Como evitar danos por ESD no processo de montagem SMT

Os dispositivos de montagem em superfície são sensíveis à eletrostática. É por isso que você precisa ser particularmente cuidadoso durante o processo de montagem do SMT, ou corre o risco de danos por descarga eletrostática (ESD) que podem levar a falhas.

Gostaria de saber como evitar que a ESD danifique seus produtos e tecnologia? Continue lendo para saber mais sobre a importância da proteção e como proteger seus aplicativos contra danos!

O que é ESD?

Antes de podermos discutir ESD, temos que conhecê-lo melhor. A descarga eletrostática ocorre quando uma carga estática se move entre duas superfícies ou objetos com as mesmas capacidades eletrostáticas.

A eletricidade estática acontece em materiais ou superfícies que não possuem um equilíbrio ideal de cargas negativas e positivas. Uma vez que a ESD ocorra, será um dos dois tipos – uma quebra de um campo elétrico ou descarga causada por contato.

O problema é que a ESD pode causar danos ao componente e até mesmo causar sua falha. Você quer evitar isso, então estamos discutindo como evitar ESD durante a montagem do SMT.

Como você pode gerar ESD

Não vamos complicar as coisas e entrar em definições e explicações complicadas. Tudo o que você deve saber é que a eletricidade estática acontece onde quer que o movimento aconteça.

Como estamos focando no processo de montagem SMT, aqui estão alguns exemplos de geração de ESD em um ambiente de fábrica:

Seu corpo em contato com suas roupas gera eletricidade. •  Atrito – é a razão mais frequente pela qual a eletricidade estática ocorre. É compreensível porque você pode pegar dois objetos quaisquer, fazer contato entre eles e separá-los da percepção da eletricidade estática. Esse nível às vezes pode ser alto o suficiente para danificar os componentes dos dispositivos, mesmo que você também não o perceba.

•​  Condução  – se houver pinos ou fios de metal em suas peças, eles podem conduzir ESD assim que entrarem em contato com ela. Dessa forma, você transfere a estática de partes muito sensíveis do seu corpo. Mais uma vez, você pode não sentir isso, mas afetará suas partes.

•​ Indução – se substâncias ou objetos que possuem uma quantidade significativa de energia entrarem em contato com seus componentes eletrônicos, esses componentes também começarão a gerar eletrostática. Você pode induzir rapidamente ESD em ferramentas e equipamentos, como fornos, computadores, ferros de solda, etc.

Como você pode ver, é fácil gerar ESD, especialmente durante a montagem do SMT. É por isso que você precisa ter cuidado e tomar as precauções necessárias para evitar ESD e quaisquer problemas que possam causar.

Quais são as características da ESD?

Já mencionamos a característica mais crucial da descarga eletrostática. É que os humanos podem não ser capazes de reconhecê-lo. Isso ocorre porque o poder é tão baixo que não é perigoso para as pessoas. No entanto, os componentes podem sofrer danos por ESD, portanto, também devemos discutir suas outras características.

Para começar, o ESD não dura muito tempo. Vários milissegundos podem ser suficientes para que a ESD atinja partes danificadas do seu dispositivo. A eletricidade estática pode ser maior em locais onde a umidade é alta, e é por isso que você pode reduzir os danos controlando a umidade.

Se você acha que pode notar ESD, pense novamente. Somente em situações acima de 2kV é que você pode sentir a descarga eletrostática. É por isso que muitos chamam a ESD de um perigo disfarçado. Os especialistas recomendam tomar as precauções necessárias para evitar ESD e inspecioná-lo durante o processo.

É interessante notar que mesmo as inspeções podem não ser suficientes para notar danos leves de ESD. O desempenho do componente em perigo pode diminuir com o tempo, mas levará um tempo para vê-lo. Se a ESD causasse danos suficientes, o desempenho da peça diminuiria mais rapidamente ao longo do tempo.

Que danos a ESD pode causar?

A tecnologia avançou e não estamos considerando apenas o desempenho dos aparelhos eletrônicos. Em vez disso, a indústria está fazendo o máximo para manter a confiabilidade enquanto reduz o tamanho dos componentes e produtos em geral.

Como o PCB é um componente integral de qualquer dispositivo eletrônico, placas pequenas e leves são imperativas. Não se trata apenas de miniaturizar os elementos, porque o isolamento e a fiação também precisam ser mais finos.

Você pode não saber disso – muitos dispositivos eletrônicos têm uma tensão de choque que as pessoas não podem sentir. Isso porque mesmo uma tensão muito baixa pode danificar os componentes ou o produto. Em alguns casos, a energia pode ser tão alta para as peças que pode levar a choques suaves e duros, que geralmente causam falhas ou afetam significativamente a confiabilidade.

Uma falha repentina pode causar danos extensos aos componentes, portanto, a funcionalidade dos componentes pode estar em perigo. Mesmo um choque suave (falha latente) pode afetar parcialmente a funcionalidade e o desempenho do componente.

A boa notícia é que apenas 10% dos danos causados ​​por ESD são falhas súbitas, enquanto a maioria são falhas leves. No entanto, os especialistas sugerem que a ESD causa até um terço de todas as falhas em dispositivos eletrônicos. Se você considerar o número de produtos feitos todos os anos, isso pode prejudicar bilhões de dólares. É por isso que não podemos ignorar a ESD e fazer o nosso melhor para minimizar os danos causados ​​por ela. Se você interromper efetivamente o ESD, aumentará a confiabilidade e a eficiência de montagem do produto, o que levará a custos maiores.

Proteção ESD durante a montagem SMT

Como é difícil identificar a ESD quando ela acontece, a prevenção se torna o melhor remédio contra ela. Se você estiver passando por um processo de tecnologia de montagem em superfície, é essencial garantir que a eletricidade estática não prejudique seu produto.

Você quer parar de formar um campo eletrostático e controlar qualquer energia estática. Você faz isso evitando que muita eletrostática se acumule em pontos sensíveis. As chances são de que uma descarga ocasional aconteça, mas você precisa garantir que tudo esteja sob controle.

Aqui estão várias coisas que você pode fazer para aumentar a proteção ESD em sua fábrica:

•  Um workshop antiestático – seja uma fábrica ou um estúdio privado, seu objetivo principal é torná-lo livre de estática. Comece usando pisos de PVC adequados e tintas que tenham características antiestáticas. Lembre-se de limpar o piso regularmente e garantir que não haja arranhões. É por isso que você deve evitar colocar material pontiagudo nele.

•​ Controle de umidade – você sabia que pode prevenir ESD controlando a umidade relativa (UR)? Se você não mantiver os níveis de RH baixos, isso pode levar à geração de eletricidade estática.

•​  Materiais  – se possível, sempre use materiais livres de estática ou produza baixa estática. Ajudaria se você também considerasse manter materiais com alto nível eletrostático longe da linha de montagem real.

Também é essencial se livrar da ESD gerada de forma eficaz. A melhor maneira é conectar o dispositivo a um produto ou objeto para lidar com altos níveis de ESD. Dessa forma, você garantirá que esses objetos recebam todos os golpes de ESD que possam prejudicar seu dispositivo.

Processo de montagem SMT – Proteção ESD do corpo humano

Além de proteger a instalação, você também precisa se proteger. Qualquer pessoa que trabalhe na linha de montagem deve usar roupa de proteção e luvas, chapéus, sapatos, etc. A ideia é usar qualquer coisa que possa ajudar na proteção contra ESD.

Seu corpo deve servir como um sistema de aterramento eletrostático. Ao oferecer um circuito de aterramento, você evita o acúmulo de eletricidade estática.

O aterramento pode ser uma maneira eficaz de evitar possíveis danos ESD, mas mantenha-se atento, pois não funcionará em materiais isolantes. É por isso que você deve considerar a aplicação de neutralização de íons.

Processo de montagem SMT – proteção do circuito ESD durante o transporte e armazenamento

Aqui está uma coisa interessante a considerar - seu trabalho na prevenção de ESD não termina quando você monta o dispositivo. Em vez disso, ajudaria se você pensasse em proteger o circuito enquanto o armazena e transporta para o usuário. Você pode usar bolsas ESD especializadas, que utilizam a abordagem Faraday Cage para garantir que não haja estática.

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Conclusão

A descarga eletrostática pode ser bastante prejudicial ao seu dispositivo eletrônico. É por isso que a proteção contra danos ESD é vital em todo o processo de montagem SMT. Levará algum tempo e esforço, garantindo que seu dispositivo tenha confiabilidade e desempenho ideais. Lembre-se de que a proteção contra danos ESD começa na primeira etapa do processo e dura mesmo após a conclusão da montagem, pois você precisa garantir transporte e armazenamento livres de estática.