¿Qué es la electricidad estática y cómo se genera?

La electricidad estática se refiere a la acumulación de carga eléctrica en la superficie de un objeto. Las cargas estáticas suelen generarse de las tres formas siguientes:

1. Fricción
2. Dos objetos se separan tras el contacto
3. Inducción electrostática

Casi todos los objetos del puesto de trabajo pueden generar electricidad estática, como:

• Objetos móviles: Carretillas y sillas
• Materiales: Cinta adhesiva, cajas de giro y otros elementos utilizados para la manipulación de materiales.
• Ropa: guantes, paños utilizados en salas blancas, calzado y ropa normal
• Componentes del puesto de trabajo: Superficies del banco de trabajo, monitores de ordenador CRT, herramientas manuales, papel, cuadernos, carpetas y bolígrafos.
• Infraestructura: Paredes, suelos y botellas de alcohol
• Envases: plásticos normales, papel y cartón.

¿Qué significa ESD?

ESD son las siglas de Electrostatic Discharge (descarga electrostática), que es el flujo repentino de electricidad entre dos objetos cargados eléctricamente causado por contacto, un cortocircuito eléctrico o una ruptura dieléctrica. Cuando este proceso de transferencia de carga electrostática es lo suficientemente fuerte, puede dañar componentes y productos.

Factores que influyen en la creación de electricidad estática

La generación de electricidad estática se ve influida por diversos factores, cuya comprensión es esencial para gestionar eficazmente la ESD.

• Conductividad del material: La conductividad de los materiales influye directamente en la generación de electricidad estática. Los materiales conductores y las sustancias antiestáticas producen una carga estática mínima, mientras que los materiales aislantes generan una electricidad estática importante.
• Humedad relativa: La humedad relativa del ambiente ejerce una influencia sustancial en la producción de electricidad estática. Una mayor humedad relativa, indicativa de una atmósfera húmeda, conduce a una menor generación de carga estática y a menos problemas de ESD. Por el contrario, una humedad relativa más baja amplifica los problemas de ESD al promover una mayor generación de electricidad estática.

Humedad relativa ambiente	10-20% RH	40-50% RH	70-90% RH
caminar sobre moqueta	35000V	8000V	1500V
caminar por el suelo ESD con zapatos normales sin correa	10000V	4000V	200V
caminar por un suelo ESD con Zapatos ESD y muñequera	50V	10V	0V
Materiales aislantes de la fricción	4000V	1500V	300V

• Impacto del movimiento: Caminar por el suelo genera más electricidad estática que permanecer inmóvil, lo que subraya la importancia del movimiento en la acumulación de cargas estáticas.
• Medidas de control de la ESD: La utilización de Suelos ESDCalzado ESD, brazalete ESD, Comprobador combinado ESD , Torniquete ESD y otros equipos de protección son muy eficaces para minimizar la electricidad estática generada por las personas.

Para entender cómo se crean las ESD y cómo dañan los componentes y los productos, tenemos que aprender la parte más importante: las ESD.Cómo gestionar y prevenir las ESD ?

Propiedades electrostáticas de distintos materiales

La magnitud de la electricidad estática varía en función del material. Todos los objetos pueden generar electricidad estática, y los fenómenos inducidos por la electricidad estática pueden diferir mucho según el objeto, lo que está relacionado con la conductividad del material correspondiente.

Materiales conductores, aislantes y disipadores

En función de su conductividad eléctrica, los materiales suelen clasificarse en tres tipos: conductores, disipadores y aislantes. En ESD ADV 1.0Las definiciones específicas de resistividad superficial y volumétrica para estas tres categorías se indican a continuación. En el caso de los materiales inciertos, se utiliza un medidor de resistencia superficial pueden utilizarse para medir su resistividad superficial o volumétrica.

	Resistencia superficial/resistencia volumétrica
Materiales conductores	＜1.0 × 104 ohmios
Materiales disipativos	≥1.0 × 104 ohmios y ＜1,0 × 1011 ohmios
Materiales aislantes	≥1.0 × 1011 ohmios

Cuando dos objetos entran en contacto, se genera electricidad estática, independientemente de que los objetos sean conductores o aislantes. Sin embargo, existen diferencias en la naturaleza de la electricidad estática generada entre conductores y aislantes.

Disipación de la electricidad estática en materiales conductores

Cuando un objeto conductor se carga, seguirá haciéndolo a menos que se tome alguna medida. La acción que puede devolver instantáneamente el objeto a un estado neutro, sin carga, es la "conexión a tierra".

La puesta a tierra consiste en conectar el objeto conductor cargado a la tierra (masa). La tierra es un cuerpo conductor grande y estable que puede actuar como depósito de carga. Al conectar el objeto a tierra, se forma una vía conductora que permite disipar la carga del objeto.

Para un objeto cargado positivamente, la conexión a tierra permite que las cargas negativas de la tierra lleguen al objeto. Para un objeto cargado negativamente, la conexión a tierra proporciona una vía para que las cargas negativas fluyan hacia la tierra. Mediante el proceso de puesta a tierra, el objeto puede pasar a un estado estable, sin carga.

Disipación de la electricidad estática en materiales aislantes

En el caso de los aislantes, la disipación de la electricidad estática es diferente a la de los conductores. Dado que los aislantes son malos conductores, aunque estén conectados a tierra, la electricidad estática acumulada no podrá disiparse fácilmente.

Disipación de la electricidad estática en materiales disipativos

Los materiales disipativos tienen valores de resistividad intermedios entre los aislantes y los conductores. Aunque los electrones pueden fluir a través de los materiales disipativos, su movimiento se rige por la resistividad superficial o volumétrica de los materiales. La velocidad de transferencia de carga en estos materiales es notablemente más rápida que en los aislantes, pero más lenta que en los conductores.

Evento ESD

Las descargas electrostáticas incluyen tres escenarios: la descarga de un conductor cargado (incluido el cuerpo humano) a un elemento susceptible de descarga electrostática (ESDS), la transferencia de carga del ESDS a un conductor y las transferencias de carga resultantes de los campos electrostáticos. Cada uno de estos escenarios puede potencialmente dañar o destruir componentes electrónicos, provocando fallos en dispositivos y sistemas.

¿Cómo dañan las descargas electrostáticas los componentes?

Cuando una carga estática importante se desplaza rápidamente entre un objeto (ya sea una persona o una máquina) con un potencial variable y un producto, induce una corriente elevada en un breve espacio de tiempo, superando el nivel de corriente tolerable del producto. Esto puede tener consecuencias graves, como daños en el circuito, que inutilicen el producto. En casos menos graves, puede provocar el sobrecalentamiento y deterioro del circuito, afectando en última instancia a la longevidad y fiabilidad del producto.

La descarga electrostática (ESD) es un fenómeno omnipresente que nos rodea, y el cuerpo humano sólo es capaz de percibirla a niveles superiores a 3.000 voltios. Sorprendentemente, una descarga electrostática de tan solo 100 a 500 voltios puede dañar Dispositivos sensibles a ESD. Lo que agrava el problema es que sólo 10% de los casos de fallo inmediato de un componente son detectables en el entorno de la fábrica, mientras que un importante 90% de los defectos potenciales que pueden provocar el deterioro de estos sensibles dispositivos siguen siendo difíciles de descubrir durante el proceso de fabricación. Este desequilibrio pone de manifiesto por qué control integral de ESD para la fabricación electrónica se convierte en crucial.

Para salvaguardar los productos de daños debidos a descargas electrostáticas (ESD), es necesario establecer un exhaustivo Programa de control ESD.

¿Cómo evitar las descargas electrostáticas?

• Conexión a tierra: Conecte al personal y al equipo a un punto de tierra común para neutralizar las cargas estáticas. Utilice muñequeras con toma de tierra, calzado o suelos conductores para dirigir las cargas de forma segura a tierra.
• Materiales ESD seguros: Utilice materiales conductores o disipadores (por ejemplo, superficies de trabajo antiestáticas, recipientes) para evitar la acumulación de cargas. Evite materiales aislantes como plásticos normales o tejidos sin tratar.
• Control de la humedad: Mantenga la humedad relativa entre 40-60% para reducir la acumulación de estática. El aire seco aumenta la generación de carga.
• Protección personal: Lleve ropa de seguridad ESD (por ejemplo, batas, guantes) y evite los movimientos rápidos o el contacto con superficies sin protección.
• Controles diarios: Utilice Comprobador de puesta a tierra del personal de ESD verificar diariamente los dispositivos de protección personal (por ejemplo, muñequeras, calzado) para garantizar su correcto funcionamiento y conexión a tierra.
• Manipulación de componentes: Almacene y transporte los componentes sensibles a la electricidad estática en embalajes blindados (por ejemplo, bolsas metalizadas, espuma conductora). Utilice ionizadores para neutralizar las cargas en superficies aislantes.
• Zonas protegidas por la ESD (EPA): Designe zonas con sistemas de puesta a tierra, herramientas antiestáticas y señalización. Restrinja los artículos aislantes no esenciales (por ejemplo, tazas de café, papel) de las EPA.
• Formación y cumplimiento: Educar al personal sobre los riesgos y protocolos de ESD, incluyendo normas clave como ANSI/ESD S20.20 y IEC-61340-5-1.

Combinando estas medidas, se controlan las cargas estáticas, minimizando los riesgos de ESD para los componentes sensibles.