ESD (scariche elettrostatiche)

Le cariche elettrostatiche sono causate da attrito, contatto e processi di instradamento. Materiali come plastica, tessuti o metalli immagazzinano cariche elettriche che si scaricano improvvisamente quando vengono toccati o avvicinati. Questo processo è particolarmente critico nel settore dell'elettronica, poiché anche tensioni minime possono distruggere componenti sensibili.

Le conseguenze sono spesso danni irreversibili ai componenti elettrici, elettronici e optoelettronici. I circuiti stampati (PCB) dotati di componenti come i transistor a semiconduttore a effetto di campo a ossido di metallo (MOSFET) o i transistor bipolari a ponte isolato (IGBT) sono particolarmente suscettibili. Anche i chip IC (circuiti integrati) e i substrati utilizzati nell'industria dei semiconduttori e nella produzione di elettronica sono a rischio. La rapida equalizzazione dei potenziali provoca tensioni elettriche elevate, che possono portare a guasti irreparabili nei circuiti assemblati e nei loro singoli componenti sensibili.

Conducibilità elettrica dei materiali

Per proteggere efficacemente i componenti elettronici da danni ESD, ad esempio durante l'handling, la conducibilità elettrica dei materiali utilizzati svolge un ruolo centrale. Poiché questi materiali sono a diretto contatto con il pezzo, devono garantire che le cariche elettrostatiche possano essere scaricate in modo controllato e senza danni.

La conduttività elettrica descrive la capacità di un materiale di scaricare in modo sicuro le cariche attraverso la sua resistenza specifica. A seconda del valore della resistenza, questo avviene molto rapidamente, come nel caso dei materiali conduttivi, o in modo ritardato e controllato, come nel caso dei materiali dissipativi. Il fattore decisivo è sempre la resistenza specifica, che determina la velocità e il modo in cui le cariche vengono scaricate in modo sicuro.

Intervalli di resistenza nella protezione ESD

A seconda della classe di materiale, esistono diversi intervalli di resistenza specifica:

• Leplastiche conduttive sono tipicamente comprese tra¹⁰³ e¹⁰⁵ Ω e permettono di scaricare le cariche molto rapidamente.
• Imateriali dissipativi sono compresi tra¹⁰⁶ e¹⁰⁹ Ω e garantiscono una scarica controllata e senza danni. I materiali NBR-ESD e HT1-ESD utilizzati da Schmalz rientrano esattamente in questo intervallo e garantiscono una sicura dissipazione della tensione sul pezzo.
• Imateriali antistatici mostrano valori significativamente più alti tra¹⁰¹⁰ e¹⁰¹² Ω e agiscono principalmente contro l'accumulo di cariche, senza dissipare fortemente le cariche stesse.

Metodo di prova per la conducibilità

La misura "punto-terra" è un mezzo particolare per verificare la capacità di scarica tenendo conto della resistenza specifica. Sulla base di questa misura, è possibile identificare l'intervallo in cui si colloca la resistenza dell'intero sistema. Con l'aiuto di speciali misuratori di resistenza, si può stabilire la resistenza di scarica tra un punto di misurazione (1) e un punto di messa a terra del sistema (potenziale di terra) (2).

I materiali adatti sono spesso contrassegnati dal simbolo di protezione ESD per un migliore orientamento. Questo simbolo indica che un prodotto è adatto alla protezione ESD e protegge in modo affidabile altri componenti dalle scariche elettrostatiche (ESD).

Per garantire che la protezione ESD non sia garantita solo a livello di materiale e nelle procedure di test, ma sia anche implementata in modo coerente nel campo di lavoro pratico, è necessario disporre di superfici chiaramente definite con misure coordinate.

Una zona di protezione ESD, o in breve "EPA" (Electrostatic Protected Area), è un campo di lavoro speciale in cui tutti i materiali, gli utensili e le attrezzature di lavoro sono progettati per essere elettricamente dissipativi. Ciò include pavimenti dissipativi, sistemi di messa a terra, abbigliamento e imballaggi conformi alle norme ESD. L'obiettivo è prevenire e scaricare le cariche elettrostatiche in modo controllato, in modo da proteggere in modo affidabile componenti sensibili come circuiti stampati, semiconduttori o componenti optoelettronici.

La protezione ESD è essenziale nel settore dell'elettronica. I PCB sensibili contenenti componenti come MOSFET e IGBT sono altamente vulnerabili alle scariche elettrostatiche ed esigono una protezione affidabile durante tutte le procedure di handling.