El control de descarga electrostática (ESD): Respuesta rápida (30 segundos)

El control de descarga electrostática (ESD) no es negociable para una fabricación electrónica fiable. Una robusta guía de manejo de ESD se centra en eliminar la acumulación de estática y proporcionar un camino seguro a tierra para todos los conductores, incluido el personal.

• La conexión a tierra es obligatoria: Todo el personal debe usar pulseras o calzado ESD conectados a un punto de tierra común (rango de resistencia: $1 \times 10^5$ a $3.5 \times 10^7$ ohmios).
• Control de humedad: Mantenga la humedad relativa entre 30% y 70% para reducir los riesgos de carga triboeléctrica.
• Conformidad de la superficie de trabajo: Use alfombrillas disipadoras de estática ($10^6$ a $10^9$ ohmios) en todos los bancos de trabajo; nunca coloque componentes sensibles sobre plástico o metal simple sin conexión a tierra.
• Disciplina de embalaje: Solo transporte componentes sensibles en bolsas de blindaje metalizadas (efecto jaula de Faraday); las bolsas de polietileno rosas son solo "antiestáticas" (baja carga) pero no protegen de campos externos.
• Ionización: Use ionizadores de aire para aislantes que no pueden ser conectados a tierra (por ejemplo, cuerpos de conectores de plástico, cinta) para neutralizar cargas en segundos.
• Validación: Pruebe las pulseras y el calzado diariamente; audite la resistencia de la estación de trabajo mensualmente.

El control de descarga electrostática (ESD) (y cuándo no)

Comprender el alcance de una guía de manejo de ESD previene costos innecesarios al tiempo que garantiza la seguridad donde importa.

Cuando se aplica:

• Ensamblaje SMT y THT: Durante la colocación de componentes activos (ICs, MOSFETs, LEDs) que son altamente susceptibles a daños por el Modelo de Cuerpo Humano (HBM).
• Control de Calidad de Entrada (IQC): Al abrir el embalaje del fabricante para verificar el recuento o los valores de los componentes.
• Retrabajo y Reparación: La soldadura manual introduce altos riesgos si la punta del soldador no está conectada a tierra o si el operador no está conectado a tierra.
• Transporte de PCBA: El movimiento de placas ensambladas entre estaciones o al almacén requiere contenedores blindados.
• Manipulación de placas desnudas: Aunque menos sensibles, las PCB de alta densidad con trazas finas pueden sufrir una ruptura dieléctrica bajo cargas estáticas extremas.

Cuando no es necesario (normalmente):

• Ensamblaje mecánico pasivo: Manipulación de carcasas, tornillos o soportes no electrónicos (a menos que se estén conectando a una PCBA activa).
• Productos finales sellados: Una vez que la PCBA está completamente encerrada en un chasis conductor y conectado a tierra o en una carcasa verificada como segura para ESD, las estrictas reglas de manipulación se relajan para el exterior.
• Componentes no sensibles: Aunque es raro, algunos componentes pasivos robustos (grandes resistencias de potencia) son prácticamente inmunes, aunque la práctica estándar trata todos los componentes electrónicos como sensibles para evitar confusiones.

El control de descarga electrostática (ESD) (parámetros clave y límites)

La estricta adhesión a los límites numéricos es el núcleo de cualquier guía de manejo de ESD eficaz. APTPCB (APTPCB PCB Factory) aplica estos estándares para garantizar la fiabilidad del rendimiento.

Regla / Parámetro	Valor / Rango Recomendado	Por qué es importante	Cómo verificar	Si se ignora
Resistencia de la muñequera	$1 M\Omega \pm 20%$ (Resistencia de seguridad)	Limita la corriente a niveles seguros para el operador mientras drena la carga.	Probador diario de pasa/falla o monitor continuo.	Riesgo de descarga para el operador; daño latente a las piezas.
Resistencia del suelo	$< 1 \times 10^9 \Omega$ (Sistema)	Previene la acumulación de carga en el personal que camina.	Medidor de resistencia de superficie (ANSI/ESD STM7.1).	La conexión a tierra del calzado se vuelve ineficaz; se acumula estática.
Resistencia de la superficie de trabajo	$1 \times 10^6$ a $1 \times 10^9 \Omega$	Disipa la carga lo suficientemente lento como para evitar chispas (CDM) pero lo suficientemente rápido como para eliminarla.	Megóhmetro con pesas de 5 lb.	Una descarga rápida (chispa) funde las uniones internas de los circuitos integrados.
Humedad Relativa (HR)	30% a 70%	La humedad aumenta la conductividad superficial, reduciendo la generación de carga.	Higrómetro digital en el área de producción.	Baja HR causa acumulación estática rápida; alta HR riesgo de corrosión/problemas MSL.
Tiempo de decaimiento del ionizador	$< 2$ segundos (1000V a 100V)	Neutraliza las cargas en aislantes que no pueden ser conectados a tierra.	Monitor de placa cargada (CPM).	Los aislantes (cinta, plástico) inducen cargas en las trazas cercanas.
Voltaje de compensación del ionizador	$\pm 35V$ (máx.)	Asegura que el propio ionizador no cargue el producto.	Monitor de placa cargada.	El dispositivo de seguridad se convierte en un generador estático.
Punta del soldador	< 2 Ω a tierra; potencial < 2mV	Evita la inyección directa de voltaje en el pin del componente.	Medidor de punta a tierra.	La sobrecarga eléctrica directa (EOS) destruye el componente.
Bolsa de blindaje	Capas metálicas internas o externas	Crea una jaula de Faraday para bloquear campos externos.	Medidor de resistencia superficial (capas exteriores/interiores).	Los campos externos inducen voltaje en las partes internas durante el transporte.
Batas ESD	Continuidad del patrón de cuadrícula	Protege el producto de los campos de la ropa del operador.	Verificación visual + prueba de resistencia.	Los campos estáticos de la ropa se acoplan con la PCB.
Generación de voltaje corporal	< 100V (Prueba de marcha)	Verifica que el sistema de suelo/calzado funcione dinámicamente.	Prueba de marcha con voltímetro electrostático.	El personal genera miles de voltios solo con caminar.

El control de descarga electrostática (ESD) (puntos de control del proceso)

La implementación de una guía de manejo de ESD conforme requiere un enfoque sistemático, desde la configuración de las instalaciones hasta las operaciones diarias.

1. Establecer el EPA (Área Protegida contra Descargas Electrostáticas):

   • Acción: Marcar los límites con cinta ESD amarilla/negra. Instalar pisos o alfombras conductivas.
   • Parámetro: Resistencia a tierra < 1 x 10^9 Ω.
   • Verificación: Verificar que todos los puntos de tierra estén conectados a la toma de tierra de la instalación (toma de tierra del equipo de CA).

2. Equipar al personal:

   • Acción: Suministrar pulseras y taloneras ESD (o zapatos). Requerir batas ESD.

• Parámetro: Pulsera antiestática $< 3.5 \times 10^7 \Omega$ resistencia total del sistema.
  • Verificación: El personal debe registrar un "Aprobado" en el probador antes de ingresar al EPA.

3. Preparar estaciones de trabajo:

   • Acción: Cubrir los bancos con alfombrillas disipativas. Conectar a tierra las alfombrillas a través de una resistencia de $1 M\Omega$.
   • Parámetro: Resistencia punto a punto $10^6 - 10^9 \Omega$.
   • Verificación: Asegurarse de que no haya plásticos comunes (vasos, envoltorios) a menos de 12 pulgadas del área de trabajo.

4. Manejo y recepción de materiales:

   • Acción: Abrir los paquetes solo en una estación conectada a tierra. Verificar los indicadores de humedad y el blindaje.
   • Parámetro: El seguimiento del MSL (Nivel de Sensibilidad a la Humedad) a menudo se superpone con los protocolos ESD.
   • Verificación: Si se utilizó un tutorial de limpieza de la lista de materiales, asegurarse de que las piezas sensibles a ESD estén marcadas en el sistema para un manejo especial.

5. Montaje y configuración de la máquina:

   • Acción: Cargar componentes en los alimentadores. Asegurarse de que la máquina pick-and-place esté conectada a tierra.
   • Parámetro: Chasis de la máquina a tierra $< 1 \Omega$.
   • Verificación: Revisar los conceptos básicos del archivo de centroides para asegurarse de que las coordenadas de colocación no fuercen a las boquillas a colisionar o frotarse excesivamente, generando cargas triboeléctricas.

6. Embalaje para envío:

   • Acción: Colocar las PCBA terminadas en bolsas de blindaje metalizadas inmediatamente después de la prueba.
   • Parámetro: Integridad del sellado (sellado térmico o etiqueta ESD).
   • Verificación: Nunca usar plástico de burbujas estándar dentro de la bolsa de blindaje.

El control de descarga electrostática (ESD) (modos de falla y soluciones)

Cuando ocurren fallas por ESD, a menudo son invisibles ("defectos latentes") que causan fallas en el campo más tarde. Utilice esta lógica de resolución de problemas para identificar lagunas en su guía de manejo de ESD.

Síntoma 1: Alta tasa de circuitos integrados "muertos al llegar" (DOA)

• Causa posible: Descarga directa de un operador o herramienta sin conexión a tierra.
• Verificación: Probar la resistencia de la punta del soldador a tierra. Verificar que los monitores constantes de las pulseras antiestáticas estén conectados.
• Solución: Reemplazar los cordones de las pulseras desgastados; conectar a tierra firmemente la estación de soldadura.

Síntoma 2: Errores lógicos intermitentes o reinicios del sistema

• Causa posible: Daño latente (degradación del óxido de puerta) causado por la inducción de campo de los aislantes.
• Verificación: Buscar cinta plástica estándar, vasos de espuma de poliestireno o carpetas cerca de la PCBA. Medir los campos estáticos con un medidor de campo.
• Solución: Retirar todos los plásticos no ESD (aislantes) del banco. Instalar ionizadores si los aislantes son esenciales para el proceso.

Síntoma 3: Componentes que fallan después del ensamblaje mecánico

• Causa posible: Carga triboeléctrica durante la instalación del gabinete.
• Verificación: ¿Los operadores usan pulseras antiestáticas durante el ensamblaje final de la caja? ¿Está conectado a tierra el destornillador eléctrico?
• Solución: Usar herramientas conectadas a tierra; asegurarse de que la PCBA se manipule solo por los bordes.

Síntoma 4: Lecturas de alto voltaje en el suelo

• Causa posible: Acumulación de cera en las baldosas ESD o taloneras sucias.
• Verificación: Limpiar una zona de prueba con un limpiador aprobado para ESD y volver a probar la resistencia.
• Solución: Decapar la cera estándar; usar solo un acabado de suelo disipador de estática. Limpiar las cintas de los taloneras de puesta a tierra.

Síntoma 5: Las bolsas de blindaje muestran fallo de continuidad

• Causa posible: Bolsas desgastadas o bolsas de "polietileno rosa" usadas por error.
• Verificación: Medir la resistencia superficial de la bolsa. Las bolsas rosas son disipadoras pero no blindantes.
• Solución: Cambiar a bolsas metalizadas "plateadas" para todo transporte fuera del EPA.

El control de descarga electrostática (ESD) (decisiones de diseño y compensaciones)

No todos los programas ESD son idénticos. La rigurosidad de su guía de manejo ESD depende de la sensibilidad de sus componentes (Clase 0 vs. Clase 2).

Monitores continuos vs. Verificaciones diarias

• Verificaciones diarias: Menor costo inicial. Los operadores prueban una vez por turno. Riesgo: Si una muñequera falla a las 9:00 AM, toda la producción del día es sospechosa.
• Monitores continuos: Mayor costo. Alarma inmediatamente si la conexión a tierra se interrumpe. Esencial para el ensamblaje de alto valor y alta fiabilidad (Aeroespacial/Médico).

Suelos activos vs. pasivos

• Pasivos (Alfombrillas): Buenos para áreas pequeñas o para adaptar bancos existentes. Se pueden mover.
• Activos (Epoxi/Baldosas conductoras): Solución permanente para grandes líneas SMT. Menor mantenimiento pero alto costo de instalación.

Materiales de embalaje

• Polietileno rosa (Antiestático): Barato. Previene la generación de carga. Inconveniente: No protege contra descargas estáticas externas. Usar solo dentro del EPA.
• Blindaje metalizado (Escudo estático): Más caro. Proporciona una jaula de Faraday. Inconveniente: Opaco (no se pueden ver los detalles de las piezas fácilmente). Obligatorio para el envío.

APTPCB recomienda escalar su programa ESD para cumplir con los estándares ANSI/ESD S20.20 independientemente del costo del producto, ya que el costo de una falla en el campo siempre excede el costo de la prevención.

El control de descarga electrostática (ESD) (costo, tiempo de entrega, defectos comunes, criterios de aceptación, archivos DFM)

1. ¿Cómo afecta un control ESD estricto al costo de fabricación? La implementación de una guía de manejo de ESD conforme añade gastos generales para equipos (ionizadores, alfombrillas) y consumibles (bolsas, correas de talón). Sin embargo, reduce significativamente las tasas de desecho. Para APTPCB, estos costos se absorben en los gastos generales estándar, asegurando precios competitivos sin comprometer la seguridad.

2. ¿Las pruebas ESD aumentan el tiempo de entrega? No. Los protocolos ESD están integrados en el flujo de trabajo estándar. Pasos como ponerse las pulseras antiestáticas o usar bolsas de blindaje toman segundos y no afectan los plazos de entrega de PCB de giro rápido.

3. ¿Cuáles son los defectos ESD más comunes? Los más comunes son los defectos latentes (daño parcial) donde el dispositivo pasa las pruebas de fábrica pero falla en el campo después de semanas de uso. La ruptura dieléctrica inmediata (cortocircuito) también es común en los MOSFET. 4. ¿Cómo especifico los requisitos de ESD en mis archivos DFM? En sus notas de ensamblaje o archivo ReadMe, indique: "Manipular según ANSI/ESD S20.20." Al preparar los datos, un tutorial de limpieza de la lista de materiales podría aconsejar añadir una columna para "Sensibilidad ESD" para alertar a los equipos de adquisiciones y control de calidad de entrada.

5. ¿Cuáles son los criterios de aceptación para los suelos ESD? Según ANSI/ESD S20.20, la resistencia desde la mano de la persona (a través de correa/calzado) hasta el punto de conexión a tierra debe ser inferior a $3.5 \times 10^7 \Omega$. El suelo en sí mismo suele tener como objetivo $< 1 \times 10^9 \Omega$.

6. ¿Puedo usar cinta adhesiva estándar en una PCB? No. La cinta adhesiva estándar genera miles de voltios al desenrollarse (carga triboeléctrica). Utilice cinta Kapton segura para ESD o cinta de celulosa antiestática.

7. ¿Necesito ionizadores para cada estación de trabajo? No necesariamente. Los ionizadores solo son necesarios si tiene aislantes esenciales (como carcasas de plástico estándar o conectores) que no se pueden retirar de la estación de trabajo.

8. ¿Cómo se relacionan los datos de colocación de componentes con la ESD? Mientras que los conceptos básicos del archivo de centroide se centran en las coordenadas XY, el tipo de boquilla (cerámica vs. metal) y la conexión a tierra del cabezal de pick-and-place son parámetros ESD críticos definidos durante la configuración de la máquina.

9. ¿Es realmente necesario el control de la humedad? Sí. Por debajo del 30% de HR, los materiales se vuelven muy secos y la generación de carga aumenta exponencialmente. Por encima del 70%, se corre el riesgo de corrosión y absorción de humedad (efecto palomitas de maíz) durante el reflujo.

10. ¿Qué pasa si mi prototipo no funciona debido a la estática? Si sospecha daños por ESD, una Prueba FCT estándar podría detectar fallas graves, pero se necesita una radiografía o decapsulación para probar el daño por ESD (crecimiento de dendritas o silicio fundido).

El control de descarga electrostática (ESD) (páginas y herramientas relacionadas)

• Ensamblaje SMT y THT: Vea cómo implementamos los controles ESD durante las fases de ensamblaje primarias.
• Sistema de Calidad: Aprenda cómo el cumplimiento de ESD se integra en nuestros marcos ISO y de gestión de calidad.
• Directrices DFM: Consejos de diseño para hacer sus placas más robustas contra el estrés de manipulación y fabricación.

El control de descarga electrostática (ESD) (términos clave)

Término	Definición
Antiestático	Un material que inhibe la carga triboeléctrica (minimiza la generación estática) pero no necesariamente protege o conduce.
Disipativo	Material con una resistencia entre $10^5$ y $10^{11}$ ohmios. Permite que la carga fluya a tierra lenta y seguramente.
Conductivo	Material con una resistencia $< 10^5$ ohmios. Las cargas fluyen muy rápidamente. Bueno para la conexión a tierra, riesgoso para las superficies de trabajo (riesgo de chispas).
Carga Triboeléctrica	La generación de electricidad estática causada por el contacto y la separación de materiales (por ejemplo, caminar sobre un suelo).
Defecto Latente	Daño que degrada la vida útil de un componente pero no causa una falla inmediata. Los "heridos andantes".
Jaula de Faraday	Un recinto conductor (como una bolsa metalizada) que bloquea la penetración de campos electrostáticos externos en el interior.
Punto de conexión a tierra	Un punto de conexión dedicado (broche o terminal) utilizado para conectar pulseras y tapetes a la tierra común.
Ionización	El proceso de inundar el aire con iones positivos y negativos para neutralizar las cargas en los aislantes.
HBM (Modelo de Cuerpo Humano)	Un modelo estándar para probar la sensibilidad de un componente a la descarga de una persona de pie.
CDM (Modelo de Dispositivo Cargado)	Un modelo donde el propio dispositivo se carga y se descarga a una superficie metálica (común en el ensamblaje automatizado).

El control de descarga electrostática (ESD) (revisión DFM + precios)

Asegúrese de que su próximo proyecto se construya en un entorno ESD totalmente compatible. APTPCB proporciona revisiones DFM exhaustivas para identificar riesgos de sensibilidad antes de que comience la producción.

Para obtener un presupuesto preciso, envíe:

• Archivos Gerber: Para el análisis de fabricación de PCB.
• BOM (Lista de Materiales): Incluya los números de pieza del fabricante para identificar componentes sensibles a ESD.
• Planos de ensamblaje: Anote cualquier requisito específico de manejo o embalaje (por ejemplo, "Clase 2 ESD").
• Volumen y Plazo de Entrega: Necesidades de prototipos o producción en masa.

Solicite un presupuesto hoy mismo y deje que nuestro equipo de ingeniería valide su diseño para la seguridad y fiabilidad de la fabricación.

El control de descarga electrostática (ESD)

Una guía completa de manejo de ESD es la columna vertebral de la fabricación de productos electrónicos de alto rendimiento. Al controlar estrictamente la conexión a tierra, la humedad y el embalaje, protege los componentes sensibles de daños invisibles pero costosos. Ya sea que esté montando un laboratorio o evaluando un proveedor, asegúrese de que estos protocolos estén activos y se auditen regularmente para garantizar la longevidad del producto.

Related links

• PCB de giro rápido
• Prueba FCT
• Ensamblaje SMT y THT
• Sistema de Calidad
• Directrices DFM
• Solicite un presupuesto