ESD © Farkas György

ESD = Electrostatic Dischage © Farkas Gy. : ESD ESD = Electrostatic Dischage Az elektrosztatikus villamos feltöltődés kisülése (Entladung) Töltés kiegyenlítődés különböző (330 V-ot meghaladó) potenciálon lévő tárgyak között. Formája szikra, ív, pamacs, villámláshoz hasonló. Energia: 10 … 30 mJ Feszültség: 0,5 … 20 kV Áram: … 30 A Áramváltozási sebesség: … 100A/ns Villamos térerő: 1 … 4 kV/m Mágneses térerő: … 15 A/m

ESD JELENSÉGEK Görögök: borostyán + szarvasbőr (600 Kr.e.) © Farkas Gy. : ESD ESD JELENSÉGEK Görögök: borostyán + szarvasbőr (600 Kr.e.) Fizikai hatások vizsgálata, hasznosítása Az elektronikus eszközök (elektroncső) teljesen érzéketlenek rá ( -1950) Tranzisztort, ic-t tönkre teszi (1960 - ). Ha az ic. bemeneti ellenállása nagy, akkor nagy feszültségek keletkeznek rajta és ez átütéshez vezet. Ha az ic. bemeneti ellenállása kicsi, akkor nagy áramok folynak rá és ez megolvadást okozhat.

ESD miatt problémák jelentkeznek: © Farkas Gy. : ESD ESD miatt problémák jelentkeznek: Gyúlékony gázok, gőzök esetében robbanás Félvezető alkatrészekben kezelés, mérés, javítás, raktározás, csomagolás, szállítás szerelés közben: - az elem azonnali tönkremenetele (belső átütés, vagy megolvadás miatti zárlat, szakadás) - irreverzibilis belső változások miatt a villamos szilárdság csökkenése, a meghibásodási tényező () növekedése.

© Farkas Gy. : ESD ESD HATÁSOK Feltöltődés okozói: ember, jármű, csomagolás, szállítás stb. A feltöltődést befolyásoló tényezők: anyagok (műanyagok!) (padlózat, ruházat, csomagoló anyag,) légnedvesség ( téli száraz levegő !)

© Farkas Gy. : ESD ESD EMBER MODELL U C R L C = 100 – 500 pF (férfi-nő, ruházat) R = 0,1 –10 k (szerszám, tenyér, új) L = 1H U = 5 –10 kV Például:  = 1k 300 pF = 300 ns IM= 10 kV/ 1 k = 10 A

Tapasztalati feszültség adatok © Farkas Gy. : ESD Tapasztalati feszültség adatok U 14kV 11kV műszálas anyag gyapjú 5kV antisztatikus anyagok 4kV 3kV relatív páratartalom 15% 35% 100%

EPA = Electrostatic Protected Area © Farkas Gy. : ESD EPA = Electrostatic Protected Area Veszélyeztetett elemekkel foglalkozó terület (Schutzzone) Electrostatic Sensitive Devices ESD-SP = ESD-sensitive parts

VÉDELEM CÉL: U<100V és kisülés 0,3 s (nem ns!) © Farkas Gy. : ESD VÉDELEM CÉL: U<100V és kisülés 0,3 s (nem ns!) A feltöltődés megakadályozása: légnedvesítés, pára, spray vezető anyagú ruhák, cipők, padló, csomagoló anyagok A feltöltődés levezetése: csuklóföldelés, földelő gyűrű, ESD szerszámok

EPA MUNKAHELY © Farkas Gy. : ESD ESD szerszám (precíz) Párás levegő Antisztatikus munkaruha és cipő Antisztatikus munkalap Levezető karkötővel Antisztatikus padló  ne legyen kicsi dI/dt legyen kicsi

teherbíró felületkiegyenlítés (2 mm) © Farkas Gy. : ESD EPA PADLÓZAT tűzálló, kopásálló nyomásálló vezető réteg: PVC, vagy epoxi + szénszál,vagy fémszál vagy vagy Si-karbid rézháló vagy réz lemez (0,1- 0,3 mm) teherbíró felületkiegyenlítés (2 mm) Ellenállás mérés M mérővel, 100V-al, száraz levegőben R < 1 M legyen!

ESD VIZSGÁLATOK © Farkas Gy. : ESD KÖZVETETT KÖZVETLEN EUT EUT csatoló sík EUT KÖZVETLEN EUT ÉRINTKEZÉSES EUT ÁTÜTÉSES

visszavezető kábel (2m) © Farkas Gy. : ESD ESD GENERÁTOR K1 K2 C R1 R2 U elektróda Nagyfeszültségű DC a polaritása változtatható visszavezető kábel (2m) K1: töltő kapcsoló R1 = 50…100 M : töltő ellenállás K2: kisütő kapcsoló R2 = 330   10 % : kisütő ellenállás U = 15 kV C = 150 pF  10 % (IEC, de USA:500 )

ESD GENERÁTOR © Farkas Gy. : ESD Asztal: fa, 0,8 m magas, alatta földelt fémlemez Vízszintes csatolósík: 1,6m x 0,8m az EUT rátéve Függőleges csatolósík: 0,5m x 0,5m az EUT 0,1m-re mellette csatolósík 470 k Mérési feltételek: 15…35 0C 30…60% rel. pára 68…106 kPa Táp 470 k visszavezető kábel hálózat

ESD GENERÁTOR © Farkas Gy. : ESD sávszélesség: 1 GHz csatolósík 470 k visszavezető kábel 470 k

ESD GENERÁTOR JELALAK I Imax © Farkas Gy. : ESD 90% 10% 0,7-1 ns 30 ns

A 3 és 4 szint szintetikus anyagok esetében © Farkas Gy. : ESD ESD GENERÁTOR SZINTEK Szint Uérintkezési Uátütési Imax I30ns I60ns [kV] [kV] [A] [A] [A] 1 2 7,5 4 2 2 4 15 8 4 3 6 8 22,5 12 6 4 8 15 30 16 8 Csúcs hegyes legömbö- lyített A 3 és 4 szint szintetikus anyagok esetében

ESD VIZSGÁLAT Indirekt, zárt dobozzal © Farkas Gy. : ESD ESD VIZSGÁLAT Indirekt, zárt dobozzal DUT I

ESD VIZSGÁLAT Direkt, asztalon © Farkas Gy. : ESD ESD VIZSGÁLAT Direkt, asztalon szigetelő lap DUT fém asztal 10k 2 W

ESD VIZSGÁLAT Indirekt, asztalon © Farkas Gy. : ESD ESD VIZSGÁLAT Indirekt, asztalon fém lap EM tér DUT fém asztallap szigetelő alátét