El significado de ESD
ESD significa "descarga electrostática", que es la abreviatura del inglés: Descarga electrostática
Introducción al conocimiento de ESD
La electricidad estática es un objetivo Es un Fenómeno natural que se produce de muchas formas, como contacto, fricción, etc. Las características de la electricidad estática son alto voltaje, batería baja, corriente pequeña y tiempo de acción corto.
Los propios movimientos del cuerpo humano o factores como el contacto, separación, fricción o inducción con otros objetos pueden generar miles o incluso decenas de miles de voltios de electricidad estática.
La electricidad estática causa graves daños en muchos campos. La triboelectricidad y los clásicos del cuerpo humano son dos grandes peligros en la industria electrónica.
Las principales medidas de protección electrostática durante el proceso productivo son la fuga electrostática, la disipación, la neutralización, la humidificación, el blindaje y la conexión a tierra.
El sistema de protección electrostática del cuerpo humano se compone principalmente de muñequeras antiestáticas, tobilleras, ropa de trabajo, zapatos y calcetines, gorros, guantes o dedales, etc. Tiene las funciones de fuga de electricidad estática, neutralización y blindaje.
Los trabajos de protección electrostática son un proyecto sistemático a largo plazo. Los errores u omisiones en cualquier eslabón conducirán al fracaso de los trabajos de protección electrostática.
Peligros de la electricidad estática:
Se puede decir que la electricidad estática está en todas partes de nuestra vida diaria. Nuestros cuerpos y nuestro entorno transportan voltajes electrostáticos muy altos, que van desde varios miles de voltios hasta incluso decenas. de miles de voltios. Puede que no te des cuenta en momentos normales, pero la electricidad estática generada por una persona que camina sobre una alfombra de fibra química es de aproximadamente 35.000 voltios, y al leer un manual de plástico es de aproximadamente 7.000 voltios. Para algunos instrumentos sensibles, este voltaje puede ser fatal.
La electrostática estudia principalmente tecnologías de aplicación electrostática, como la eliminación de polvo electrostático, la copia electrostática, los efectos biológicos electrostáticos, etc. Más importante aún, la tecnología de protección electrostática, como los riesgos electrostáticos en la industria electrónica, la industria petrolera, la industria de armas, la industria textil, la industria del caucho y los campos militar y de aviación, busca reducir las pérdidas causadas por la electricidad estática en los últimos años. rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, la microelectrónica Con la aplicación generalizada de la tecnología electrónica y el entorno electromagnético cada vez más complejo, los efectos del campo electromagnético de las descargas electrostáticas, como la interferencia electromagnética (EMI) y la compatibilidad electromagnética (EMC), se han convertido en un problema urgente que necesita ser resuelto. Por un lado, el uso generalizado de algunos materiales poliméricos de alta resistividad como plásticos, caucho, etc., así como la velocidad de los procesos productivos modernos, han provocado la acumulación de energía electrostática a un nivel muy alto. Por otro lado, la producción y producción de materiales electrostáticamente sensibles se han utilizado, como aceites ligeros, pólvora, dispositivos electrónicos de estado sólido, etc., los peligros de la electricidad estática en las empresas industriales y mineras se están volviendo cada vez más prominentes. consecuencias y pérdidas bastante graves. Sin darse cuenta, puede estropear costosos dispositivos electrónicos, provocando pérdidas anuales a la industria electrónica de decenas de miles de millones de dólares. En Xinghang Industries, la descarga electrostática provocó fallos en el lanzamiento de cohetes y satélites e interfirió con el funcionamiento de los aviones de Xinghang. El 29 de julio de 1967 se produjo un grave accidente en el portaaviones estadounidense Forrestal. Un misil en un avión A4 se encendió repentinamente, provocando una pérdida de 72 millones de dólares e hiriendo a 134 personas. causado por la electricidad estática. A finales de 1969, en menos de un mes, tres superpetroleros de 200.000 toneladas de los Países Bajos, Noruega y el Reino Unido explotaron uno tras otro debido a la electricidad estática generada durante la limpieza de los tanques.
En los últimos años se han producido más de 30 accidentes graves de incendio y explosión provocados por electricidad estática en empresas petroquímicas de nuestro país. Muchos países industrialmente desarrollados han establecido instituciones de investigación electrostática. Mi país comenzó a realizar algunos trabajos de investigación electrostática a fines de la década de 1960. Desde la década de 1980, la investigación electrostática de mi país se ha desarrollado extremadamente rápidamente. En 1981, se estableció el Comité Profesional de Electricidad Estática de la Sociedad Física China y se celebró continuamente la primera conferencia académica nacional sobre electrostática. El alcance de la investigación y aplicación de la electrostática se hizo cada vez más amplio. El equipo de investigación científica siguió creciendo.
2. ¿Qué es la EDS?
En resumen, ESD es la rápida neutralización de cargas eléctricas, y la industria electrónica gasta miles de millones de dólares en ello cada año. Sabemos que toda la materia está formada por átomos, que contienen electrones y protones.
Cuando una sustancia gana o pierde electrones, pierde su equilibrio eléctrico y queda cargada negativa o positivamente. La acumulación de cargas positivas o negativas en la superficie del material hará que el objeto se cargue electrostáticamente. La acumulación de carga suele ocurrir cuando los materiales entran en contacto y se separan entre sí. También puede deberse a la fricción, lo que se denomina triboelectricidad.
Hay muchos factores que afectan la acumulación de carga, incluida la presión de contacto, el coeficiente de fricción y la velocidad de separación. Una carga electrostática se acumula hasta que cesa la acción que la causa, se descarga o se vuelve lo suficientemente fuerte como para penetrar el material circundante. Una vez que se descompone el dieléctrico, la carga electrostática se equilibrará rápidamente. Esta rápida neutralización de la carga se denomina descarga electrostática. Debido a la rápida descarga de voltaje en una resistencia muy pequeña, la corriente de descarga será muy grande, posiblemente superando los 20 amperios. Si esta descarga se realiza a través de un circuito integrado u otros componentes electrostáticamente sensibles, una corriente tan grande causará daños. Un dispositivo diseñado para conducir únicamente corriente microelectrónica a nivel de amperios o miliamperios puede causar daños graves a los circuitos.
Existen muchos modelos que se pueden utilizar para describir cómo se dañan los dispositivos, como el modelo del cuerpo humano (HBM), el modelo de máquina (MM), el modelo de dispositivo cargado (CDM) y el impacto de los campos eléctricos. en dispositivos. Para los equipos de montaje automático, se consideran principalmente los últimos tres modelos (modos) de daños, y los analizaremos por separado a continuación.
El equipo de ensamblaje automático de modelo/modo de máquina utiliza rieles guía, correas de transmisión, correderas, transportadores de componentes y otros dispositivos para mover los componentes en la dirección requerida por el proceso. Si el equipo no está diseñado adecuadamente, la transmisión. Las correas y los sistemas de transporte pueden acumular una gran cantidad de carga, que se descargará a través del dispositivo durante el proceso. La descarga de piezas del equipo a través del dispositivo se denomina modelo/modo de máquina.
Modelo/patrón del dispositivo cargado Si un dispositivo de alguna manera acumula carga y entra en contacto con una superficie menos cargada, la carga se descargará a través de las partes conductoras del dispositivo. Cuando un dispositivo descarga electricidad en otros materiales, se denomina modo de dispositivo cargado y se representa mediante un modelo de dispositivo cargado.
Influencia del campo eléctrico La inducción del campo eléctrico producirá una diferencia de potencial entre los circuitos resistivos del CI, provocando una ruptura dieléctrica del aislante. Otra razón del fallo es que las cargas del dispositivo se polarizarán en el campo eléctrico, lo que provocará una diferencia de potencial y una descarga a cargas opuestas, formando una doble descarga o neutralización. En el control de ESD se utilizan materiales con diferentes características de resistencia, y estos materiales pueden lograr resultados ideales cuando se utilizan en equipos de ensamblaje automático. La resistividad superficial o la resistividad volumétrica se utilizan generalmente para describir las propiedades de resistencia de los materiales.
Conceptos y aplicaciones comunes
La resistividad de la superficie simplemente significa el valor de resistencia medido entre dos electrodos en la misma superficie. Combina la forma del electrodo y el valor de resistencia. Se puede obtener el valor de resistencia por unidad de área. Actualmente se encuentran disponibles en el mercado instrumentos de medición que leen la resistencia por unidad de área.
Resistividad de volumen La resistividad de volumen es el valor de resistencia a través del espesor del material, la unidad es Ω·cm.
Materiales conductores Los materiales conductores se refieren a materiales cuya resistividad superficial y resistividad volumétrica son inferiores a 106Ω y 106Ω·cm respectivamente.
Materiales disipativos Los materiales disipativos se refieren a materiales cuya resistividad superficial y resistividad volumétrica son inferiores a 1012Ω o 1012Ω·cm respectivamente.
Materiales antiestáticos "Antiestático" se refiere a la capacidad de inhibir la acumulación de carga. Esta característica se puede obtener añadiendo una determinada sustancia o añadiéndola localmente durante el proceso de fabricación del material. Los materiales antiestáticos no necesitan expresarse en términos de resistividad superficial o volumétrica.
Aditivos y películas conductores Si solo se pueden usar materiales plásticos o materiales compuestos debido a costos u otras razones de diseño, se pueden usar aditivos para mejorar las propiedades electrostáticas y mezclarlos con el material plástico. y la resina varían. Se pueden obtener las propiedades deseadas de conductividad o disipación.
Agregar fibras a la resina puede hacerla conductora o disipativa y aumentar la resistencia. Las fibras pueden ser inherentemente conductoras o tener procesos de recubrimiento superficial. Si bien agregar fibra proporciona estos beneficios, también cambia la contracción y la dureza.
Los rellenos pueden proporcionar propiedades de conductividad y disipación y aumentar la resistencia, pero a menudo reducen la dureza de la resina base. La Tabla 1 muestra algunos aditivos conductores comunes.
Cintas transportadoras Las cintas transportadoras se utilizan para transportar componentes, PCB y otros dispositivos. Los materiales son generalmente plásticos, productos de fibra o caucho. Si la cinta transportadora va a recibir componentes de otras partes de la máquina, debe estar hecha de materiales disipativos. Cuando la resistividad de la superficie de la correa de transmisión es de 1 a 106 Ω, hará que los dispositivos cargados se descarguen demasiado rápido, causando daños a los dispositivos cuando la resistencia de la superficie es de 106 a 109 Ω, siempre que la cinta transportadora esté bien conectada a tierra a través de la polea corredor y el marco, la cinta transportadora no se cargará.
Otra cuestión a tener en cuenta es la velocidad del transportador. Si la cinta transportadora se mueve demasiado rápido, el dispositivo puede deslizarse cuando se coloca sobre la cinta transportadora (o el dispositivo permanece estacionario mientras la cinta transportadora continúa moviéndose. En este momento, se formará electricidad por fricción si la cinta transportadora está conectada a tierra). La carga se puede disipar, pero es posible que el dispositivo o la placa de PC aún estén cargados y causen daños.
Los dispositivos guía y carriles guía se utilizan para proporcionar canales o para colocar el dispositivo en una posición fija o mantener una determinada dirección. Los materiales utilizados deben ser capaces de disipar la carga y evitar la fricción del dispositivo. electricidad. Los materiales con una resistividad superficial de 106 Ω tienen buenas propiedades de disipación y no dañarán el dispositivo. Si el dispositivo se envía en un estado no estático, también se pueden utilizar materiales conductores (resistividad superficial inferior a 106 Ω).
Principios generales de la protección electrostática ESD:
1. Descripción general
A medida que las aplicaciones multimedia desempeñan un papel cada vez más importante en la vida diaria de todos, las computadoras y la electrónica de consumo La relación entre Los teléfonos móviles y los teléfonos móviles también están cada vez más cerca, y habrá una demanda continua de crecimiento en portabilidad y funcionalidad. Esto requiere un mayor nivel de integración de los componentes, una tendencia general que da como resultado chips sensibles y costosos con un riesgo cada vez mayor de daños debido a sobretensiones de ESD en las interfaces externas.
Para compensar este riesgo, Philips ofrece una amplia gama de productos discretos completos dedicados a proteger, eliminar y filtrar todos los puertos de E/S relevantes. Los dispositivos de protección de Philips cumplen con los más altos estándares ESD, que se requieren para todos los equipos CE: IEC 61000-4-2 nivel 4, 8 kV (descarga con contacto) y 15 kV (descarga sin contacto).
Como miembro clave del USB Developer Forum, Philips ofrece una variedad de soluciones de protección, incluidos dispositivos de filtrado y cancelación para interfaces USB que van desde placas base hasta portátiles.
2. USB 1.1 – Protección de puertos
2.1 Áreas de aplicación: reproductores MP3, PDA, cámaras digitales El bus serie universal (USB) es un sistema intercambiable en caliente y extraíble. Por lo tanto, es particularmente Sensible a la electricidad estática. Philips ofrece diodos de protección ESP, así como dispositivos combinados de protección, filtrado y eliminación de ESD, para todas las aplicaciones portátiles USB 1.1, como PDA, reproductores MP3 y cámaras digitales.
2.2 IP4058CX8/LF Características Importantes Terminación de Línea. Filtrado EMI. E/S de 8 kV protegidas contra ESD. Pin de identificación ESD de 8 kV protegido.
2.3 PESD5V0L2UM Características importantes Protección ESD de E/S de contacto de 15 kV. Corriente de fuga extremadamente baja 5 nA. Capacitancia muy baja 16 pF. Pequeño paquete SMD.
3. USB 2.0 - Protección OTG de puerto único
3.1 Áreas de aplicación: impresoras, cámaras digitales
La interfaz USB2.0 consta de un par de terminales digitales diferenciales. señales La velocidad de transferencia de datos alcanza hasta 480 Mbps y se usa ampliamente en puertos periféricos que conectan PC personales, portátiles y estaciones de trabajo con computadoras integradas. Philips ofrece una serie de dispositivos de protección ESD de capacitancia ultrabaja para aplicaciones USB.
3.2 IP4059CX6/LF Características importantes Protección ESD de E/S de contacto de 8 kV. Contacto de 15 kV protegido con pin de identificación ESD. Área muy pequeña.
4. USB 2.0 - Protección de puerto único
4.1 Áreas de aplicación: impresoras, cámaras digitales, portátiles
Debido a la velocidad de procesamiento de datos de hasta 480 Mbps, el Interfaz USB 2.0 Para evitar la distorsión de la señal, se requieren dispositivos de protección ESD con capacitancia de línea ultrabaja. La familia de dispositivos de protección ESD de capacitancia ultrabaja de Philips es ideal para aplicaciones USB, incluidas impresoras, cámaras digitales y computadoras portátiles.
4.2 PRTR5V0U2X Características importantes Protección ESD de E/S de contacto de 8 kV. Capacitancia de línea ultrabaja 1,0 pF.
4.3 PRTR5V0U2AX Características importantes Protección ESD de E/S de contacto de 12 kV. Capacitancia de línea ultrabaja 1,8 pF.
5. USB 2.0 – Protección de doble puerto
5.1 Áreas de aplicación: portátiles, placas base de PC
Cuando se utilizan dispositivos USB 2.0 de doble puerto, para evitar interferencias Para minimizar el riesgo, se recomienda utilizar el dispositivo de protección ESD de menor capacitancia. Con una capacitancia de solo 1 pF, el Philips PRTR5V0U4D proporciona protección que cumple con el estándar IEC61000-4-2.
5.2 PRTR5V0U4D Características importantes Protección ESD por contacto de 12 kV. Capacitancia de línea ultrabaja 1,0 pF.
6. Interfaz RGB/VGA
6.1 Áreas de aplicación: tarjetas gráficas, portátiles, placas base de PC, monitores
La interfaz VGA se utiliza ampliamente en tarjetas gráficas y portátiles. , la conexión de señales de video analógicas entre la placa base de la PC y el monitor, cuando se requiere un alto nivel de protección ESD, Philips también tiene un terminal completo y una resistencia de línea para resolver la interferencia electromagnética (resistencia pull-up opcional) dispositivo independiente IP4273CZ16. También hay un dispositivo ESD IP4274CZ16 que proporciona a los usuarios la máxima capacidad de ajuste. No tiene resistencia pull-up y permite utilizar resistencias pull-up de diferentes valores en algunas situaciones de diseño especiales.
6.2 IP4273CZ16 Características Importantes Protección ESD por contacto de 8 kV. Capacitancia de línea ultrabaja de 5 pF. Terminal de línea. Resistencia pull-up (opcional). Filtrado EMI. Resistencia de 75 ohmios totalmente integrada.
6.3 IP4274CZ16 Características Importantes Protección ESD por contacto de 8 kV. Capacitancia de línea ultrabaja de 5 pF. Terminal de línea. Filtrado EMI. Resistencia de 75 ohmios totalmente integrada.
6.4 IP4272CZ16 Características Importantes Protección ESD por contacto de 8 kV. Capacitancia de línea ultrabaja de 5 pF. Terminal de línea. Filtrado EMI. La entrada y salida RGB son independientes. Resistencia de 75 ohmios totalmente integrada.
7. Interfaz DVI/HDMI
7.1 Áreas de aplicación: televisores LCD, monitores, DVD
Las interfaces DVI y HDMI se han utilizado comúnmente en vídeo y audio digital. y Muestra las conexiones de la tableta. El procesamiento de señales de alta frecuencia (hasta 1,6 GHz) requiere que estas líneas de datos se configuren con una capacitancia de línea extremadamente baja. Philips proporciona un dispositivo exclusivo de protección de capacitancia de línea de 1pF. El rendimiento continúa manteniendo el estándar IEC61000-4-2 contactable de 8 kV.
7.2 PRTR5V0U8S y PRTR5V0U4D Características importantes Protección ESD por contacto de 8 kV.
Acceso 4, 6 y 8 carril a carril. Capacitancia ultrabaja de 1 pF.
8. Interfaz IEEE 1284
8.1 Campo de aplicación: puerto de impresión paralelo
Para los puertos paralelos tradicionales (IEEE 1284), Philips proporciona una variedad de diodos de protección ESD. bancos, están integrados en un pequeño paquete SMD, que va de 4 a 18 cables para protección ESD. En comparación con los diodos discretos, este tipo de rendimiento de sujeción ESD es mejor.
8.2 Características importantes de la interfaz IEEE 1284 Chip ESD Protección ESD de contacto de 15 kV. Corriente de fuga ultrabaja 5 nA. Capacitancia muy baja 16 pF.
9. Interfaz de audio/vídeo independiente
9.1 Áreas de aplicación: portátiles, placas base de PC, tarjetas de sonido e imagen
Se requieren líneas de señal de audio abiertas para interfaces externas Protección ESD para controlar chips de audio. Philips ofrece un dispositivo de protección ESD compacto
de 4 canales para brindar a los consumidores el mayor beneficio a un costo total más bajo.
9.2 PRTR5V0U4D Características importantes Protección ESD por contacto de 8 kV. Capacitancia ultrabaja de 1 pF.
9.3 PRTR5V0L4UW Características importantes Protección ESD por contacto de 15 kV. Capacitancia muy pequeña 16 pF. Paquete SMD SOT665 ultrapequeño.
10. Interfaz S-vídeo/audio
10.1 Áreas de aplicación: portátiles, placas base de PC, tarjetas de sonido e imagen
Las líneas de señal de audio con interfaces externas abiertas son Requería protección ESD para controlar los chips de audio. Philips ofrece un dispositivo de protección ESD compacto
de 4 canales para brindar a los usuarios el mayor beneficio a un costo total más bajo.
10.2 PRTR5V0U4D Características importantes Protección ESD por contacto de 8 kV. Capacitancia ultrabaja de 1 pF.
10.3 PESD5V0L5UW Características Importantes Protección ESD por contacto de 15 kV. Capacitancia muy pequeña 16 pF. Paquete SMD SOT666 ultrapequeño.
11. Interfaz SCART
11.1 Áreas de aplicación: grabadoras de vídeo, decodificadores, grabadoras de DVD
La interfaz SCART se utiliza en televisores para grabadoras de vídeo y televisores. -Se utilizan ampliamente decodificadores, grabadoras de DVD y conexiones de receptores de satélite artificiales. Debido a los dispositivos IC sensibles que se utilizan en estas aplicaciones, la protección ESD es muy importante. Especialmente líneas de señal de vídeo y audio.
11.2 PRTR5V0U8S y PRTR5V0U4D Características importantes Protección ESD por contacto de 8 kV. Acceso 4, 6 y 8 carril a carril. Capacitancia ultrabaja de 1 pF.
11.3 PESD5V0L7BAS y PESD5V0L5UW Características importantes Protección ESD por contacto de 15 kV. Bancos de diodos de protección ESD de 5 y 8 pilas. Capacitancia muy pequeña 16 pF.
12. IEEE 1394
12.1 Áreas de aplicación: portátiles, videocámaras digitales
IP4224CZ6 es la mejor manera de proteger los canales de datos TPA y TPB de descargas electrostáticas. Además, cada dispositivo integra una resistencia terminal de 55 W para lograr una excelente combinación de rendimiento. Una aplicación típica es la siguiente:
12.2 IP4224CZ6 Características importantes Coincidencia de resistencias entre TPA y TPB. No es necesario agregar protección contra sobretensión.
13. LVDS
13.1 Áreas de aplicación: paneles LCD, impresoras, concentradores de red
Las conexiones de línea de datos LVDS se utilizan ampliamente en la transmisión de señales de datos de alta velocidad. por ejemplo, en impresora comercial o panel LCD
Conexión a placa adaptadora. Estas aplicaciones requieren protección ESD debido al uso de dispositivos IC sensibles. Para estas líneas de datos de alta velocidad, los dispositivos de protección de carril a carril son perfectamente adecuados.
13.2 PRTR5V0U4D Características importantes Protección ESD por contacto de 8 kV. Capacitancia ultrabaja 1 pF.
14. Interfaz de alta velocidad
14.1 Áreas de aplicación: LAN, G-bit Ethernet
La nueva familia carril a carril de Philips está acostumbrada a resuelva dos problemas de interfaz de alta velocidad, capacitancia de línea ultrabaja y altos requisitos de protección ESD.
14.2 Características importantes de los dispositivos ESD de interfaz de alta velocidad Protección ESD por contacto de 8 kV. Acceso 2, 4, 6, 8 carril a carril. Capacitancia de línea ultrabaja 1,0 pF.