Con la llegada del invierno, con días más fríos y secos en una buena parte del país, se agravan los problemas debidos a descargas electrostáticas o ESD (electrostatic discharge). Así recordar algunos conceptos y cuidados relacionados con la ESD nunca y demás, de ahí elegir ese tema para el artículo que damos a continuación.
Por diversos procesos, que todos los que trabajan con electrónica conocen, los cuerpos pueden acumular cargas estáticas. Esas cargas pueden adquirir valores elevados, resultando así en grandes potenciales eléctricos capaces de causar daños a circuitos electrónicos.
Estos daños ocurren cuando las cargas pueden pasar de un cuerpo a otro, y ese otro es un circuito electrónico sensible.
Por ejemplo, una persona puede adquirir una carga eléctrica cuyo potencial puede llegar a miles de voltios por el simple caminar en una alfombra en un día seco. Esta carga permanecerá acumulada en la persona hasta el momento en que toque en otro objeto para el que pueda transferir parte de la carga o toda la carga.
En este proceso, el flujo de cargas resultante, que es una corriente capaz de alcanzar una gran intensidad, puede causar daños, principalmente en circuitos eléctricos sensibles.
En el caso específico de un circuito CMOS, por ejemplo, la descarga puede romper la capa de dieléctrico extremadamente fina que separa el electrodo de conducto de un FET, dañando así de modo irreversible el componente.
Otras consecuencias de una descarga que no llegan a causar la quema total son la inducción de fugas, o la introducción de cargas indeseables en parte de la estructura del componente, afectando sus características.
El simple toque de los dedos en los terminales de un componente de este tipo puede causar su esquema.
Cuando se trata de circuitos integrados existen tres modelos adoptados para definir los parámetros de protección contra ESD: Modelo del cuerpo humano (HBM), modelo del dispositivo cargado (CDM) y modelo de máquina (MM).
El HBM, sigla proveniente de Human Body Model, simula el evento de una descarga electrostática cuando una persona cargada tanto con carga negativa como positiva toca los terminales de un componente, por ejemplo, un circuito integrado que se encuentra en otro potencial.
En el CDM (Charged Device Model) se simula el evento de una descarga electrostática cuando un dispositivo cargado con un cierto potencial entra en contacto con una superficie cargada con un potencial diferente.
Finalmente en el MM, tenemos la simulación de lo que ocurre cuando parte de un equipo o herramienta entra en contacto con un dispositivo que se encuentra en un potencial diferente.
En la práctica, los modelos HBM y CDM se consideran mucho más próximos de lo que ocurre en el mundo real.
Controles de ESD
Existen diversas maneras para controlar la ESD evitando su acción en los medios en que se trabaja con circuitos electrónicos sensibles. Básicamente, los medios se obtienen de tres formas:
La primera consiste en la introducción del sistema de prevención contra las descargas en la propia construcción del lugar en que se trabaja con los componentes.
Para este método de prevención se parte de la premisa de que son las cargas no son generadas y que no ocurren fenómenos indeseables de descargas y los dispositivos están protegidos. La idea, en este caso, es utilizar materiales que tengan el mínimo de tendencia de generar cargas en el área de trabajo tales como materiales antiestáticos o disipativos.
También se evita la utilización de partes móviles que, por fricción, puedan quedar cargadas tales como rodamientos de goma o plásticos, alfombras, etc. Cualquier objeto que entre en contacto con los componentes debe ser conductor o antiestático.
La otra forma consiste en agregar al local sistemas que disipen eventuales cargas acumuladas.
En este caso se debe prever la utilización de dispositivos o recursos que disipen cualquier carga que pueda ser generada indebidamente, siendo, en cierto modo, común al primer caso. Esto significa la utilización de recursos que desvían a tierra cualquier carga acumulada. Una recomendación es la utilización de un terreno común para toda la instalación.
Cualquier cosa en la línea de producción, encimera o lugar de trabajo que entre en contacto con los componentes, debe estar conectado a tierra. Es importante garantizar que todo esté en el mismo potencial.
El uso de pulseras, zapatos y tiras de puesta a tierra en los empleados es importante para garantizar una protección total. Todo esto debe estar conectado a un punto común de tierra.
La humedad del aire también debe ser controlada ya que el aire seco facilita la acumulación de cargas estáticas. Por otro lado, recuerde que el exceso de humedad también puede tener efectos dañinos: puede causar la corrosión.
Finalmente tenemos la propia introducción de mecanismos de defensa contra ESD en el dispositivo que está siendo desarrollado o fabricado.
Inspección
Por supuesto, todo esto sólo funcionará si hay una constante supervisión de las medidas de precaución y también una concientización del personal que trabaja en el ambiente sensible.
Una inspección periódica del sitio sujeto al problema además de reuniones que recuerden a todos los peligros de las descargas para la integridad del producto es importante.
Y después de cansarnos de decir todo esto por enésima vez, vamos a la calle Santa Ifigenia, centro del comercio electrónico de São Paulo, y al comprar un circuito integrado sensible, debidamente protegido en el embalaje antiestático, el empleado lo retira y triunfalmente, sosteniéndolo entre los dedos nos muestra que es lo mismo que pedimos ....
