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ESD: tutto quello che devi sapere sulle scariche elettrostatiche
Per una protezione ESD efficace
ESD è l’abbreviazione di scarica elettrostatica (in inglese Electrostatic Discharge) cioè un flusso elettrico sotto forma di scintilla o scarica che si genera tra due oggetti quando hanno grandi differenze di potenziale.
Da cosa è causata la scarica elettrostatica
Spesso le scariche elettrostatiche si verificano al di sotto della soglia di percezione umana, ma possono comunque causare danni - ad esempio ai componenti elettronici. Affinché un essere umano percepisca una scarica elettrostatica ci vogliono circa 3.000 volt. In confronto, 30 volt sono già sufficienti a distruggere un gruppo di semiconduttori.
Attenzione ai rischi invisibili
Le scariche elettrostatiche sono caratterizzate da un basso flusso di corrente e normalmente non rappresentano alcun rischio per l’uomo. A seconda della tensione, la scarica elettrostatica è:
- percepibile a partire da 3000 volt
- Da 5000 V è percepibile acusticamente
- Visibile da 10.000 V sotto forma di scintille o fulmini.
La carica elettrostatica può essere causata da livelli ridotti di umidità dell'aria, motivo per cui l'umidità dell'aria dovrebbe essere - in una situazione ideale - compresa tra il 40% e il 60%.
Ecco alcune situazioni tipiche in cui può verificarsi una ESD, soprattutto in un ambiente industriale:
- srotolamento di nastro adesivo
- nastri trasportatori
- camminare su un pavimento in materiale sintetico (p.es. laminato, moquette)
- sfregamento su indumenti sintetici
- sfregamento su contenitori in plastica
Per eliminare questi rischi nelle operazioni di produzione di componenti elettronici, bisogna lavorare con apparecchiature con protezione dalle ESD, specialmente nelle aree di produzione in cui non è possibile evitare movimenti che possono generare scariche elettrostatiche.
Le scariche elettrostatiche si verificano quando vi sono grandi differenze di potenziale, ad esempio tensioni diverse. Questo accade, ad esempio, quando si cammina con suole di plastica su un tappeto: con lo sfregamento, le cariche elettriche prevalentemente negative vengono assorbite e si distribuiscono su tutto il corpo o l’oggetto interessato.
Entrando in contatto con un altro corpo conduttivo o una messa a terra, queste cariche vengono rilasciate sotto forma di scossa. La scarica può provocare crepitii, scoppiettii o addirittura scintille. Per i componenti elettronici sensibili, questo è un grosso problema.
Perché una buona protezione è la cosa più importante
I componenti danneggiati da una scarica elettrostatica non differiscono visivamente da quelli intatti. Tuttavia, le scariche elettrostatiche possono avere un impatto enorme sulla funzionalità dei componenti prodotti, quindi è necessario osservare tutte le misure precauzionali per poter lavorare su componenti sensibili senza danneggiarli.
Nelle moderne aree di lavoro, è abbastanza facile che si verifichino tensioni superiori a 10.000 volt. Le materie plastiche sono particolarmente suscettibili di essere caricate con energia elettrostatica, a causa della loro elevata resistenza superficiale. Ad esempio, il potenziale di superficie di una generica scatola di plastica può raggiungere i 20.000 volt - un ambiente rischioso per i componenti elettronici contenuti al suo interno.
Da non dimenticare: l’aria condizionata pone dei rischi per i componenti elettronici poiché minore è l’umidità, maggiore è il rischio di cariche elettrostatiche. Ecco perché bisognerebbe regolare l’umidità a un valore compreso tra il 40% e il 60%.
Piccola causa, grande effetto: i danni di una protezione ESD inadeguata
Gli assemblaggi elettronici, come i componenti semiconduttori, possono essere danneggiati in modo visibile e invisibile. Alcuni danni si manifestano solo quando il componente è integrato nel prodotto e viene utilizzato (per un certo periodo di tempo).
In pratica ciò significa:
- guasti successivi
- reclami
- costi di riparazione e sostituzione
- perdita di buona reputazione come fornitore di elettronica
- perdita di clienti
Protezione dalle ESD
Un'area protetta ESD, nota anche come EPA (area elettrostatica protetta), fornisce una protezione efficace contro i danni causati dalle scariche elettrostatiche. In queste aree vengono adottate tutte le misure precauzionali necessarie per lavorare con i componenti sensibili alle scariche elettrostatiche senza danneggiarli.
L’impostazione di una zona di protezione ESD (EPA) completa deve tenere conto dei seguenti problemi:
- Le persone all’interno di una EPA sono sempre collegate a terra
- Indossare braccialetti ESD
- Indossare scarpe ESD
- Utilizzare indumenti ESD
- Utilizzare guanti ESD
- Messa a terra dell’area di lavoro
- Il piano di lavoro/superficie di lavoro deve essere coperto con materiale ESD
- Vengono utilizzati solo utensili ESD
- Messa a terra tramite cavi e collegamenti di messa a terra
- I componenti all’interno di un EPA devono sempre essere protetti
- Stoccaggio in contenitori antistatici
- Riporre i contenitori su tappetini antistatici
- Trasporto con tappetini antistatici
Test ESD – la regolarità è importante
Se si lavora con componenti elettronici in produzione, sussiste il rischio che le scariche elettrostatiche incontrollate (ESD) possano danneggiare questi componenti elettronici e interferire con il loro funzionamento, anche in un dopo l'installazione nel prodotto finale.
In una zona di protezione ESD (EPA) istituita in conformità ai requisiti della norma DIN EN 61340-5-1, è necessario controllare e/o verificare regolarmente se la zona di protezione e i suoi elementi funzionano correttamente e quindi se i componenti elettronici sono protetti da scarica controllata.
Prima di accedere all’EPA, i dipendenti devono verificare quotidianamente che i loro dispositivi di protezione individuale ESD funzionino in modo corretto. È necessario controllare anche il tavolo di lavoro, i tappeti sul pavimento e collegamenti di messa a terra.
Per saperne di più sulla protezione dalle ESD
In generale, vige il principio: "dove non c'è carica, non ci può essere una scarica (elettrostatica)".
Il minor numero possibile di movimenti e l'utilizzo di apparecchiature a prova di ESD riduce al minimo il rischio di cariche statiche causate dalle persone.
Domande su aree EPA, DPI, apparecchiature o strumenti ESD?
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Glossario ESD: i termini più importanti relativi a ESD o EPA sono raccolti qui: