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Sistemi di protezione e ESD

Sistemi di protezione industriali e ESD

I fenomeni ESD vengono introdotti dalla carenza o dall''eccesso di elettroni sulla superficie di un corpo e, conseguentemente, la struttura atomica interessata può definirsi elettrificata negativamente oppure positivamente. I corpi elettrificati esibiscono un potenziale ESD sulla loro superficie e possono influenzare i corpi prossimi e/o adiacenti attraverso il campo elettrostatico generato. Ciò può rappresentare un rischio notevole in diversi processi produttivi i quali si sono ulteriormente ampliati attraverso l'evoluzione tecnologica e la miniaturizzazione.

Compatibilità ESD

I componenti e gli apparati elettronici infatti sono sensibili a eventi ESD e a campi elettrostatici, campi che possono interferire sia livello di disturbi (malfunzionamenti - interferenze) sia a livello di danneggiamento (fusioni piste - dielettrici). Conseguentemente, la realizzazione di prodotti elettronici dovette prevedere una barriera (gabbia di Faraday) avente lo scopo di proteggere il contenuto da eventi esterni potenzialmente presenti nelle applicazione (cioè presso gli utenti finali). Tale aspetto fu anche assolto da accorgimenti che in parte erano già previsti per la gestione di interferenze legate a radio frequenze e a campi elettromagnetici.

Una volta sviluppato un sistema in grado di garantire un'adeguata schermatura del prodotto finito, la possibilità di errore introdotto in fase di assemblaggio risulta molto bassa in quanto il dimensionamento dei sistemi di protezione da adottare viene valutato opportunamente in sede di progetto (tipo materiali - spessori) e successivamente attraverso la sperimentazione su prototipi (test di compatibilità ESD); la realizzazione di prodotti finiti prevede spesso l'esecuzione di verifiche di compatibilità condotte su campionature di produzione, che agiscono come ulteriore indicazione dell'affidabilità dei prodotti impiegati allo scopo.

I processi produttivi d’interesse

Ben più difficile invece appare la gestione di eventi ESD in sede di realizzazione di prodotti elettronici (assemblaggio - collaudo) in quanto la distribuzione dei difetti (cioè 90% di prodotti degradati e 10% di prodotti danneggiati irreparabilmente) tende a far sottovalutare l'ampiezza del problema; attualmente l'evoluzione tecnologica ha amplificato questo atteggiamento da parte di società esposte a ESD in quanto, in aggiunta ai settori tradizionalmente più sensibili al problema quali l'avionica, il militare, l'hi-tech e le telecomunicazioni sono stati coinvolti nuovi settori quali l'automotive, la domotica, il bianco e i diversi segmenti dell'industria che stanno modificando i loro processi da elettromeccanici a elettronici.

Come attestato da risultati emersi attraverso diverse “survey” sul tema distribuite nell'ambito di precedenti edizioni del “Convegno Nazionale ESD”, oltre a questo approccio inopportuno vi è anche un'evidente attività di analisi dei difetti sottodimensionata (ad esclusione del settore “automotive”) amplificata dall'incapacità di focalizzare i guasti ESD attraverso i normali collaudi. Questo aspetto ha reso e rende possibile la presenza di difetti latenti “feriti ESD” che si manifestano successivamente presso i clienti e che non lasciano tracce tangibili e/o significative; conseguentemente il peso negativo della statica diviene ancora più grave in quanto influenza in maniera pesante la soddisfazione del cliente. In aggiunta, il “trend” della tecnologia e della protezione dei componenti espone ulteriormente industrie e enti coinvolti.

La gestione delle problematiche ESD

I componenti elettronici attualmente impiegati, a causa delle loro dimensioni sempre più contenute, sono esposti a eventi ESD dell'ordine di qualche centinaio di Volt; questo aspetto è stato attestato dalle recenti emissioni nel 2007 di normative di sistema quali CEI EN 61340-5-1 e ANSI 20.20. In particolare, la normativa IEC 61340-5-1 viene principalmente utilizzata in Paesi della Comunità Europea, mentre la ANSI S.20.20 trova maggiore applicazione nel Nord America e Giappone. Tali normative sono state prodotte dal comitato IEC 101 che si avvale dei maggiori esperti a livello mondiale allo scopo di garantire la protezione ESD in EPA (ESD PROTECTED AREA), che non richiedono particolari requisiti, ma che di fatto possono gestire componenti in classe 0 (sensibili a scariche ESD riferite al modello umano “HBM” superiori a 100 V). In relazione a eventuali aspetti di sicurezza si deve fare tassativamente riferimento a normative di sicurezza emesse su base nazionale (es. CEI 64-8 per l'Italia). Queste rappresentano un valido aiuto per la predisposizione di aree protette e in funzione dell'evoluzione del mercato elettronico, sono state sviluppate anche in funzione del fatto che potessero essere interpretate e recepite da parte di aziende di qualunque dimensione.

Indipendentemente dai settori e dalle aree industriali coinvolte, nel momento in cui viene attivata un'area protetta per la gestione di eventi ESD è necessario garantire la sua efficienza e diviene pertanto fondamentale definire all'interno di una organizzazione sia i ruoli che le responsabilità per l'implementazione di un programma di controllo ESD. Quanto sopra deve essere stabilito tassativamente da procedure interne che devono necessariamente fare riferimento a normative esterne vigenti sia di settore che di sicurezza (must tecnico) e si ribadisce che in questo ultimo caso le normative di sicurezza nazionali (obbligatorie in qualsiasi settore industriale e non) prevalgono su quelle internazionali.

Le procedure locali ESD devono inoltre riportare indicazioni inerenti le caratteristiche elettriche - fisiche - meccaniche dei prodotti impiegati per la protezione, ma anche i criteri di mantenimento dell'area/processo quali le cadenze del monitoraggio sulle dotazioni e i criteri con cui sono condotte le verifiche ispettive inclusa l'eventuale gestione delle azioni correttive a fronte di problemi emersi.

 

 

 

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