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Control de electroestática en la industria electrónica

Una buena parte de las fallas en electrónica se debe a las descargas electroestáticas que dañan el interior del componente, resultando muchas veces imperceptibles en un principio. Un correcto plan de control de este fenómeno hace la diferencia entre una instalación profesional y otra que no lo es.

Altas diferencias de potencial eléctrico conducen a descargas electroestáticas (ESD, por sus siglas en inglés), las que producen graves daños mientras se está trabajando con componentes electrónicos. Estas dependen de la humedad ambiental y de los materiales en contacto. A menor humedad, por ejemplo en el desierto minero, el fenómeno es más riesgoso, pues el ambiente entre las partes es de menor conductividad, favoreciendo la diferencia de potencial.

Debido a esto, los componentes y unidades electrónicas tienen que estar protegidas contra las descargas electroestáticas. Dado que los daños provenientes por estas descargas no siempre son visibles inmediatamente, ellos pueden producir “fallas latentes” en transistores y tarjetas de circuitos electrónicos. Los componentes que las presentan no están dañados completamente; están solo heridos. Al comienzo, presentan interrupciones que provocan un menor desempeño del equipo, y posteriormente pueden llegar hasta casos de garantías mayores.

Para evitar las descargas descontroladas, es absolutamente necesario que el área de operación esté conformada con un equipamiento disipativo profesional. Se trata de conectar a tierra tanto a equipos como a personas, para que de esa forma no haya diferencia de potencial entre ambos. Debido a la importancia de la llamada Área de Protección Electroestática (EPA, por sus siglas en inglés), el acceso solo debe permitirse a personas debidamente vestidas y equipadas con materiales disipativos que aseguren una descarga controlada a tierra (ver figura 1). En la mayoría de los casos, las herramientas manuales son la conexión entre el operario y el equipo en intervención. En el rango de resistencia eléctrica, se entiende como material conductivo entre 10exp1 y 10exp6 Ohm; material disipativo, entre 10exp6 y 10exp12 Ohm, y material aislante, por sobre 10exp12 Ohm. La norma IEC61340-5-1 indica los valores eléctricos para los diferentes materiales usados en la protección de ESD.


Programa de control de electroestática

Un programa de control de electroestática debe incluir el siguiente equipamiento:

1.- Herramientas antiestáticas:

Estaciones de soldar aterrizadas, atornilladores, alicates, cortantes, pinzas, escobillas de limpieza, todas fabricadas en material conductivo para descargar su estática a través de la mano y muñeca con pulsera antiestática conectada a tierra.


2.- Protección de áreas de trabajo:

Carpetas antiestáticas de mesa y de piso, conectadas a tierra. De mesa, para instalar sobre ella el equipo en intervención, y de piso, para el operario sobre la que se desplaza mientras interviene el equipo. Se recomiendan las de goma, resistentes al calor del cautín soldador y de la soldadura fundida, prolongando significativamente su vida útil. La cara superior debe ser disipativa, la inferior conductiva.

Cables de conexión para carpetas. Deben tener fusible de protección (por ejemplo, 1MOhm), para que corte en el caso de una descarga eléctrica a la tierra (por ejemplo, un rayo eléctrico).

Conectores para cables. Para bancos de trabajo y para otras posiciones, como, por ejemplo, muros. También deben tener su fusible de protección.

Sillas antiestáticas con asiento, respaldo, estructura y ruedas, todo conductivo, y cable colgante en contacto a la carpeta antiestática de piso. Como alternativa, existen las fundas antiestá- ticas para silla, asiento y respaldo, con cables de conexión a carpeta de piso.

Estaciones de trabajo con mesa, repisas y estructuras conductivas y conectadas a tierra.

Señalética que indica zonas controladas (por ejemplo, avisos de pared y cintas demarcadoras de piso).


3.- Protección de Personas:

Pulseras antiestáticas, en diferentes calidades y ergonomías, las que conectan a cables de descarga a tierra. Se recomiendan las que conducen en todo su perímetro y no solamente debajo del broche de conexión.

Ropa antiestática. Su tela debe contener fibra conductiva, normalmente fibra de carbón. Lo más utilizado son los delantales o cotonas. También aplica a poleras, pantalones, pullovers, parkas, overoles y gorros.

Calzado antiestático, como zapatos y sandalias conductivas por la suela. Como alternativa, se utiliza una talonera antiestática, de quita y pon al calzado corriente. El calzado debe tener el fusible de protección de 1 MOhm. Para visitas a laboratorio, se ofrecen fundas conductivas desechables.

Guantes antiestáticos. Al ser normalmente de algodón con fibra conductiva, sufren de poca vida útil al manipular equipamiento de bordes vivos. Debido a ello, se ofrecen con goma de protección en el extremo de los dedos o en la superficie de la palma y los dedos.

Dedales para la punta de los dedos, en goma conductiva.


4.- Testeo de ESD:

Tester de acceso a recintos. Leen la conductividad de los elementos de protección personal, como pulseras y calzado. Indican luz verde cuando están en regla; luz roja, cuando no.

Tester de medición de resistencia superficial. Para una misma superficie (por ejemplo, carpeta), y también para medir entre dos superficies diferentes.

Medición de campo electroestático, o volts de carga en algún objeto. Para ropa de personas, generalmente se recomienda una lectura inferior a 100 V.

Monitor de descarga para puestos de trabajo. Pueden ser para monitorear la descarga desde una pulsera de operario, desde una carpeta, o ambas. Cuando se detecta una falta de continuidad se enciende una luz roja o suena una alarma.


5.- Embalaje y Transporte:

Bolsas antiestáticas, de polietileno disipativo, diseñado para proteger el manipuleo componentes en la EPA, con o sin cierre zip.

Bolsas de blindaje de estática, diseñadas para entregar un efecto blindaje frente a descargas electroestáticas. Su material es polietileno laminado interiormente con un film metálico, el que produce el efecto de blindaje o “Faraday”. Existe un grado superior de estas bolsas que ofrecen una barrera superior hacia el aire, oxígeno y humedad, además blindan contra interferencias EFI y EMI.

Film antiestático con burbujas para protección de contenido frente a golpes, en rollo.

Símbolos autoadhesivos para señalización ESD en embalajes.

Espumas antiestáticas y conductivas para relleno en empaques.

Gabinetes auto apilables, bins para colgar en rieles frente a puestos de trabajo y cajas con divisores internos en plástico conductivo, para el almacenamiento y transporte de componentes.

Racks porta PCB en plástico conductivo para almacenamiento y transporte de PCBs.


6.- Ionización:

Sopladores de aire ionizado en ventiladores de bajo repisas para el área en el puesto de trabajo.

Ventiladores ionizadores de sobremesa para el área en el puesto de trabajo.

Pistolas ionizadoras a aire comprimido externo para remover polvo, residuos y otros contaminantes.


Por Luis Lund, Gerente General de Importadora Poirot S.A. / www.poirot.cl
Noviembre 2018
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