Zona EPA: Tipos de materiales y cómo medirlos

Es necesario configurar una zona EPA en el caso de trabajar con componentes o dispositivos electrónicos sensibles a estas descargas. Para ello, se deben incorporar materiales conductores capaces de conectarse a tierra.

Para identificar y saber trabajar con este tipo de materiales es necesario conocer sus características así como las diferencias entre estos y otros materiales y/o términos también utilizados en el mundo de la protección ESD, y que a menudo pueden generar confusión. En este artículo aprenderemos a diferenciar cada término y a saber qué equipo se utiliza para medirlos:

Materiales conductivos

Los materiales que transfieren electrones (o cargas) fácilmente a través de su superficie o volumen se llaman conductores o conductivos y se dice que tienen electrones «libres». En el ESD ADV1.0 se le define como “un material que tiene una resistencia superficial de menos de 1.0 × 10⁴ ohmios o una resistencia de volumen de menos de 1.0 × 10⁴ ohmios”. Algunos ejemplos de materiales conductores son los metales, el carbono y la capa de sudor del cuerpo humano. La conexión a tierra es muy eficaz para eliminar las cargas electrostáticas de los conductores a tierra. No obstante, el elemento conectado a tierra debe ser conductor.

Los materiales altamente conductores tienen sus limitaciones debido a la velocidad a la que se transfieren los electrones. Si un dispositivo sensible al ESD se encuentra con una superficie altamente conductiva mientras está expuesto a un campo electrostático, puede ocurrir una descarga electroestática en el modelo de dispositivo de carga (CDM). Esta preocupación sobre el CDM lleva a que muchas empresas utilicen materiales disipativos en lugar de conductivos.

Materiales disipativos

El otro término que se usa a menudo en el control de ESD es disipativo, que va de 1 x 10⁴ a menos de 1 x 10¹¹ ohmios y es suficientemente conductor para eliminar las cargas electrostáticas cuando se está conectado a tierra. Los electrones pueden fluir alrededor o a través, pero está controlado por la resistencia de la superficie o la resistencia del volumen del material.

Los materiales conductores, disipativos y aislantes son todos capaces de tribocargar, sin embargo, solo los materiales conductores y disipativos permitirán la transferencia de carga a tierra o a otros conductores.

Materiales aislantes

Los materiales que no transfieren electrones fácilmente se denominan aislantes y, por definición, no son conductores. Algunos aislantes conocidos son los plásticos y el vidrio comunes. Un material aislante retendrá la carga, pero no puede conectarse a tierra y «conducir» la carga.

Aislantes como este vaso de plástico pueden retener la carga pero no pueden ser conectados a tierra o conducir la carga.

Los materiales aislantes solo se pueden controlar dentro de una zona EPA haciendo lo siguiente:

Mantenga siempre los aislantes a un mínimo de 30 cm de los elementos sensibles a ESD.
Reemplace los elementos aislantes habituales con una versión protectora ESD.
Aplique periódicamente una capa de Antistat tópico.

IEC 61340-5-1: 2016, Sección 5.3.4.2 Aislantes “Todos los aislantes y artículos no esenciales (plásticos y papel), tales como tazas de café, envoltorios de alimentos y artículos personales, deben retirarse del puesto de trabajo o de cualquier operación donde se maipulen ESDs desprotegidos.

Aislantes “esenciales para el proceso”

Cuando nada de lo anterior es posible, el aislante se clasifica como «proceso esencial» y, por lo tanto, la neutralización mediante un ionizador debe convertirse en una parte necesaria del programa de control ESD.

Algunos ejemplos de aislantes esenciales de procesos comunes son:

Sustrato de placa de circuito impreso
Accesorios de prueba aislantes
Carcasas de plástico del producto.

Figura 3: Clasificaciones de resistividad de ANSI/ESD S541

Materiales antiestáticos

Una propiedad de control de ESD propiamente dicha como «carga baja»

IEC TR 61340-5-2: 2018, Sección 5.3.4.2.5 Carga baja “Los materiales de carga baja per se no existen, pero se dice que son aquellos que resisten la generación de carga triboeléctrica causada por el contacto y separación del material de sí mismo o de otros materiales. Sin embargo, la carga depende en gran medida de la combinación de materiales y las propiedades de la estructura de su superficie. El comportamiento de carga baja no se predice necesariamente mediante mediciones de resistencia de superficie o volumen. Los materiales de baja carga no son necesariamente disipativos (aunque muchos lo son). La carga baja no se especifica en IEC 61340-5-1 ni en IEC 61340-5-3 en este momento, porque la medición depende en gran medida de la aplicación. Sin embargo, puede ser una consideración importante para la selección del material de empaque. Se anima a los usuarios de materiales de embalaje a determinar hasta qué punto los materiales de embalaje seleccionados se cargarán en el entorno de uso final».

Cómo medir y averiguar el tipo de material.

Para medir la resistividad superficial de un material y saber si está en el rango conductor, disipativo o aislante, necesitará un medidor de resistencia superficial.