Com o advento e subseqüente miniaturização de componentes semicondutores,a eletricidade estática passou a ser identificada como um novo perigo que ameaçadiretamente a produtividade e a confiabilidade dos produtos letrônicos. Tornou-sefundamental então criar programas para evitar os riscos da ESD - ElectrostaticDischarge. Para tanto, é necessário compreender alguns conceitos eletrostáticose as leis que os governam.

A geração de cargas estáticas pode ocorrer de muitas maneiras. Entre elaspodemos citar eletrização por contato, eletrização triboelétrica, eletrizaçãopor indução, etc.

Compreendendo os mecanismos da eletrização estática, é mais fácil evi-tar o aparecimento das cargas estáticas, ou então reduzi-las a níveis segu-ros.

Atualmente, com a larga utilização de materiais sintéticos altamente iso-lantes, tanto na cobertura de pisos, mesas, cadeiras, roupas, sapatos e emquase todos os objetos de utilização diária, o aparecimento da eletricidadeestática tem sido muito freqüente, pois nestas situações as cargas elétricasnão podem ser escoadas.

Dentre todos os processos de geração de carga estática, o mais comum é ocarregamento triboelétrico, o qual é causado pelo atrito entre duas superfícies.A eletrização triboelétrica se refere à transferência de cargas devido a contato eseparação de materiais. A quantidade de carga gerada por esse processo de-pende de muitos fatores, como a área de contato, pressão de contato, umida-de relativa, velocidade com que uma superfície é atritada sobre a outra.

A série triboelétrica, mostrada na tabela 1, indica a tendência de determi-nado material acumular cargas positivas ou negativas quando dois materiaisda tabela são colocados em contato e separados. O que se encontra emposição mais alta na tabela se torna positivamente carregado.

Os materiais sensíveis à descarga eletrostática sãoidentificados pelo símbolo oficial reproduzido na figura abaixo:

Os prejuízos causados pela ESDA eletricidade estática, que para nós é imperceptível, pode danificar um componente semicondu-tor quando a descarga atinge um ou mais terminais desse componente. Algumas vezes o danoocasionado por ESD não será imediatamente perceptível, e a falha será latente. O componenteque foi atingido sofrerá degradação de desempenho ou redução de expectativa de vida. Outrasvezes o componente se danifica imediatamente, e a falha é denominada catastrófica.

Os danos por ESD em componentes semicon-dutores de um produto eletrônico podem ocorrerdesde a etapa de sua fabricação até sua instala-ção no usuário final. Normalmente resultam domanuseio inadequado em áreas com pouco ounenhum controle contra ESD.

Um defeito por ESD é um sério inconvenientequando só é observado depois de o produto che-gar ao cliente, porque sua qualidade ficou com-prometida por uma falha latente. Na atual con-corrência de mercado, significa ameaça a muitosempregos. Na tabela abaixo, podemos ver comoalguns componentes são classificados por sua sen-sibilidade a ESD.

Negativo-

Asbesto

Acetato

Vidro

Mica

Cabelo

Náilon

Lã

Seda

Alumínio

Papel

Algodão

Âmbar

Borracha

Prata

Ouro

Acrílico

Poliuretano

Poliéster

PVC

Teflon

Silicone

+Positivo

Símbolo oficial de ESD -material sensívela descarga eletrostática

Tipo de ComponenteVMOS

MOSFET

GaAsFET

JFET

CMOS

OP-AMP

Transistores Bipolares

Diodo Schottky

TTL Schottky

Sensibilidade a ESD (Volts)30 – 1800

100 – 200

100 – 300

140 – 7000

250 – 3000

190 – 2500

380 – 7000

300 – 2500

1000 – 2500

Como evitar o riscoTodas as medidas de proteção dos dispositivos eletrônicos contra eletricidade estática podem serresumidas no seguinte conselho: evite descarregamento eletrostático sobre componentessensíveis

A proteção de componentes e placas eletrônicas contra ESD deve considerar uma combina-ção de métodos de prevenção de geração de cargas com mecanismos de remoção das cargasexistentes.

Considerem-se as seguintes áreas para um programa de controle ESD: ambiente, prevençãopessoal e bancada de trabalho.

Deve-se ter o cuidado de evitar o surgimento de cargas eletrostáticas adotando medidaspreventivas, como o estabelecimento no ambiente de trabalho de áreas protegidas contra a ESD,que devem ser adequadamente identificadas, possuir piso dissipativo e controle de umidade.

O uso de guarda-pó apropriado em conjunto com um meio de descarregamento das pessoas(pulseira de aterramento ou calçado ESD) que trabalham em contato direto com componentessensíveis a ESD é o requisito mínimo de prevenção pessoal.

Ainda no campo da prevenção pessoal, as pulseiras de aterramento devem ser ajustadas aopulso com a parte metálica em contato direto e conectadas com algum ponto de terra por seucabo. A função da pulseira é propiciar o aterramento pessoal, isto é, dissipar toda a energia estáticapresente no corpo para a terra. Internamente, a pulseira possui uma resistência para limitar acorrente elétrica de descarga, protegendo e evitando também o choque elétrico do usuário.

Devido ao constante manuseio da pulseira, é muito comum ocorrer um rompimento de suacontinuidade. Por esta razão, o valor da resistência da pulseira terá de ser monitorado freqüente-mente. O teste para verificar se a pulseira está em perfeito estado de funcionamento é bastantesimples. Com um multímetro digital, seleciona-se a função ohmímetro e depois conecta-se umadas pontas de prova ao lado metalizado da pulseira e a outra ponta ao cabo de aterramento. Ovalor da resistência a ser medido é 1 MW.

Outras formas de aterramento pessoal são os calçados ou calcanheiras ESD, de solado especi-al com uma determinada condutividade elétrica. Lembrando, porém, que todas as vezes que ascalcanheiras estiverem sendo usadas, a tira condutiva deve ser colocada dentro do sapato, sob opé. Tanto o calçado como a calcanheira só são aplicáveis em áreas com piso dissipativo.

Uma das formas mais importantes para o controle de ESD é a utilização de bancadas aterradas ecom superfície dissipativa. A bancada deve ter um ponto de aterramento para a conexão de pulseiras.

Como proteger materiais sensíveisTodos os dispositivos sensíveis à descarga eletrostática devem ser embalados e transportados commateriais especialmente desenvolvidos para proteger os componentes.

O transporte será feito somente dentro de embalagens especiais - caixas condutivas e sacosmetalizados fechados.

Os sacos metalizados são sempre identificados pelo símbolo ESD. Exercem a função de dissi-par as descargas promovidas por contato ou aproximação e também oferecem blindagem doscomponentes quando expostos a um campo elétrico.

Os sacos metalizados devem estar sempre intactos, isto é, sem nenhum furo ou rasgo. Casocontrário, a proteção contra ESD não existirá e a embalagem perderá sua função principal.

Algumas caixas possuem um revestimento com material condutor, que oferece proteçãocontra ESD ao material embalado, de forma similar ao saco metalizado. As caixas de módu-los também são identificadas com o símbolo ESD.

A abertura destas embalagens também exige cuidados. Fitas adesivas, etiquetas e lacres nuncadevem ser retirados bruscamente. O ato de puxar uma fita adesiva gera altas cargas estáticas.As fitas devem ser sempre cortadas com uma lâmina ou tesoura.

As embalagens e materiais que não possuem identificação ESD devem ser colocados afastadosdos ESDS.

As placas de circuito impresso devem ser manuseadas sempre pelas bordas. Os módulos,sempre pelo painel frontal. Evitar o máximo de contato com os componentes da placa, trilhas epontos de conexão.

ReferênciasPara mais informações sobre os riscos da eletricidade estática, consultar as seguintes referências:

IEC 61340-5-1 – Protection of electronic devices from electrostatic phenomena – GeneralRequirements

IEC 61340-5-2 – Protection of electronic devices from electrostatic phenomena – User Guide

CONCEITOS BÁSICOS PARA PROTEÇÃO CONTRA ELETRICIDADE ESTÁTICA (Alexandre PinhelSoares)

Este artigo foi escrito especialmente para Noticiário de Equipamentos Industriais-NEIpor Vitor Manoel Gonçalves Pereira, Gerente de Qualidade da Siemens Ltda. O autorparticipa do comitê da ABNT que elabora as normas referentes à ESD no Brasil. É enge-nheiro eletrônico graduado pelo CEFET-PR em 1989 e com pós-graduação em Telecomu-nicações pela PUC-PR.