un trasferimento di carica elettrostatica singolo, rapido e ad alta corrente causato da uno dei due scenari.

Queste condizioni sono
1. Trasferimento del contatto diretto tra due oggetti con potenziali diversi (a volte chiamato scarica di contatto)
2. Quando due elementi sono in prossimità, generano un forte campo elettrostatico (a volte chiamato scarica d'aria) Le fonti primarie di elettricità statica sono in gran parte isolanti e sono spesso materiali sintetici, come superfici di lavoro in vinile o plastica, scarpe coibentate, sedie in legno rifinito , nastro adesivo, pacco di bolle, saldatori con punte senza messa a terra e così via.

Poiché la loro carica non si diffonde facilmente sulle loro superfici o trasferita ad altri oggetti, i livelli di tensione creati da queste sorgenti possono essere estremamente elevati. L'effetto triboelettrico è la creazione di elettricità statica indotta dallo sfregamento di due sostanze insieme.
• Camminare su un tappeto 1000V – 1500V
• Camminare su un pavimento in vinile 150V – 250V
• Gestione del materiale protetto da coperture in plastica trasparente 400V – 600V
• Movimentazione sacchi in polietilene 1000V – 2000V
• Schiuma poliuretanica versata in un contenitore 1200V – 1500V

Nota: quanto sopra presuppone un'umidità relativa del 60%. Le tensioni possono essere più di dieci volte superiori con bassa umidità relativa (30%).

Le alte tensioni e le correnti di picco elevate di ESD possono distruggere i circuiti integrati. I circuiti analogici di precisione, che spesso hanno correnti di polarizzazione molto basse, sono più vulnerabili ai danni rispetto ai circuiti digitali convenzionali perché le tradizionali architetture di protezione ESD aumentano le perdite di ingresso e quindi non possono essere impiegate.

La manifestazione più comune di danno ESD per l'ingegnere progettista o il tecnico è un guasto catastrofico dell'IC. L'esposizione alle scariche elettrostatiche, d'altra parte, potrebbe causare un aumento delle perdite o il deterioramento di altre caratteristiche. Se un dispositivo non sembra soddisfare uno standard della scheda tecnica durante l'esame, è necessario valutare il danno ESD. Delinea alcuni elementi importanti sui guasti indotti da ESD.

Meccanismi di guasto ESD
• Danni al dielettrico o alla giunzione
• Accumulo di carica superficiale
• Fusibile conduttore ESD

Il danno può causare
• Aumento delle perdite
• Degrado delle prestazioni
• Guasti funzionali dei circuiti integrati

Il danno ESD è spesso cumulativo; ad esempio, ogni "zap" ESD può causare più danni alla giunzione, causando infine il guasto del dispositivo.

Protezione ESD
Comprensione del danno ESD L'imballaggio protettivo viene utilizzato per tutte le apparecchiature sensibili alle scariche elettrostatiche. I circuiti integrati sono generalmente confezionati in schiuma conduttiva o tubi di spedizione antistatici, che vengono successivamente sigillati in un sacchetto di plastica statico dissipativo. La busta sigillata è etichettata con un codice univoco che descrive le corrette istruzioni per la manipolazione.

La presenza di avvisi sull'imballaggio esterno avverte l'utente che sono necessarie pratiche di manipolazione del dispositivo idonee alla protezione ESD. Inoltre, le schede tecniche per i circuiti integrati sensibili alle scariche elettrostatiche di solito includono una dichiarazione in evidenza in tal senso. Tutti i gadget sensibili all'elettricità statica sono confezionati singolarmente in un imballaggio protettivo ed etichettati con le istruzioni per la manipolazione.

Cariche elettrostatiche fino a 4000 V possono facilmente svilupparsi sul corpo umano e sulle apparecchiature di prova e scaricarsi senza essere rilevate. Sebbene l'ADXXX includa circuiti di sicurezza ESD brevettati, l'elettronica soggetta a scariche elettrostatiche ad alta energia può subire danni irreparabili. Per evitare il deterioramento delle prestazioni o la perdita di funzionalità, si raccomandano adeguate protezioni ESD. La protezione è relativamente semplice una volta che i dispositivi sensibili alle scariche elettrostatiche vengono riconosciuti.

Mantenere i circuiti integrati nella loro confezione protettiva originale è ovviamente un primo passo. Lo scarico di fonti ESD potenzialmente pericolose prima che si verifichi un danno IC è una seconda fase. Tali tensioni possono essere scaricate in modo rapido e sicuro utilizzando un'elevata impedenza. Un banco da lavoro con una superficie dissipativa statica è un componente fondamentale per la manipolazione di circuiti integrati a prova di scariche elettrostatiche. Un resistore da 1 M collega la superficie a terra, dissipando qualsiasi carica statica e proteggendo l'utente dai pericoli di scossa elettrica da guasto a terra. Se i piani del banco non sono conduttivi, è necessario installare un tappetino dissipativo statico oltre alla resistenza di scarica.

Ricordare che se un circuito integrato carico viene scaricato attraverso una bassa impedenza, potrebbe fluire una corrente di picco elevata. Questo è esattamente ciò che accade quando un circuito integrato carico entra in contatto con una scheda rivestita in rame con messa a terra. Quando lo stesso circuito integrato carico è posizionato su una superficie ad alta impedenza. La corrente di picco, tuttavia, è insufficiente per distruggere l'apparecchiatura.

Una varietà di strategie di gestione del personale è essenziale per ridurre al minimo i danni legati alle scariche elettrostatiche. Quando si maneggiano componenti elettronici sensibili alle scariche elettrostatiche sulla workstation, si consiglia un cinturino da polso conduttivo. Il cinturino da polso impedisce che operazioni tipiche come la rimozione del nastro dai pacchi causino danni ai circuiti integrati. Ancora una volta, per sicurezza è necessaria una resistenza da 1 M dal cinturino da polso a terra. Quando si assemblano schede PC con circuiti integrati sensibili alle scariche elettrostatiche, tutti i componenti passivi devono essere posizionati e saldati prima dei circuiti integrati. Ciò riduce l'esposizione ESD dell'elettronica sensibile. Naturalmente, il saldatore deve avere una punta collegata a terra.

La protezione ESD per i circuiti integrati richiede il coinvolgimento sia del produttore di circuiti integrati che del cliente. I produttori di circuiti integrati hanno un interesse acquisito nel fornire i loro dispositivi con il miglior livello possibile di protezione ESD. Progettisti di circuiti IC, ingegneri di processo, specialisti del confezionamento e altri sono costantemente alla ricerca di progetti di circuiti, processi e soluzioni di confezionamento nuovi e migliorati in grado di resistere o deviare l'energia ESD.

Una strategia completa di protezione dalle scariche elettrostatiche, d'altro canto, richiede molto di più della semplice incorporazione della protezione dalle scariche elettrostatiche nei circuiti integrati. Gli utenti dei circuiti integrati devono inoltre fornire al proprio personale le conoscenze e la formazione adeguate nelle tecniche di gestione delle scariche elettrostatiche, in modo che la protezione possa essere integrata in tutte le fasi critiche del processo. Delineato come segue.

Dispositivi analogici
• Progettazione e fabbricazione di circuiti
• Creare prodotti con il più alto livello di protezione ESD mantenendo le prestazioni analogiche e digitali essenziali.
• Imballare e spedire
• Il materiale statico dissipativo deve essere imballato. Gli imballaggi devono essere etichettati con un'avvertenza ESD.

Clienti
• Ispezione in arrivo
• Ispezionare su una stazione di lavoro collegata a terra. Ridurre al minimo la manipolazione.
• Controllo dell'inventario
• Conservare nella confezione originale a prova di scariche elettrostatiche. Ridurre al minimo la manipolazione.
• Produzione
• Consegnare all'area di lavoro nell'imballaggio originale a prova di scariche elettrostatiche. Aprire i pacchetti solo sulla workstation collegata a terra. Sottoassiemi di imballo in imballi statici dissipativi.
• Imballare e spedire
• Se necessario, imballare in materiale statico dissipativo. La sostituzione o le schede opzionali possono richiedere un'attenzione speciale.

La protezione ESD richiede una partnership tra ADI e l'utente finale, compreso il controllo nei punti chiave. Quando si esegue il breadboard e si valutano gli IC, è necessario prestare estrema attenzione. Poiché le conseguenze del danno ESD possono essere cumulative, l'uso improprio persistente di un dispositivo può portare a guasti. L'inserimento e la rimozione di circuiti integrati dalle prese di test, la memorizzazione dei dispositivi per la valutazione e l'aggiunta e la rimozione di componenti esterni dalla breadboard dovrebbero essere tutti eseguiti tenendo conto delle corrette salvaguardie ESD. Se un dispositivo si guasta durante lo sviluppo di un sistema prototipo, la causa potrebbe essere lo stress ESD ripetitivo.

La parola chiave da ricordare rispetto all'ESD è prevenzione. Il danno ESD non può essere annullato, né i suoi effetti possono essere compensati.

Modelli e test di circuiti integrati ESD
Alcune applicazioni sono più suscettibili alle scariche elettrostatiche rispetto ad altre. I circuiti integrati situati su una scheda PC circondati da altri circuiti sono molto meno sensibili ai danni ESD rispetto ai circuiti che devono interfacciarsi con altre schede PC o con il mondo esterno. Questi circuiti integrati in genere non sono specificati o garantiti per soddisfare alcun criterio ESD specifico (ad eccezione dei dispositivi classificati). I circuiti integrati della porta di interfaccia RS-232 su un computer sono un buon esempio di interfaccia sensibile alle scariche elettrostatiche poiché sono facilmente esposti ad alte tensioni.

Le tecniche di prova e le restrizioni devono essere stabilite per garantire le prestazioni ESD per tali dispositivi. Per valutare la vulnerabilità dei dispositivi all'ESD, sono state stabilite una pletora di forme d'onda di test e requisiti. Il modello del corpo umano (HBM), il modello della macchina (MM) e il modello del dispositivo caricato sono le tre forme d'onda più importanti attualmente in uso per i dispositivi a semiconduttore o discreti (CDM).

Poiché ciascuno di questi modelli descrive un evento ESD fondamentalmente diverso, c'è poca coerenza tra i risultati del test per questi modelli. Dal 1996, tutte le apparecchiature elettroniche consegnate nella o all'interno della Comunità Europea devono soddisfare le norme di compatibilità elettromeccanica (EMC) stabilite nella normativa IEC1000-4-x.

Va notato che ciò non si applica ai singoli circuiti integrati, ma piuttosto all'intero prodotto. Questi standard, così come le tecniche di prova, sono definiti nelle diverse specifiche IEC1000. La norma IEC1000-4-2 richiede che i test di conformità vengano eseguiti utilizzando uno dei due metodi di accoppiamento: scarica a contatto o scarica a traferro. Per la scarica dei contatti è necessario un collegamento diretto all'unità in prova.

La scarica Airgap impiega una tensione di prova maggiore ma evita il contatto diretto con l'unità in prova. La pistola a scarica viene avanzata verso l'attrezzatura da testare, creando un arco attraverso il traferro, da cui la frase scarica d'aria. L'umidità, la temperatura, la pressione barometrica, la distanza e la velocità di chiusura della pistola a scarica hanno tutti un impatto su questa procedura. Sebbene meno realistico, il metodo della scarica a contatto è più ripetibile e sta guadagnando favore rispetto al metodo del traferro.

Generatore ESD
Il generatore di test imita le scariche elettrostatiche secondo IEC / EN 61000-4-2. Per i test di laboratorio, affidati all'Equipment Under Test (EUT) e alla configurazione del test. La norma IEC specifica due metodi di prova:

1. Scarico dell'aria il generatore di prova deve essere riposizionato nell'EUT in questo modo. La scarica ad alta tensione è nell'aria. La tensione di prova può essere regolata fino a 30kV. Il tempo di salita molto breve di ogni singolo impulso genera un ampio spettro RF e interferenze.
2. Scarica per contatto L'EUT è attaccato all'elettrodo di scarica con una punta acuminata. Un relè del vuoto funge da interruttore di scarico.

FAQ
Che cos'è un tester ESD?
Il test di compatibilità elettromagnetica è noto come Test ESD (prova EMC). Test ESD replica numerosi effetti elettrostatici che le apparecchiature possono incontrare durante il trasporto o durante il funzionamento. Un test di scarica elettrostatica esamina se l'area e le procedure di protezione ESD di un prodotto sono rispettate.

Che cos'è la scarica elettrostatica in IC?
Un oggetto carico che tocca un circuito integrato, un circuito integrato carico che colpisce una superficie collegata a terra, una macchina carica che tocca un circuito integrato o un campo elettrostatico che crea una tensione sufficientemente forte da rompere un dielettrico può causare ESD.

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I nostri prodotti principali sono Goniofotometro, Sfera Integrativa, Spettroradiometro, Generatore di sovratensioni, Pistole simulatore ESD, Ricevitore EMI, Apparecchiatura di collaudo EMC, Tester di sicurezza elettrica, Camera ambientale, Camera Temperatura, Camera climatica, Camera Termale, Test di nebbia salina, Camera di prova della polvere, Test impermeabile, Prova RoHS (EDXRF), Test del filo incandescente ed Test della fiamma dell'ago.

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