¿Qué es un dispositivo sensible a ESD?

Los dispositivos sensibles a ESD son componentes electrónicos vulnerables a los daños causados por descarga electrostática (ESD). Estos dispositivos pueden verse perjudicados por picos repentinos de tensión provocados por la electricidad estática. Incluso las descargas de baja energía (por ejemplo, unos pocos cientos de voltios) pueden degradar el rendimiento o causar un fallo inmediato.

¿Qué dispositivos son sensibles a las ESD?

Entre los dispositivos sensibles a ESD más comunes se incluyen:

1. Circuitos integrados (CI): Microprocesadores, chips de memoria (por ejemplo, RAM, Flash) y puertas lógicas (por ejemplo, CMOS, TTL).
2. Transistores: MOSFET (transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico) y BJT (transistores de unión bipolar).
3. Diodos: LED (diodos emisores de luz) y diodos láser.
4. Sensores de precisión: Sensores de imagen (por ejemplo, CCD, CMOS) y sensores MEMS (sistemas microelectromecánicos).
5. Componentes analógicos: Amplificadores operacionales (Op-Amps) y reguladores de tensión.
6. Semiconductores discretos: Tiristores e IGBT (transistores bipolares de puerta aislada).
7. Componentes pasivos con funciones avanzadas: Resistencias de capa fina y condensadores de alta frecuencia.

Estos dispositivos son muy susceptibles de sufrir daños por descargas electrostáticas (ESD) debido a sus pequeñas y delicadas estructuras internas.

¿Cómo puede dañar la ESD un dispositivo sensible a la ESD?

La ESD daña los dispositivos sensibles mediante impulsos de alta tensión/corriente generados durante la descarga electrostática. Los mecanismos clave incluyen:

1. Sobrecarga térmica: La rápida transferencia de energía funde o vaporiza diminutas vías conductoras (por ejemplo, las uniones de los transistores), provocando un fallo permanente.
2. Desglose del aislamiento: La alta tensión perfora las capas dieléctricas finas (por ejemplo, los óxidos de las puertas de los MOSFET), creando cortocircuitos o fugas.
3. Inyección de carga: La carga estática altera las propiedades de los semiconductores, degradando su rendimiento (por ejemplo, umbrales desplazados en la lógica CMOS).
4. Defectos latentes: Los daños parciales pueden debilitar los componentes y provocar fallos prematuros durante el funcionamiento.

Incluso las descargas de baja energía (por ejemplo, <100 V) pueden dañar la nanoelectrónica moderna.

Cuando transporte dispositivos sensibles a ESD de una instalación a otra, utilice?

Para transportar y almacenar de forma segura los dispositivos sensibles a ESD, utilice bolsas de protección contra la electricidad estática, espuma conductora o contenedores ESD conectados a tierra. Mantenga el control de la humedad, evite el estrés físico y etiquete los paquetes para garantizar el cumplimiento de las normas ESD, como por ejemplo ANSI/ESD S541 & IEC-61340-5-3-2022 .

¿Cuál es la tensión mínima de descarga electrostática (ESD) que puede dañar los dispositivos sensibles a ESD?

Los dispositivos sensibles a ESD pueden sufrir daños por tensiones de hasta 20 voltios, imperceptibles para el ser humano. Los componentes avanzados, como los circuitos integrados o los MOSFET, son vulnerables incluso a niveles más bajos.

¿Cómo manipular los dispositivos sensibles a ESD?

La manipulación de dispositivos sensibles a las descargas electrostáticas (ESD) requiere un conocimiento exhaustivo de los materiales con los que se trabaja y, en particular, de su vulnerabilidad a las descargas electrostáticas (ESD). Una buena Programa de control ESD se basa en la identificación de los dispositivos más sensibles a las ESD, así como en la evaluación de sus niveles de susceptibilidad. Esto implica familiarizarse con los Modelo del cuerpo humano (MCH) y el Modelo de dispositivo cargado (MDC) índices de sensibilidad de todos los equipos de sus instalaciones.

Modelo del cuerpo humano (MCH)

Una de las causas más comunes de un evento ESD es la transferencia directa de carga electrostática del cuerpo humano al dispositivo ESDS. La dirección Modelo del cuerpo humano (MCH) imita este escenario simulando cómo fluye la descarga electrostática desde la yema del dedo de una persona parada hasta un dispositivo. Así es como funciona:

1. Un condensador de 100 pF se carga a través de una resistencia de alta resistencia (normalmente en el rango de los megaohmios) mediante un interruptor.
2. La carga almacenada se descarga a través de una resistencia de 1.500 ohmios conectada en serie al dispositivo de prueba.
3. A continuación, el dispositivo se conecta a tierra o cae a un estado de bajo potencial.

Este método, normalizado en ANSI/ESDA/JEDEC JS-001-2024 (Prueba de sensibilidad a las descargas electrostáticas - Modelo del cuerpo humano), garantiza una evaluación coherente de la resistencia de un componente a las descargas electrostáticas provocadas por el ser humano.

Modelo de dispositivo cargado (MDC)

Otra causa importante de daños por ESD es que el propio dispositivo se cargue durante los procesos de fabricación o manipulación, lo que puede provocar una descarga rápida cuando entra en contacto con una superficie conductora a un potencial inferior. El sitio Modelo de dispositivo cargado (MDC) reproduce este fenómeno simulando la descarga rápida de la carga estática acumulada de un componente cargado a una superficie conectada a tierra.
Funciona así:

1. Fase de carga: El dispositivo adquiere carga electrostática por fricción o contacto con materiales aislantes (por ejemplo, embalajes, cintas transportadoras), actuando como una placa de un condensador. La carga almacenada depende de la capacitancia inherente del dispositivo (normalmente 10-200 pF) y de las condiciones ambientales.
2. Fase de descarga: Cuando la patilla de un dispositivo cargado entra en contacto con un conductor conectado a tierra, la energía almacenada se descarga bruscamente a través de la patilla. Esta descarga genera picos de corriente extremadamente altos (de hasta 20 kA) en cuestión de nanosegundos debido a la mínima resistencia e inductancia en el trayecto.
3. Configuración de prueba: Las pruebas CDM evalúan la resistencia de un dispositivo cargándolo a una tensión definida (por ejemplo, 250-1000 V por ANSI/ESDA/JEDEC JS-002) y provocando la descarga a través de una vía de baja resistencia. La configuración de la prueba tiene en cuenta la orientación del dispositivo, el tipo de envase y la capacitancia parásita.

10 consejos fundamentales para manipular dispositivos sensibles a ESD

La manipulación de dispositivos sensibles a las descargas electrostáticas (ESD) requiere una atención cuidadosa para evitar daños. He aquí diez consejos fundamentales para garantizar una manipulación segura:

1. Utilice espacios de trabajo ESD seguros
   Trabaje siempre en un Zona protegida ESD (EPA) equipados con alfombrillas antiestáticas & Suelos ESDsuperficies de trabajo conectadas a tierra y Símbolos ESD.
2. Lleve ropa de seguridad ESD
   Utilizar antiestático correas de muñeca, correas del talóny batas ESD para evitar la acumulación de electricidad estática en el cuerpo.
3. Conéctese a tierra correctamente
   Conecte su muñequera antiestática a un punto conectado a tierra antes de manipular cualquier dispositivo sensible a ESD.
4. Manipule los dispositivos por los bordes
   Evite tocar las patillas, los conectores o los circuitos directamente. Sujete los componentes por los bordes para minimizar el riesgo de ESD.
5. Utilice un embalaje seguro ESD
   Almacene y transporte los dispositivos sensibles a ESD en bolsas antiestáticas, espuma conductora o contenedores blindados.
6. Control de los niveles de humedad
   Mantenga una humedad relativa de 30-70% en el espacio de trabajo para reducir la acumulación de electricidad estática.
7. Utilizar ionizadores para la neutralización
   Utilice ionizadores para neutralizar las cargas estáticas en superficies y materiales no conductores en la EPA.
8. Comprobación diaria de los dispositivos de puesta a tierra ESD
   Utilice Comprobador combinado ESD comprobar a diario los sistemas personales de puesta a tierra y asegurarse de que funcionan correctamente.
9. Evite los materiales altamente estáticos
   Mantenga los plásticos, vinilos y otros materiales de alta estática alejados de los dispositivos y zonas de trabajo sensibles a ESD.
10. Limitar el movimiento en la EPA
    Minimice los movimientos innecesarios en la EPA para reducir la generación de electricidad estática causada por la fricción o las corrientes de aire.