Elementy ESD - Electrostatic Sensitive Devices

Elementy ESD (Electrostatic Sensitive Devices) takie jak np. układy CMOS, w porównaniu z innymi układami, wymagają większej ostrożności przy użytkowaniu. Dotyczy to zarówno warunków ich montażu na płytkach, jak też reguł ich przechowywania i eksploatacji, zalecanych przez producenta.

Transport i przechowywanie

Wejścia i wyjścia nie zamontowanych układów CMOS są narażone na niszczące działanie ładunku elektrostatycznego. Dlatego układy CMOS powinny być transportowane i przechowywane w pojemnikach antystatycznych, w warunkach, w których nie są narażone na oddziaływanie światła słonecznego, a wilgotność pomieszczenia powinna być zgodna z warunkami technicznymi. Nie należy ich wkładać do konwencjonalnych szyn plastykowych. Wszystkie kontakty układów powinny mieć jednakowy potencjał, dlatego do przechowywania używane są materiały przewodzące np. folie aluminiowe, metalizowane torebki foliowe, pianki przewodzące.

Przykładowe opakowanie ESD.

Testowanie I montaż układów

Jeżeli układy poddajemy sprawdzeniu przed zamontowaniem na płytkę drukowaną, zwykle czynimy to za pomocą oscyloskopu i testerów. Przed włożeniem układu w podstawkę testera należy się upewnić, czy wyłączone jest napięcie zasilania (wymiany układów nie należy dokonywać przy włączonym zasilaniu). Sygnały wejściowe powinny być dołączone po uprzednim włączeniu zasilania a odłączane przed jego wyłączeniem. Wejścia nie wykorzystane powinny być podłączone do zasilania (lub masy). Wszystkie urządzenia testujące powinny być zabezpieczone przed przebiciem na masę (przed ich użyciem należy je podłączyć do wspólnego kontaktu uziemienia). Ciało operatora powinno być też uziemione za pomocą przewodzącej bransolety połączonej z masą rezystorem o wartości ok. 0,5 do 1 MΩ.

Bransoletka antystatyczna do pracy z elementami ESD.

Operator podczas pracy nie powinien nosić odzieży z włókien syntetycznych. Preferowana jest specjajna odzież antystatyczna.

Rękawice antystatyczne do pracy z elementami ESD.

Układy wyjęte z pojemnika antystatycznego należy kłaść na uziemioną płytkę metalową (np. folię aluminiową) lub specjalną matę antystatyczną. Ideałem byłoby uziemianie wszystkich narzędzi (nie należy stosować narzędzi mających uchwyty z izolacją szklaną).

Mata antystatyczne do montażu elementów ESD.

Układy scalone powinny być montowane na płytce już po zmontowaniu połączeń i innych elementów. Przy lutowaniu ręcznym wskazane jest stosowanie lutownic niskonapięciowych z uziemionym grotom. Lutownica i cyna powinny być również uziemione. Nie wykorzystane końcówki układów (oznaczone symbolem NC na rysunkach przedstawiających ich topologię) należy pozostawić niepodłączone.

System pomiarowy

Schemat uziemienia stanowiska montażowego.

Jeżeli podczas pracy operator nie jest uziemiony to nie powinien dotykać końcówek układu. Lutowanie układu należy wykonywać w kolejności: potencjał ogólny (masa), zasilanie, pozostałe kontakty. Jeżeli do lutowania stosowana jest wanna lutownicza, wszystkie jej elementy powinny być uziemione, w tym również ławki robocze. W automatycznych liniach produkcyjnych ładunek elektrostatyczny może powstawać podczas ruchu układu lub stołu. Pozbyć się tego ładunku można stosując uziemienie linii technologicznej oraz jonizację powietrza lub jego nawilżanie. Zmontowane moduły, po oczyszczeniu, powinny być umieszczane w pojemnikach antystatycznych. Zanieczyszczenia powstające przy lutowaniu zmywa się w detergentach lub ultradźwiękami. Do czyszczenia detergentowego używa się specjalnych preparatów, jak np. FUREON TE. Czyszczenie zwykle nie trwa dłużej niż 20 s. Do czyszczenia nie należy używać szczotki ani strumienia powietrza o dużej szybkości. Przy czyszczeniu modułów ultradźwiękami, należy uważać by nie doprowadzić do rezonansu. Zmontowane płytki należy brać za uchwyty lub w miejscach odizolowanych; nie należy dotykać ich złącz. Producent zaleca przeprowadzanie okresowej kontroli ładunku elektrostatycznego na liniach montażowych.

Uruchomienie i testowanie modułów i urządzeń

Przed przystąpieniem do uruchamiania zmontowanej płytki należy sprawdzić czy nie ma błędów w doprowadzeniu zasilania do poszczególnych układów, zwłaszcza polaryzacji zasilania oraz czy na płytce nie ma zwarć. Ponieważ układy CMOS w stanie statycznym mają bardzo mały pobór prądu, zbyt duża wartość prądu pobieranego ze źródła zasilania jest zjawiskiem nienormalnym. Dlatego przy stosowaniu komercyjnych zasilaczy zaleca się używanie układów ograniczających prąd zasilania. Przy uruchamianiu pojedynczej płytki drukowanej należy pamiętać, aby na złącza wejściowe podać odpowiednie sygnały (potencjał). Źródła tych sygnałów przy ich dołączaniu powinny mieć wyłączone zasilanie. Natomiast przed wyłączeniem zasilania płytki należy wyłączyć zasilanie tych źródeł. Jeżeli płytka jest uruchamiana w systemie, to należy upewnić się czy jest ona włożona do odpowiedniego slotu. Uruchamiając płytkę za pomocą oscyloskopu należy uważać, aby sondą nie zwierać badanego kontaktu z innym kontaktem lub inną ścieżką; wskazane jest stosowanie szeregowego rezystora o wartości nie mniejszej niż 10 kΩ. Przy badaniu wpływu narażeń zewnętrznych wszystkie urządzenia powinny być uziemione, a komory chłodnicze wykorzystujące do oziębiania CO2, powinny być wyposażone w deflektory.

Na podstawie publikacj UNITRA CEMI : "Elementy półprzewodnikowe i układy scalone. Zastosowania. Układy cyfrowe."

Home

Warsztat