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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA PROTEÇÃO E CONTROLE NA FABRICAÇÃO E MANIPULAÇÃO DE EQUIPAMENTOS SENSÍVEIS A ESD (DESCARGAS ELETROSTÁTICAS). Área de Engenharia Elétrica e Telecomunicações por Luiz Marcelo C. Ribeiro Eduardo José Sartori, Prof. MSc. Orientador Campinas (SP), dezembro de 2007
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UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
PROTEÇÃO E CONTROLE NA FABRICAÇÃO E MANIPULAÇÃO DE EQUIPAMENTOS SENSÍVEIS A ESD (DESCARGAS ELETROSTÁTICAS).
Área de Engenharia Elétrica e Telecomunicações
por
Luiz Marcelo C. Ribeiro
Eduardo José Sartori, Prof. MSc. Orientador
Campinas (SP), dezembro de 2007
UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
PROTEÇÃO E CONTROLE NA FABRICAÇÃO E MANIPULAÇÃO DE EQUIPAMENTOS SENSÍVEIS A ESD (DESCARGAS ELETROSTÁTICAS).
Área de Engenharia Elétrica e Telecomunicações
por
Luiz Marcelo C. Ribeiro Relatório apresentado à Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão do Curso de Engenharia Elétrica para análise e aprovação. Orientador: Prof. MSc Eduardo José Sartori.
Campinas (SP), dezembro de 2007
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a minha esposa Andresa e a
meu filho Lucas, pela participação, compreensão
e motivação.
iv
AGRADECIMENTOS Agradeço meu professor e orientador Eduardo José
Sartori pela dedicada orientação para a realização deste
trabalho.
Agradeço também meus colegas de graduação e
trabalho que participaram direta ou indiretamente na
realização deste trabalho. Em especial aos engenheiros
Carlos Braga, Luis Carlos Freitas Junior, Mauro
Nunes Martins, José Sponchiato Junior e a Nelson
Schuertz, Pedro Franco e Anderson Arlei Belmonte.
v
SUMÁRIO
LISTA DE ABREVIATURAS................................................................. vii LISTA DE FIGURAS .............................................................................. viii LISTA DE TABELAS ............................................................................... ix
RESUMO ..................................................................................................... x
ABSTRACT ................................................................................................ xi 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................... 1 1.1. OBJETIVOS ..................................................................................................... 2 1.2. METODOLOGIA ............................................................................................. 2
2. ELETRICIDADE ESTÁTICA ............................................................. 3 2.1. CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS ..................................................... 4 2.1.1. Resistividade e resistência .............................................................................. 4 2.2. SÉRIE TRIBOELÉTRICA ............................................................................. 6
3. DESCARGA ELETROSTÁTICA ........................................................ 7 3.1. TIPOS DE FALHAS......................................................................................... 8 3.1.1. Falha catastrófica ........................................................................................... 8 3.1.2. Falha latente ................................................................................................... 9 3.1.3. TRANSFERENCIA DE ENERGIA DE UMA DESCARGA ELETROSTATICAS ............................................................................................... 9 3.2. MODELOS E MÉTODOS DE ENSAIO PARA ESD .................................. 11 3.2.1. Modelo do corpo humano ............................................................................ 11 3.2.2. Modelo de máquina. ..................................................................................... 12 3.2.3. Modelo do dispositivo carregado ................................................................. 13 3.3. TIPOS DE EVENTOS ESD ........................................................................... 13 3.3.1. Descarga para o CI (ou equipamento eletrônico) ....................................... 13 3.3.2. Descarga para o CI (ou equipamento eletrônico) para outro objeto ......... 13 3.3.3. Descarga por campo induzido ..................................................................... 14 3.4. SENSIBILIDADE À ESD ............................................................................... 14
4. CONTROLE: PRINCÍPIOS E DIRETIVAS .................................... 15 4.1. PRINCÍPIOS BÁSICOS ................................................................................ 15 4.1.1. Incluir a proteção no projeto de componentes ........................................... 16 4.1.2. Reduzir o carregamento .............................................................................. 16 4.1.3. Dissipar e/ou neutralizar a carga ................................................................ 16 4.1.4. Evitar contato direto com partes expostas dos produtos ........................... 16 4.2. DIRETIVAS DE CONTROLE ...................................................................... 17 4.2.1. Nomear um coordenador e criar várias equipes ........................................ 17 4.2.2. Identificar as perdas por ESD ..................................................................... 17 4.2.3. Entender os processos e perceber as necessidades ..................................... 17
vi
4.2.4. Justificar o programa de controle contra ESD ........................................... 18 4.2.5. Obter apoio da alta gerência........................................................................ 18 4.2.6. Implementar o programa ............................................................................ 18 4.2.7. Treinar .......................................................................................................... 18 4.2.8. Manter a qualidade do programa ............................................................... 18
5. IMPLEMENTANDO O CONTROLE............................................... 19 5.1. MATERIAIS E DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO ..................................... 19 5.1.1. Pulseiras ........................................................................................................ 19 5.1.2. Roupas .......................................................................................................... 20 5.1.3. Pisos, calçados, biqueiras, calcanheiras, carrinhos, cadeiras e agentes antiestáticos ............................................................................................................ 22 5.1.4. Áreas de trabalho protegidas contra ESD (APESD) .................................. 26 5.1.5. Embalagens................................................................................................... 28 5.1.6. Materiais de escritório ................................................................................. 31 5.2. IONIZAÇÃO .................................................................................................. 31 5.3. ATERRAMENTO .......................................................................................... 34 5.4. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO ............................................................... 36 5.5. IDENTIFICAÇÕES ....................................................................................... 37 5.5.1. Símbolo de suscetibilidade à ESD................................................................ 37 5.6. UMIDADE DO AR ......................................................................................... 38 5.7. FERRAMENTAS ........................................................................................... 39
6. ESTUDO DE CASO ............................................................................. 40 6.1. OBJETIVO DO ESTUDO ............................................................................. 40 6.2. DESCRIÇÃO DA EMPRESA ONDE FOI FEITO O ESTUDO ................ 40 6.3. ESTIMATIVA DE PERDAS POR ESD ....................................................... 41 6.4. CUSTOS DE MONTAGEM DE UMA ÁREA APESD ................................ 41 6.5. CUSTO EM US$ / M² PARA MONTAGEM DE UMA ÁREA APESD ...... 42
7. VERIFICAÇÕES PERIÓDICAS ....................................................... 44
8. AUDITORIA ........................................................................................ 44
9. NORMAS .............................................................................................. 45
10.CONSIDERAÇÕES FINAIS .............................................................. 45
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................... 46
GLOSSÁRIO ............................................................................................. 48
ANEXO 1 – Anotação de responsabilidade técnica .............................. 55
LISTA DE ABREVIATURAS
APESD Área protegida contra ESD CI Circuito Integrado CDM Modelo de Dispositivo Carregado (Charged Device Model) ESD Descarga Eletrostática (Electrostatic Discharge) ESDS Item sensível a ESD (ESD Sensitive) HBM Modelo de Corpo Humano (Human Body Model) MM Modelo de Máquina (Machine Model) TCC Trabalho de Conclusão de Curso USF Universidade São Francisco
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Forma de onda típica de uma descarga eletrostática. ......................................................... 8 Figura 2: ESD Direta em componente ............................................................................................ 10 Figura 3: ESD indireta em componente ......................................................................................... 10 Figura 4: HBM (Human Body Model). .......................................................................................... 11 Figura 5: Esquema básico do corpo humano [12] ........................................................................... 12 Figura 6 : Pulseira de aterramento, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda .......................................... 20 Figura 7: Dedeiras antiestáticas, jaleco e luvas, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ....................... 21 Figura 8 : Calcanheira condutiva dupla face, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda .......................... 23 Figura 9: Biqueira condutiva reforçada e tira condutiva, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ......... 23 Figura 10 : Carrinho antiestatico, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ............................................ 24 Figura 11: Superfície condutiva, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda. ........................................... 24 Figura 12 : Superfície condutiva interligada entre si e ao aterramento ............................................ 25 Figura 13: Piso antiestático tipo paviflex, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda. .............................. 25 Figura 14: Piso antiestático e fita de identificação de área protegida, fonte: Eletrocamp Const. Elet.
Ltda. ...................................................................................................................................... 26 Figura 15: Manta para uso em campo, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda. ................................... 27 Figura 16 : Área controloda APESD, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda. .................................... 28 Figura 17:Embalagens antiestáticas, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ........................................ 31 Figura 18: Ionizador de ar, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ...................................................... 33 Figura 19: Cortina de ar ionizado, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ........................................... 33 Figura 20: Caixa com barra de equipotencial dentro de uma célula APESD, fonte: Eletrocamp
Const. Elet. Ltda. ................................................................................................................... 35 Figura 21: Medidor de resistência elétrica superficial, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ............. 36 Figura 22: Medidores de equipamentos pessoais 1, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ................. 37 Figura 23: Medidores de equipamentos pessoais 2 , fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda ................ 37 Figura 24: Símbolo de suscetibilidade à ESD, fonte : ESD Systems ............................................... 38 Figura 25: Símbolo e mensagem de alerta, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda .............................. 38 Figura 26: Fitas de proteção e sinalização antiestáticas, fonte: Henderson Ind. e com. Ltda ........... 40
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Exemplo de série triboelétrica .......................................................................................... 6 Tabela 2. Sensibilidade à ESD ....................................................................................................... 14 Tabela 3. Classes de sensibilidade à ESD (norma ESD STM 5.1 – 1998 para modelo do corpo
humano) ................................................................................................................................ 15 Tabela 4. Classes de sensibilidade à ESD (norma ANSI/ESD S5.2 – 1999 para o modelo de
máquina) ................................................................................................................................ 15 Tabela 5. Classes de sensibilidade à ESD (norma EOS/ESD DS5.3 – 1996 para o modelo do
dispositivo carregado) ............................................................................................................ 15 Tabela 6: Efeitos de correntes elétricas nos seres humanos ............................................................ 20 Tabela 7: Composição de custo por m² para montagem de uma APESD ........................................ 43
RESUMO
C. RIBEIRO, Luiz Marcelo. PROTEÇÃO E CONTROLE NA FABRICAÇÃO E MANIPULAÇÃO DE EQUIPAMENTOS SENSÍVEIS A ESD (DESCARGAS ELETROSTÁTICAS). Campinas, Ano 2007 f. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade São Francisco, Campinas, Ano 2007. A eletricidade estática há tempos tem sido considerada um problema, podendo causar desde explosões em depósitos de munição em minas de carvão, até danos, para nós imperceptíveis, tais como prejuízos a componentes eletro-eletrônicos com conseqüente redução da confiabilidade dos mesmos [11]. O desenvolvimento de procedimentos de segurança, mecanismos de proteção e treinamento de pessoas que trabalham com equipamentos sensíveis a descargas eletrostáticas, é fundamental para evitar redução dos lucros, atender as metas empresariais e garantir menor risco para a segurança das pessoas. Esse trabalho apresenta conceitos para proteção, controle e manipulação de equipamentos eletrônicos sensíveis a ESD, propondo-se como uma ferramenta de consulta para implementação de um local APESD (Área protegida contra ESD). Para tanto, serão explorados conceitos de eletricidade estática e de descarga eletrostática, princípios de controle, apresentação de equipamentos e procedimentos que podem ser utilizados, com informações sobre treinamento e normatização. Palavras-chave: ESD, ESDS, APESD, DESCARGAS ELETROSTÁTICAS.
ABSTRACT
The static electricity has times has been considered a problem being able to cause since explosions
in ammunition deposits in mines until damages for imperceptible we as damages the electro-
electronic components as well as reducing the trustworthiness of the same ones. The development of
procedures of security, mechanisms of protection and training of people who work with sensible
equipment the electrostatic discharges is basic to prevent profitability reduction and to take care of
to the goals company and to guarantee minor risk for the security of the people.
This work presents concepts for protection, control and manipulation of sensible electronic
equipment. Generating a tool of consultation for implementation of a place APESD (Area protected
against ESD). For in such a way concepts of static electricity and electrostatic discharge,
principles of control, equipment presentation and procedures that can be used, with information on
training and normatizacion will be explored
Keywords: ESD, ESDS, APESD
1. INTRODUÇÃO
A eletricidade estática é objeto de grande preocupação em áreas como refinarias, aeroportos,
montadoras de automóveis, gráficas, tecelagens, fábricas de remédio e local onde são manipulados
equipamentos eletro-eletrônicos. Até mesmo no espaço ocorrem problemas com satélites,
provocados pela eletricidade estática [11].
Cargas estáticas podem ser geradas de várias maneiras. Entre elas podemos citar eletrização
por contato, eletrização triboelétrica, eletrização por indução. Compreendendo os mecanismos da
eletrização estática, torna-se mais fácil evitar o acúmulo de cargas estáticas, ou então, reduzi-las a
níveis seguros. Atualmente, com a larga utilização de materiais sintéticos altamente isolantes, tanto
na cobertura de pisos, mesas, cadeiras, roupas, sapatos e em quase todos os objetos de utilização
diária, o aparecimento de eletricidade estática tem sido muito freqüente, pois nessas situações, as
cargas elétricas não podem ser escoadas. Dentre todos os processos de geração de carga estática, o
mais comum é o carregamento triboelétrico, o qual é causado pelo atrito entre duas superfícies
dielétricas, por exemplo. A quantidade de carga gerada por esse processo depende de muitos
fatores, como a área de contato, pressão de contato, umidade relativa e velocidade com que uma
superfície é atritada sobre a outra [11].
Os danos por ESD em componentes semicondutores de um produto eletrônico podem
ocorrer desde a etapa de sua fabricação até sua instalação no usuário final. Normalmente resultam
no manuseio inadequado em áreas com pouco ou nenhum controle contra ESD [11].
Um defeito por ESD é um sério inconveniente, principalmente, quando só observado depois
do produto chegar ao cliente, porque sua qualidade ficou comprometida por uma falha nem sempre
evidente.
As medidas de proteção podem ser resumidas na seguinte recomendação: evite
descarregamento eletrostático sobre componentes sensíveis [13].
2
1.1. OBJETIVOS
Os objetivos do presente trabalho são:
• A geração de um manual orientativo para projeto e implementação de locais “APESD”.
• Conceituar eletricidade estática, descarga eletrostática, materiais, resistividade, tipos de
carregamento, tipos de falha, modelos de ensaio, tipos de eventos, proteções físicas de
pessoal e equipamentos, ionização, aterramento, instrumentos de medição,
implementação de controle e treinamento de pessoal.
• Apresentar um glossário, normas relacionadas, verificações necessárias sobre ESD.
• Apresentar um estudo de caso, baseado na implementação real de um sistema completo
de controle antiestático, em uma indústria de fabricação de placas-mãe para
computadores, com estudo detalhado da relação custo x benéfico dessa operação.
1.2. METODOLOGIA
O presente trabalho foi efetuado através das seguintes etapas:
• Pesquisas técnicas em normas Brasileira e Internacionais, livros, artigos e manuais de
fabricantes de equipamentos sobre APESD, ESDS e ESD.
• Definição dos conceitos de controle e implementação de APESD.
• Descrição e justificativa para a implementação de controle de ESD.
• Apresentação de um estudo de caso com custos atuais e reais de implementação.
2. ELETRICIDADE ESTÁTICA
Eletricidade estática é definida como a carga elétrica resultante do desbalanceamento de
elétrons na superfície de um material. O desbalanceamento gera um campo elétrico que pode afetar
outros objetos à distância [1].
A eletricidade estática é mais freqüentemente criada pelo contato e separação de dois
corpos. Um exemplo típico é o caso de uma pessoa andando sobre carpete de material sintético. O
carregamento é gerado a partir do contato e posterior separação entre a sola do sapato e o carpete. A
intensidade da carga depende de variáveis tais como as características dos materiais envolvidos no
evento de contato e separação, a velocidade de separação e a área de contato, além de variáveis
ambientais como temperatura, quantidade de partículas no ar e, principalmente, a umidade do ar
[13].
O acúmulo de cargas produzido a partir do contato e separação entre objetos é chamado de
“carregamento triboelétrico”. Os átomos de um objeto sem carga eletrostática têm o mesmo número
de elétrons e prótons. No carregamento triboelétrico o contato e separação entre os objetos faz com
que ocorra transferência de elétrons e, conseqüentemente, o desbalancemanto. Em outras palavras,
um dos corpos ganha elétrons e o outro perde. O corpo que perde os elétrons fica carregado
positivamente e o que recebe os elétrons fica carregado negativamente. Praticamente todos os
materiais, até mesmo a água e a sujeira do ar, podem efetuar um carregamento triboelétrico [11].
Existem outras formas de um objeto ficar carregado como, por exemplo, por indução, e
bombardeamento de íons. Porém o carregamento triboelétrico é o mais comum.
4
2.1. CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS
2.1.1. Resistividade e resistência
As características elétricas que são usadas na identificação dos tipos de materiais são as
resistividades e a resistências superficiais e volumétricas. Tais parâmetros são encontrados a partir
de medições efetuadas com instrumentos especiais, tais como o Megôhmetro.
Pela norma NBR 14163 [7], tem-se as seguintes definições:
• Resistividade superficial: “Quociente entre o campo elétrico em corrente contínua, e a
densidade elétrica em corrente contínua, e a densidade linear da corrente na camada
superficial do material isolante. Na prática é tida como a resistência superficial reduzida
para a de uma área quadrada”.
• Resistência superficial: “Quociente entre a tensão contínua aplicada entre dois
eletrodos colocados na superfície do corpo de prova e a corrente entre os eletrodos em
um dado tempo de eletrificação, negligenciando a possibilidade do fenômeno de
polarização nos eletrodos”.
• Resistividade volumétrica: “Quociente entre o campo elétrico em corrente contínua e a
densidade de corrente normal de equilíbrio através do material isolante. Na prática isto é
tomado como resistência volumétrica reduzida para a de um cubo de volume unitário”
• Resistência volumétrica: “Quociente da tensão contínua (VCC) aplicada entre dois
eletrodos em contato em faces opostas com o corpo de prova e a corrente normal de
equilíbrio entre os eletrodos, excluindo a corrente superficial e negligenciado a
possibilidade do fenômeno de polarização nos eletrodos”.
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2.1.2 MATERIAIS ISOLANTES
Um material que impede ou limita fortemente o fluxo de elétrons é chamado de isolante ou
dielétrico. Como o isolante não facilita o fluxo de elétrons, cargas negativas e positivas podem
existir na superfície do material simultaneamente, porém em partes distintas e especificamente
localizadas. Pela norma NBR 14163[7] a definição de material isolante é: “Material que possui
resistividade superficial maior que 1 x 1012 Ω.m ou resistividade volumétrica maior que
1x1011Ω.cm.”
2.1.3 MATERIAIS CONDUTIVOS
Um material que facilita o fluxo de elétrons é chamado de condutivo ou condutor. Quando
um material condutivo é carregado, a carga é rápida e uniformemente distribuída pela sua superfície
e ele fica carregado até que entre em contato com algum outro objeto quando então os elétrons são
rapidamente transferidos. Se o material condutivo for aterrado o desbalanceamento será
rapidamente neutralizado pelo fluxo de elétrons de ou para o terra. Pela norma NBR 14163[7], a
definição de material condutivo é: “Material que possui resistividade superficial nenor que
1x10Ω.m ou resistividade volumétrica menor que 1 x 10Ω.cm.
2.1.4 MATERIAIS DISSIPATIVOS
São materiais que possuem características de resistividade entre a dos isolantes e a dos
condutivos. Nesses materiais ocorre fluxo de elétrons, porem limitados pela resistência de
superfície. A definição da norma NBR 14163 [7] para material dissipativo é: “Material que possui
resistividade superficial entre 1x10 e 1x10 Ω/m ou resistividade volumétrica entre 1x10 e
1x10Ωcm.”
6
2.2. SÉRIE TRIBOELÉTRICA
Quando dois materiais entram em contato e se separam, a polaridade e a magnitude da carga
podem ser indicadas pela posição dos materiais em uma tabela chamada série triboelétrica (Tabela
1). O material que estiver mais acima na tabela ficará com carga positiva, e quanto mais distantes
entre si estiverem os materiais, maior será a carga. Segundo a norma NBR14163 [7], da ABNT, a
Série Triboelétrica é uma: “Lista de substâncias ordenadas de forma que uma pode ser carregada
positivamente quando atritada com outra colocada mais abaixo na lista. A maior utilidade da série é
indicar o sinal da carga após a geração triboelétrica. Entretanto, esta série é derivada de materiais
limpos e especialmente preparados e testados em condições bem controladas. Nas circunstâncias do
dia a dia, materiais próximos entre si na série podem produzir cargas de polaridade oposta àquela
esperada. Esta série é apenas um guia.”
Tabela 1. Exemplo de série triboelétrica
+ Asbesto Positivo Acetato
Vidro Mica Cabelo Nylon Lã Chumbo Seda Alumínio Papel Algodão Âmbar Borracha dura Níquel Cobre Prata Latão Ouro, Platina Celulóide Acrílico Poliuretano Poliéster Polietileno Polipropileno PVC (Vinyl) Silício
Negativo Teflon - Borracha de silicone
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3. DESCARGA ELETROSTÁTICA
Uma vez que dois corpos estejam carregados e seus potenciais sejam diferentes, se eles
entrarem em contato, ou se aproximarem, ocorrerá uma transferência de carga que é denominada
Descarga Eletrostática, mais conhecida por ESD (Electrostatic Discharge). Descargas com mais de
6KV normalmente podem ser vistas e descargas maiores que 3KV já podem ser percebidas como
choques elétricos, porém descargas menores que 3KV normalmente são imperceptíveis para o ser
humano e podem ser bastante destrutivas para itens sensíveis. Pela norma NBR14163 [7], um item
sensível à ESD é denominado ESDS (ESD Sensitive), cuja definição é: “Todo componente,
circuito, dispositivo ou sistema eletrônico que pode ter suas características comprometidas por uma
ESD.”. E o local aonde um item ESDs pode ser manipulado com segurança é denominada APESD
(Área Protegida contra ESD), cuja definição é: “Área construída e equipada com materiais
necessários para a proteção contra ESD e com equipamentos para limitar a tensão abaixo de níveis
de suscetibilidade de itens ESDS lá manipulados”.
Com o rápido avanço nas tecnologias em microeletrônica, principalmente os CI se tornaram
mais sensíveis a todo tipo de dano, em especial aos causados por transientes elétricos, dentre os
quais as descargas eletrostáticas. Esse cenário dinâmico e evolutivo tem forçado o aparecimento de
toda uma tecnologia de proteção contra transientes, a começar pela própria estrutura interna dos CIs
que, na maioria das vezes, já contém circuitos específicos de proteção [5].
Na figura 1 é apresenta a forma de onda de corrente típica de uma descarga eletrostática
ocasionada pelo toque de um ser humano eletricamente carregado em uma superfície aterrada [5].
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Figura 1. Forma de onda típica de uma descarga eletrostática.
3.1. TIPOS DE FALHAS
Um dano causado por ESD em CI pode ocorrer em qualquer etapa desde a produção ao
usuário final. Os danos normalmente resultam do manuseio em áreas com pouco ou nenhum
controle contra ESD. Os danos geralmente são classificados como falha catastrófica ou falha
latente.
3.1.1. Falha catastrófica
Quando um CI subitamente deixa de funcionar devido a um evento ESD, diz-se que ocorreu
uma falha catastrófica por ESD. Pode ter ocorrido um fusão de metalização, uma queima de junção
ou uma perfuração da camada óxido, por exemplo. Esse tipo de falha pode ser detectada antes do
produto sair da fábrica, desde que sejam feitos testes. Se o evento ESD ocorrer após o teste, a falha
só será detectada quando o produto for posto em operação. Pela norma NBR 14163 [7], tem-se as
definições:
Falha catastrófica: “Falha simultaneamente repentina e completa (NBR5462)”.
9
Fusão da metalização: “Fusão de camadas de metal pela alta temperatura, proveniente de
EOS (Electrical Overstress).
Electrical Overstress: “ Fadiga catastrófica do material, provocado por tensão ou campo
elétrico que ultrapasse os limites tolerados por este material”.
Queima de junção: “Mecanismo de falha que altera drasticamente os parâmetros da junção
pelo derretimento de metal ou difusão de impurezas, devido às temperaturas locais elevada”.
Perfuração da camada de óxido: “Ruptura do dielétrico de uma camada de óxido em um
semicondutor”.
3.1.2. Falha latente
De forma geral, um evento ESD produzirá um ponto de alta temperatura que provocará um
dos fenômenos mencionados anteriormente, podendo causar a falha instantaneamente ou causando
um dano que só irá se tornar uma falha no futuro, daí o nome de falha latente. Pela norma
NBR14163 [7] tem-se que uma falha latente é uma: “Falha oculta não imediatamente detectável”.
Geralmente a falha latente reduz drasticamente a vida útil do CI e, conseqüentemente, do
produto final. Como o produto já estará em operação quando falhar, o custo torna-se muito grande,
pois além de todo o processo de confecção do produto final, embalagem e transporte até o usuário,
há os custos pela perda de produção (enquanto o equipamento estiver parado) e pelo reparo que por
sua vez pode ser muito caro uma vez que envolve deslocamento de pessoal.
Se o equipamento for responsável por alguma tarefa muito importante, esses custos podem
ser altíssimos (ver estudo de caso).
3.1.3. TRANSFERENCIA DE ENERGIA DE UMA DESCARGA ELETROSTATICAS
A energia de uma descarga eletrostática pode ser transferida para o equipamento de duas
formas básicas, descargas diretas e indiretas, conforme descrição abaixo [12]:
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3.1.3.1. Descarga direta
A corrente da descarga passa diretamente através do circuito vítima. Neste caso, mesmo que
o equipamento não queime, pode haver a ocorrência de interferência eletromagnética. A Figura,
apresentada a seguir, mostra a ocorrência de uma descarga eletrostática direta sobre um
semicondutor.[12]
Figura 2: ESD Direta em componente
3.1.3.2. Descarga indireta
Uma parte da energia da descarga é transferida para o equipamento vítima através de
indução ou acoplamento capacitivo. A Figura abaixo apresenta uma descarga eletrostática indireta.
No caso apresentado nesta imagem, a descarga sobre um capacitor terá pouco efeito sobre o
componente, mas a indução ou o acoplamento capacitivo irão transferir uma parte da energia da
descarga para o circuito integrado situado nas proximidades. Como este circuito opera com
pequenos sinais elétricos, possivelmente ocorrerá interferência eletromagnética [12].
Figura 3: ESD indireta em componente
11
3.2. MODELOS E MÉTODOS DE ENSAIO PARA ESD
3.2.1. Modelo do corpo humano
Os componentes eletrônicos devem ser ensaiados a fim de que possam ser determinadas suas
suscetibilidades à ESD. Para tal fim foram idealizados modelos de teste de sensibilidade sendo que
o mais simples e popular é o que caracteriza uma pessoa tocando um item sensível. Um diagrama
esquemático deste modelo é ilustrado na Figura 4. É também conhecido como HBM (Human Body
Model) [11].
A capacitância C varia de 50 a 450 pF, conforme o tamanho da pessoa, a resistência R varia
de 100 e 100KΩ, conforme as condições da pele da pessoa. Usualmente utiliza-se R=1,5KΩ e
C=100pF.
O modelo simula, através do fechamento da chave S, a descarga que ocorre quando uma
pessoa carregada (ou seja, não protegida por pulseira ou calcanheira de aterramento, por exemplo)
entra em contato com o componente eletrônico ou com a placa de circuito impresso.
Figura 4: HBM (Human Body Model).
12
No momento de uma descarga eletrostática o corpo humano pode ser representado como um capacitor carregado com uma determinada energia. A Figura 5 apresenta o modelo elétrico básico do corpo humano [12].
Figura 5: Esquema básico do corpo humano [12]
Nos locais não condutores, a proteção passiva contra contatos indiretos é garantida se uma
pessoa não puder entrar em contato simultaneamente com duas massas ou com uma massa e um
elemento condutor estranho à instalação. Caso tais elementos sejam suscetíveis de encontrarem-se
em potenciais elétricos diferentes no caso de falha da isolação principal das partes vivas. Para isso o
afastamento entre massas e elementos condutores não deve ser inferior a 2m [3].
3.2.2. Modelo de máquina.
É basicamente o Modelo do Corpo Humano (ver item 3.2.1) com R=0Ω e simula uma
descargas provenientes de objetos como ferramentas, por exemplo, tipicamente usa-se C=200pF.
13
Encontra-se também a utilização de um pequeno indutor (L=0,5µH) no lugar do resistor. É
conhecido como MM – Machine Model.
3.2.3. Modelo do dispositivo carregado
Modelo que simula uma descarga do componente eletrônico para partes metálicas do
equipamento por onde ele está transitando. É conhecido por CDM – Charged Device Model.
3.3. TIPOS DE EVENTOS ESD
Basicamente existem três tipos de eventos que podem gerar uma falha catastrófica ou uma
falha latente: uma ESD para o componente CI, uma ESD do CI para algum outro corpo e uma ESD
por campo induzido.
3.3.1. Descarga para o CI (ou equipamento eletrônico)
A descarga ocorre quando um corpo humano ou outro material carregado entra em contato
com o CI ou com a placa de circuito impresso a que este está fixado. Uma descarga proveniente de
um corpo humano pode ser simulada pelo HBM e uma descarga proveniente de um outro corpo
como uma ferramenta poder ser simulada pelo MM.
3.3.2. Descarga para o CI (ou equipamento eletrônico) para outro objeto
Em linhas de montagem automatizadas praticamente não há contato entre os CIs e pessoas,
pelo menos é o que se espera, porém pode ocorrer descargas do CI para partes metálicas do
equipamento por onde ele está transitando. O carregamento pode ocorrer quando o CI é retirado do
alimentador (parte da linha de montagem que fornece os componentes) e a descarga pode ocorrer
14
quando a cabeça de inserção, (parte da linha de montagem que pega o CI e o coloca na placa de
circuito impresso), tocar o CI. Esse tipo de evento é chamado de CDM ( Charge Device Model) e
pode ser mais destrutivo que um evento HBM ou MM. Esse tipo de descarga tem uma duração
muito curta, freqüentemente menor que 1 nanosegundo, porém o pico de corrente pode alcançar
dezenas de Amperes, o que implica na ocorrência de pontos de alta temperatura, com conseqüentes
danos por fusão de partes do semicondutor [5].
3.3.3. Descarga por campo induzido
Se um componente eletrônico é aproximado de um objeto carregado, o campo eletrostático
desse objeto polarizar o componente, se este for aterrado enquanto em presença de campo, irá
ocorrer um evento ESD.
3.4. SENSIBILIDADE À ESD
Através da aplicação de métodos e normas de ensaios que visam a determinação de valores
suportáveis por componentes e tecnologias, pode-se classificar estes dispositivos por suas
sensibilidades à ESD. As tabelas 2, 3, 4 e 5 são bastante utilizadas.
Tabela 2. Sensibilidade à ESD
Tipo de dispositivo Sensibilidade à ESD (Volts) Vmos 30 – 1.200
Mosfet, GaAsfet, Eprom 100-300 JFET 150-7.000
Op-Amp 190-2.500 Diodo Schottky 300-2.500
Resistor de filme 300-3.000 Schottky TTL 1.000-2.500
15
Tabela 3. Classes de sensibilidade à ESD (norma ESD STM 5.1 – 1998 para modelo do corpo humano)
Classe Faixa de tensão (V) 0 0 - ≤249
1 A 250-≤499 1 B 500-≤999 1 C 1000-≤1999 2 2000-≤3999
3 A 4000-≤7999 3 B ≥8000
Tabela 4. Classes de sensibilidade à ESD (norma ANSI/ESD S5.2 – 1999 para o modelo de máquina)
Classe Faixa de tensão (V) M1 <100 M2 100-≤199 M3 200-≤399 M4 ≥400
Tabela 5. Classes de sensibilidade à ESD (norma EOS/ESD DS5.3 – 1996 para o modelo do dispositivo carregado)
Classe Faixa de tensão (V) C1 <125 C2 100-≤249 C3 250-≤499 C4 500≤999 C5 1000-≤1499 C6 1500-≤1999 C7 ≥2000
4. CONTROLE: PRINCÍPIOS E DIRETIVAS
O controle de ESD é sabidamente fundamental para a qualidade dos produtos eletrônicos,
mas por vezes é uma tarefa muito difícil. Uma forma de começar a abordar o assunto é através dos
princípios e das diretivas de controle.[13]
4.1. PRINCÍPIOS BÁSICOS
16
4.1.1. Incluir a proteção no projeto de componentes
Há diversas topologias de proteção interna dos componentes eletrônicos, porém o conceito é
sempre o mesmo : deve-se drenar a descarga para fora do componente eletrônico sem alterá-lo
funcionalmente. Isso significa que se gasta área de silício com componentes que não devem
interferir na funcionalidade do componente, mas simplesmente protegê-lo [13].
4.1.2. Reduzir o carregamento
Dependendo da situação, a proteção interna existente nos componentes eletrônicos pode não
ser suficiente. Em locais, onde o manuseio dos equipamentos, dispositivos ou componentes
eletrônicos se faz necessário, deve-se procurar reduzir e até eliminar o carregamento elétrico. A
lógica é simples: sem carga, sem descarga. Deve-se evitar o uso de matérias que facilmente se
carregam triboeltricamente com plásticos comuns. Pode-se também utilizar produtos químicos que
aplicados em superfícies reduzem a capacidade de carregamento delas [13].
4.1.3. Dissipar e/ou neutralizar a carga
Normalmente não se consegue eliminar todo o carregamento; portanto deve-se manter tanto
quanto possível todo o ambiente no mesmo potencial, pois para ocorrer uma descarga deve haver
diferença de potencial. Para isso utilizam-se caminhos para o terra como pisos dissipativos que,
utilizados em conjunto com calçados condutivos, dissipam constantemente a carga ocasionada pelo
deslocamento das pessoas. Carrinhos com rodas especiais fazem o mesmo com o transporte de
objetos. Cadeiras, roupas e pulseiras condutivas ou dissipativas reduzem o carregamento causado
pelo mero movimento das pessoas [13].
Quando a existência de materiais isolantes é indispensável (partes de máquinas ou do
próprio produto que está sendo produzido, por exemplo) e uma vez que isolantes não podem ser
aterrados, a ionização é uma solução, pois os íons produzidos pelo ionizador são atraídos pelas
superfícies carregadas e lá colidem, neutralizando-as [13].
4.1.4. Evitar contato direto com partes expostas dos produtos
O produto final pode possuir partes expostas que sejam caminhos até as partes sensíveis.
Essas partes expostas devem ser protegidas com um aterramento que impeça a descarga de atingir
as partes sensíveis ou isoladas por meio de embalagens especiais [13].
17
4.2. DIRETIVAS DE CONTROLE
Como conseguir um sistema de proteção eficaz a partir dos princípios básicos de controle?
A primeira coisa a se saber é que nenhum procedimento ou produto isolado resolve o problema. É
necessário, portanto, obter uma sinergia com os diversos métodos, materiais e equipamentos
disponíveis. Apesar de cada empresa ter particularidades, consegue-se identificar pelo menos oito
diretivas. Segundo Eng. Alexandre Pinhel Soares, COBEI / ABNT [13].
4.2.1. Nomear um coordenador e criar várias equipes
A utilização de várias equipes abordando o mesmo assunto é uma tática que tem mostrado
seu valor. No caso do controle de ESD essa tática é particularmente eficaz, pois geralmente os
problemas existem em vários pontos distintos da empresa e até em fornecedores. As equipes devem
ter representantes que pertençam às varias áreas do processo produtivo (engenharia, serviço de
campo, treinamento e qualidade, por exemplo).
Para promover o intercâmbio de experiências, manter as equipes treinadas e introduzir
novidades, é recomendável que haja um indivíduo que atue como coordenador do programa de
controle e, dependendo do tamanho da empresa, atue nessa função em tempo integral.
4.2.2. Identificar as perdas por ESD
O coordenador e suas equipes deverão identificar as perdas da empresa ocasionadas por
ESD. Isso pode ser feito, por exemplo, por intermédio de relatórios de análises de falhas e de
devolução que indicarão quais os itens mais sensíveis às descargas eletrostáticas. Podem ser
componentes eletrônicos isolados, placas de circuito impresso ou até mesmo um produto final
montado. A sensibilidade desses itens pode ser determinada por dados de fabricantes. Além da
noção de magnitude do problema, nessa etapa consegue-se descobrir quais as áreas que necessitam
maior atenção ou ações mais rápidas.
4.2.3. Entender os processos e perceber as necessidades
Uma vez sabido o quanto se perde em produtividade, um estudo sobre os processos e
materiais utilizados irá indicar quais os locais em que provavelmente há perdas por E
SD. Uma vez alertadas para o problema, as equipes perceberão erros no manuseio de itens sensíveis
e a presença de materiais geradores de carga estática em locais sem proteção, por exemplo. Deve-se
18
atentar também para as características da movimentação de material e pessoal entre as áreas. Para
obter resultados mais conclusivos, deve-se medir as pessoas, os materiais, as bancadas de trabalho,
as ferramentas enfim, tudo que estiver envolvido com itens ESDs.
4.2.4. Justificar o programa de controle contra ESD
Com clareza das perdas e de qual é a parcela provável causada por ESD pode-se elaborar
uma justificativa para o programa de controle. Informações podem ser obtidas a partir do estudo
comparativo com casos de problemas com ESD por parte de outras empresas. Se o resultado obtido
com o levantamento de dados não tiver sido conclusivo, pode-se elaborar um projeto piloto para
fornecer as informações faltantes para a finalização da justificativa. Uma área onde o problema
necessite de ações mais rápidas pode ser o foco do projeto piloto.
4.2.5. Obter apoio da alta gerência
Um programa de controle contra ESD pode vir a ser algo muito caro, apesar dos retornos,
por isso normalmente para o sucesso do programa é necessário o apoio da alta gerencia de forma
que as requisições de compra e pagamento de especialistas, se necessário, sejam aprovadas sem
problemas. Um outro motivo para o apoio da alta gerencia é o impacto positivo que isso pode ter na
aceitação do programa por parte dos demais funcionários.
4.2.6. Implementar o programa
A implementação do programa deve atentar para o detalhamento e divulgação dos
procedimentos e da documentação, pois além de ações importantes para os sucesso do programa em
si, são tópicos importantes que poderão vir a ser exigidos em situações como, por exemplo, uma
certificação ISO.
4.2.7. Treinar
Treinar e re-treinar é fundamental para o sucesso do programa. O treinamento para o pessoal
envolvido com linhas de montagem e serviços de manutenção é particularmente importante.
4.2.8. Manter a qualidade do programa
O investimento feito no programa será recorrentemente questionado, fazendo com que o
coordenador e as equipes estejam continuamente cientes da eficiência dos procedimentos e da
19
qualidade dos equipamentos e materiais adquiridos. Evoluções tecnológicas deverão ser percebidas
e estudadas para uma eventual implementação, o que implica em constante sintonia com os
fabricantes e desenvolvedores de soluções em ESD. Tanto a alta gerencia quanto os demais
funcionários irão querer saber o andamento do programa, a gerencia por ter investido e os demais
funcionários por estarem imersos na disciplina inerente ao controle contra ESD. Periodicamente
deverá ser feita uma auditoria para se saber se o programa está sendo executado eficientemente ou
se existem falhas que devam ser corrigidas. Enfim, o acompanhamento do programa é fundamental
para que as metas sejam atingidas.
5. IMPLEMENTANDO O CONTROLE
Uma vez de posse dos conceitos teóricos do controle de ESD pode-se tomar conhecimento
dos recursos disponíveis para tornar possível o programa de controle [13].
5.1. MATERIAIS E DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO
5.1.1. Pulseiras
Tipicamente a primeira coisa que se pensa para o controle de ESD é a pulseira de
aterramento. De fato a pulseira é um dos itens mais importantes pois, se devidamente conectada, faz
com que as pessoas tenham praticamente o mesmo potencial que os demais objetos aterrados e, sem
diferença de potencial, não há descarga. Pelo fato do indivíduo estar sempre aterrado, qualquer
transferência de carga ao seu corpo, será desviado ao terra.
As pulseiras são constituídas por um bracelete e por um cordão que interliga o bracelete ao
terra através de um conector. Esse cordão possui normalmente um resistor 1MΩ na extremidade
que se interliga com a pulseira. Esse resistor tem por finalidade proteger o usuário da pulseira, pois
de outra forma ele estaria conectado diretamente ao terra, estando sujeito a choques elétricos. A
resistência mínima deve ser de 0.75MΩ para cada 250 VAC ou 500VCC da máxima tensão de
trabalho existente no equipamento onde o indivíduo será aterrado. Na prática isso significa que as
pulseiras usualmente encontradas no mercado (com resistor de 1MΩ) só podem ser usadas para
aterrar o usuário se o equipamento onde ele for aterrado não possuir tensões de trabalho maiores
que 250VAC ou 500VCC. Se o indivíduo for trabalhar com tensões de 20KVAC, por exemplo, o
resistor deverá ser de, no mínimo, 80MΩ, porém em situações como essa é desaconselhável o uso
de pulseiras de aterramento.
20
Toda essa preocupação é para garantir que a máxima corrente a circular pelo indivíduo seja
de 250µA, que está somente no limiar de percepção do choque elétrico, como pode ser observado
na tabela 6 essas condições de segurança não estão limitadas às pulseiras, sendo válidas para
qualquer caminho de aterramento pessoal. A Figura 5 apresenta o modelo elétrico básico do corpo
humano .
Tabela 6: Efeitos de correntes elétricas nos seres humanos
AC (60HZ) DC EFEITO 0 A 1mA 0 a 4 mA Percepção 1 a 4mA 4 a 15mA Surpresa
4 a 21mA 15 a 80mA Reflexo 21 A 100mA 80 a 160mA Inibição muscular 40 a 100mA 160 a 300mA Parada respiratória
Acima de 100mA Acima de 300mA Normalmente fatal
Existem também pulseiras descartáveis que acompanham alguns equipamentos quando há
necessidade de instalação de algum equipamento como um hard disk por exemplo. Essas pulseiras
são basicamente constituídas de uma fita de metal com adesivo condutor que devem envolver o
pulso do usuário e aderir ao chassi do equipamento que será modificado.
Figura 6 : Pulseira de aterramento, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
5.1.2. Roupas
Roupas especiais são muito úteis em ambientes onde é necessária alta proteção como em
linhas de montagem ou salas limpas (ambiente com controle de partículas no ar). Mesmo aterrado
por uma pulseira o indivíduo ainda pode causar danos se a sua roupa induzir um campo eletrostático
21
ou entrar em contato com algum item ESDS, o que pode acontecer com facilidade uma vez que as
roupas de uso normal são constituídas normalmente de materiais isolantes e estes não conseguem
dissipar a carga para a pele de quem veste.
As roupas para controle de ESD são feitas de fibras sintéticas condutivas ou dissipativas que
permitem o transporte da carga para a pele do usuário. Ainda podem possuir uma grade condutiva
que as transforma em Gaiolas da Faraday, anulando o campo induzido. Pela norma NBR14163[7]
uma Gaiola de Faraday é um: “Invólucro condutivo eletricamente contínuo que produz uma
blindagem do campo eletrostático”.
Os casacos, jalecos, aventais guarda-pós e sobretudos devem ser projetados para cobrir
completamente todas as roupas externas nas áreas do braço e tórax, no mínimo. Estas vestimentas
devem ter capacidade de não gerar cargas eletrostáticas. As toucas e capuzes devem ser projetados
para conter completamente o cabelo do usuário, que pode, caso contrário, fazer contato com o item
ESDS. Luvas, dedeiras e cremes para as mãos também devem ser feitos de material dissipativo. As
luvas podem servir de dispositivo de aterramento pessoal no lugar da pulseira, desde que possuam
conector para aterramento.
Figura 7: Dedeiras antiestáticas, jaleco e luvas, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
22
5.1.3. Pisos, calçados, biqueiras, calcanheiras, carrinhos, cadeiras e agentes antiestáticos
Uma das formas de se dissipar as cargas é através da utilização de pisos condutivos ou
dissipativos, uma vez que o carregamento se faz também através do deslocamento de pessoas e
equipamentos. Alguns pisos são colocados com colas condutivas e outros são compostos de
módulos que são encaixados entre si. O aterramento normalmente é feito por conectores metálicos
que são instalados com uma ferramenta específica e atravessam o material ou, no caso do uso de
cola condutiva, através de fitas de nylon impregnadas de carbono. Na transição do piso normal para
um piso antiestático usa-se demarcação de solo separando as áreas, (figura 14).
A escolha do piso deve atentar também para a características mecânicas (por exemplo,
superfícies com alto tráfego de pessoas), químicas (por exemplo, superfícies onde ocorrerão
soldagens) e estéticas / acústicas (escritório, por exemplo).
As pessoas devem usar calçados condutivos, biqueiras ou calcanheiras, que são dispositivos
acoplados aos calçados comuns e ficam em contato direto com a pele da pessoa, dessa forma o
carregamento é dissipado pelo piso. Pela norma NBR 14163 [7] biqueira e calcanheira de
aterramento eletrostático tem a mesma definição: “ Dispositivo de aterramento eletrostático pessoal
usado em calçados.”
Com a exceção de peças de pequenas proporções, um carrinho utilizado para transporte de
itens ESDS deve ser construído sem o uso de plásticos e acabamentos isolantes e deve possuir, pelo
menos, dois pontos de contato com o piso, que podem ser através das rodas ou correntes, de forma a
dissipar, pelo piso, qualquer carga eventualemente acumulada em algo que seja posto sobre ele. Se
o carrinho for utilizado sobre pisos não aterrados deve conter um ponto de aterramento que possa
ser ligado ao terra para que itens ESDS possam ser manuseados com segurança.
As cadeiras devem ser feitas de material com propriedades antiestáticas ou recobertas com
capas dissipativas aterradas. Deve haver um caminho condutivo do encosto, assento e braços para,
no mínimo, um dos pés da cadeira ou para um ponto de conexão de terra.
Existem alternativas à instalação de pisos dissipativos e condutivos. Uma delas é a
utilização, sobre o piso comum, de superfícies condutivas interligadas entre si e ao terra. A pessoa
ou objeto que trafega por esse caminho dissipa suas cargas. Existem também tintas condutivas que,
ao serem aplicadas sobre pisos, paredes ou divisórias as tornam condutivas e agentes antiestáticos
23
que ao serem aplicados sobre alguns tipos de pisos comuns reduzem significativamente o
carregamento triboelétrico. Pela norma NBR 14163 [7], antiestático é a: “Propriedade de material
que resiste ao carregamento triboelétrico e produz carga estática mínima quando atritado e/ou
separado de materiais iguais ou diferentes”. E agente antiestático é : “Composto químico que,
quando impregnado ou aplicado topicamente a um material primário ou substrato, torna-o
antiestático.”
Esses agentes reduzem a capacidade de carregamento de vários tipos de pisos comuns, mas
não dissipam as cargas para o terra uma vez que o piso não foi instalado para essa finalidade.
Figura 8 : Calcanheira condutiva dupla face, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
Figura 9: Biqueira condutiva reforçada e tira condutiva, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
24
Figura 10 : Carrinho antiestatico, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
Figura 11: Superfície condutiva, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda.
25
Figura 12 : Superfície condutiva interligada entre si e ao aterramento
Figura 13: Piso antiestático tipo paviflex, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda.
26
Figura 14: Piso antiestático e fita de identificação de área protegida, fonte: Eletrocamp
Const. Elet. Ltda.
5.1.4. Áreas de trabalho protegidas contra ESD (APESD)
Dentre as partes mais importantes de um programa de controle de ESD estão as áreas de
trabalho (estações e superfícies) protegidas contra ESD, pois são nelas que são feitas atividades
como reparos e montagens de circuito impresso. Pela norma NBR14163 [7], uma superfície de
trabalho protetora de ESD é: “Toda superfície que tenha por função minimizar as cargas
eletrostáticas”.
Algumas superfícies são transportáveis, de forma que podem ser levadas em serviços de
campo. Esse tipo de dispositivo recebe o nome de manta e possui um conector para aterramento. A
figura 15 ilustra uma manta com conector de aterramento.
27
Figura 15: Manta para uso em campo, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda.
Baias de microcomputadores também podem ser estações de trabalho com controle de ESD
desde que tenham os requisitos mínimos que são uma superfície dissipativa interligada ao terra,
uma forma de aterrar o operador (normalmente com pulseira), um terra eficiente e identificações
próprias. Estações de trabalho mais complexas possuem todos os objetos condutivos ou dissipativos
aterrados (ferramentas, por exemplo), podem ter monitoramento constante do aterramento do
operador e, se houver manipulação de isolantes, podem ter ionizadores. Enfim, são espaços repletos
de dispositivos e materiais para o controle de ESD. A figura 16 ilustra uma área controlada.
28
Figura 16 : Área controloda APESD, fonte: Eletrocamp Const. Elet. Ltda.
5.1.5. Embalagens
O transporte de itens ESDS sempre deve ser efetuado com as devidas embalagens. Já que
itens ESDS podem ser CIs, placas de circuito impresso ou produtos finais (como hard-disks, por
exemplo) existem embalagens de diversas forma como espumas ou tubos antiestáticos para CIs,
sacos para placas e caixas para dispositivos maiores ou com capacidade de armazenar várias placas
de circuito impresso (nesse caso não se utilizam os sacos). Pode-se também armazenar os itens em
gaveteiros feitos de materiais antiestáticos.
Algumas embalagens são bastante complexas como é o caso de alguns tipos de sacos que
possuem várias camadas, uma de cada material e para finalidades distintas. Por exemplo existem
sacos cuja camada interna é antiestática (evita que o atrito entre o material embalado e a embalagem
gere carregamento), a camada intermediária é condutiva (gaiola de Faraday – neutraliza indução de
campo eletrostático) e a camada externa é dissipativa (elimina carga ao entrar em contato com uma
superfície aterrada). Pela norma NBR14163 [7], têm-se as seguintes definições: Embalagem de
proteção eletrostática: “Embalagem produzida para prevenir danos eletrostáticos em itens ESDS
durante transporte ou armazenamento. São considerados sacos, caixas, engradados, filmes para
29
embrulho, bandejas, tubos, espumas etc.”. Embalagem externa é: “Embalagem utilizada
principalmente para dar proteção física adicional para o lado externo das embalagens
intermediárias.”. Embalagem intermediária é: “Embalagem que não faz contato direto com os itens
ESDS, mas que é utilizada para envolver um ou mais dispositivos.”. Embalagem íntima: “
Embalgem que faz contato direto com um componente eletrônico ESDS”.
As embalagens íntimas devem ter propriedades antiestáticas e dissipativas e todas as
embalagens intermediárias devem ser dissipativas e devem possibilitar aterramento. Em caso de
transporte ou armazenamento em condições não controladas, os itens ESDS devem estar blindados
contra campos eletrostáticos, através do envolvimento em uma embalagem de blindagem
eletrostática. Além desses requisitos mínimos pode-se mencionar que:
1. Todos os geradores de cargas eletrostáticas tais como filmes plásticos não tratados,
espumas, fibras sintéticas e fitas adesivas não devem ser usados como materiais de
embalagem íntima ou intermediária e não devem entrar na APESD.
2. Lâminas metálicas expostas, laminados e outros materiais que possuam resistividade
superficial muito baixa não devem ser usados como embalagem íntima.
3. Os materiais de embalagem íntima dependentes da umidade não devem ser usados como
parte de uma embalagem que contenha dessecantes (sílica gel, por exemplo).
4. Quaisquer embalagens, equipamentos ou ferramentas que não sejam antiestáticos,
dissipativos ou condutivos, incluindo os componentes não sensíveis, devem ser
embalados em materiais antiestáticos ou dissipativos antes de entrarem numa APESD.
5. Os CIs podem ser montados sobre espumas condutivas visando equalizar a tensão nos
terminais (curto-circuitar os pinos).
6. Dispositivos contendo baterias, capacitores carregados ou outras fontes de energia, não
devem ser embalados em contato direto com superfícies ou materiais que tenham
resistividade superficial menor que 1 x 10∞ Ω/m.
7. Em embalagens intermediárias, o enchimento, se necessário, deve ser feito com
materiais antiestáticos e dissipativos.
8. As embalagens externas devem visar os requisitos de proteção mecânica pois as
propriedades elétricas são proporcionadas pelas embalagens íntimas e intermediárias. As
embalagens externas não devem ser levadas para dentro da APESD.
30
9. As fitas ou etiquetas adesivas utilizadas para fechamento das embalagens, mesmo sendo
antiestáticas, devem ser cortadas no momento da abertura e não retiradas, pois a retirada
de fitas ou etiquetas adesivas pode gerar grandes potenciais eletrostáticos.
10. Se houver necessidade de blindagem recomenda-se a utilização de fitas antiestáticas
condutivas para o fechamento da embalagem.
11. As canaletas utilizadas como embalagem para CIs, se forem antiestáticas não devem ser
cortadas e reutilzadas sob quaisquer circunstâncias pois têm um vida limitada devido ao
envelhecimento e uso. Se as caneletas forem condutivas ou dissipativas podem ser
cortadas quando vazias e fechadas com uma cavilha. Não se deve utilizar fita adesiva no
lugar da cavilha.
12. Se um componente ESDS desprotegido é derrubado ele deixa de ser confiável, devendo
ser considerado danificado.
As embalagens devem ser identificadas de acordo com a norma NBR14164 [8] e devem
contar com as seguintes informações:
1. Tipo, isto é, antiestática, blindada, condutiva ou dissipativa
2. Nome ou logotipo do fabricante.
3. Número do lote de fabricação
4. Data de fabricação (mês e ano).
Onde o espaço ou outras limitações não permitirem que algumas ou todas das informações
listadas sejam marcadas sobre as embalagens individualmente, a prioridade da informação deve
estar na ordem dada acima. Se as embalagens não possuírem individualmente as informações, um
certificado de conformidade deve acompanhar cada lote dando os detalhes requeridos. Existem
embalagens que possuem um bolso externo já próprio para colocação de um documento contendo as
informações pertinentes.
31
Figura 17:Embalagens antiestáticas, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
5.1.6. Materiais de escritório
Além dos materiais, dispositivos e equipamentos já mencionados existe toda uma gama de
produtos para controle de ESD ditos “ de escritório” mas que, naturalmente, podem ser usados em
ambientes de produção e em laboratórios. Tais produtos são feitos de materiais antiestáticos e ou
dissipativos. Podem-se mencionar canetas, pranchetas, papéis, pastas, capas para papel, suporte para
fita adesiva, lixeiras, elásticos, sacos de lixo e aspiradores de pó.
5.2. IONIZAÇÃO
Todos os materiais e equipamentos condutivos e dissipativos e as pessoas devem estar
constantemente aterrados dentro de uma APESD, o que não é possível de se fazer com os materiais
isolantes. Pode-se usar agentes antiestáticos aplicados topicamente ou em sprays para manter a
dissipação das cargas acumuladas nos materiais isolantes, porém os dois métodos mais usados no
32
controle da eletricidade estática em isolantes são o aumento da umidade relativa do ar e ionização
do ar. O aumento da umidade relativa do ar pode gera efeitos colaterais negativos como desconforto
físico, oxidação e problemas de soldagem de forma que a ionização geralmente é a solução mais
recomendada.
A ionização do ar é obtida através de equipamentos denominados ionizadores. Existem
quatro tipos de ionizadores: AC, DC, pulsador e nuclear, onde AC e DC referem-se a corrente
alternada e corrente continua, respectivamente. Os ionizadores nucleares são usados em situações
em que não é permitido o uso de eletricidade como em ambientes contendo combustíveis ou
explosivos. Os outros três tipos de ionizadores são utilizados em ambientes cuja preocupação é a
proteção de dispositivos eletrônicos.
Na ionização as cargas dos materiais isolantes atraem as cargas opostas criadas pelo
ionizadores, que devem proporcionar um fluxo constante e igual de íons positivos e negativos,
neutralizando-as. A ionização deve reduzir as tensões nos isolantes a valores inferiores a 100V em,
no máximo, 20s e o limite de ozônio não deve exceder a 0,1ppm 90.2mg/m3).
Os ionizadores elétricos geram íons através de um fenômeno chamado descarga corona.
Uma alta tensão é aplicada em pontos chamados emissores criando a descarga e ionizando o ar.
Ventiladores forçam o fluxo de ar aumentando o desempenho. Em alguns ionizadores os emissores
podem ser substituídos por refil.
• Ionizador Ac: Usa um transformador para aumentar a tensão AC de entrada. Pelo fato de
ser utilizada corrente alternada, os emissores ora estão em uma polaridade ora estão na
outra, de forma que um mesmo emissor gera íons negativos e positivos. A desvantagem
é que como a freqüência de mudança de polaridade é muito alta, ocorre muita
recombinação de íons, um íon positivo anual um íon negativo imediatamente depois de
ele ter sido gerado. Esse tipo de ionizador necessita de ventiladores potentes para
manterem o desempenho, pois quanto mais rápido os íons se afastarem dos emissores,
melhores são as chances deles neutralizarem alguma carga, piores são as chances deles
se recombinarem. Esses ventiladores podem vir a causar um desconforto ao operador,
tanto pelo barulho com pelo vento em si.
• Ionizador DC pulsado: possui fontes de corrente contínua separadas para gera as tensões
positivas e negativas e, geralmente, cada fonte alimenta um conjunto independente de
33
emissores. Como no ionizador AC, as tensões aplicadas ora são positivas e ora são
negativas, ora há geração de íons positivos, ora de íons negativos, porém a freqüência de
comutação é bem menor que no ionizador AC, de forma que há menos recombinação de
íons e não há necessidade de forte fluxo de ar forçado, proporcionando menos incômodo.
• Ionizador DC: Também possui fontes separadas para as polaridades positiva e negativa,
porém ambas as fontes estão continuamente alimentando os emissores. A recombinação
de íons é compensada pelo funcionamento contínuo. Uma outra característica dos
ionizadores é o seu formato, especialmente no que diz respeito ao tamanho. Existem
equipamentos que direcionam o fluxo de ar para um objeto específico e equipamentos
que ionizam genericamente um ambiente. Esse ambiente pode ser apenas uma bancada
de trabalho, mas, por vezes, há necessidade de se ionizar toda uma sala.
Figura 18: Ionizador de ar, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
Figura 19: Cortina de ar ionizado, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
34
5.3. ATERRAMENTO
Um bom aterramento para ESD é absolutamente vital para a eficiência do controle já que é
para o terra que a maior parte do carregamento é direcionado. Pela norma NBR14163 [7], tem-se
que aterramento eletrostático é uma: “Interligação que garante um potencial igual ao terra a todos os
componentes da APESD e a qualquer item ESDS com o qual eles entrem em contato”.
Pela norma NBR14544 [9] têm-se as seguintes recomendações com respeito ao assunto
“Instalação de terra para uma Área Protegida contra ESD (APESD)”:
1. Cada elemento que requeira aterramento em uma APESD deve ser conectado a um
mesmo ponto de aterramento comum. Normalmente uma caixa com barramento de
equipotencial.
2. O ponto de aterramento comum deve ser conectado ao terra de proteção da instalação.
3. Toda estrutura da APESD deve possuir uma instalação de terra para ESD. A referida
instalação deve evitar mudanças repentinas no potencial dentro da APESD. Tais
variações de potencial, aplicadas aos itens ESDS, podem causar tensões ou descargas
inaceitáveis nos referidos itens.
4. A instalação de terra para ESD deve ser conectada ao terra de proteção através de um
caminho de baixa impedância (<2Ω).
5. A linha de terra para ESD (distribuída) deve, onde visível, ser provida por um condutor
isolado, preferencialmente encapado na cor verde/amarelo.
6. O ponto de acesso às instalações de terra para ESD, onde se fará a conexão das
instalações da APESD, deve ser identificado de acordo com a recomendação ABNT-
NBR14164 [8] – “Símbolos gráficos utilizados no controle das descargas eletrostáticas.”
7. A tomada elétrica não deve ser empregada na função de terra para ESD.
8. O condutor da linha de terra de ESD deve ter resistência mecânica suficiente para não
ser rompido ou desconectado. O referido condutor deve ser isolado e mecanicamente
amparado por estruturas físicas que previnam danos mecânicos.
35
9. Quando não for necessário o emprego de um resistor entre o ponto de aterramento
comum e uma superfície de trabalho, piso ou prateleira, deve ser feita uma conexão
direta.
Figura 20: Caixa com barra de equipotencial dentro de uma célula APESD, fonte:
Eletrocamp Const. Elet. Ltda.
Sendo que, pela norma NBR14163 [7], ponto de aterramento comum é uma: “Barra de
interligação aterrada” e linha de terra para ESD é uma: “Instalação comum de terra na qual os
elementos da APESD estão conectados”.
O “ponto de acesso” referido no item 6 acima é denominado PLT (Ponto de ligação ao
Terra) que é a via de acesso ESD ao terra. A norma NBR14164 [8] diz que:”Todos os pontos de
aterramento para proteção ESD devem ser identificados ou marcados. Qualquer informação
adicional pode ser utilizada desde que não desvie a atenção do aviso básico”
36
5.4. INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO
Todo dispositivo de aterramento pessoal, por ser muito exigido mecanicamente, deve ser
testado e o resultado deve ser anotado pelo usuário, o que é trabalhoso além de gerar muito material
para ser conferido quando das auditorias. E deve ser testado, toda vez que o usuário veste o
equipamento.
Uma alternativa para isso é a monitoração contínua dos aterramentos pessoais, que
dispensam registro, pois acusam falha durante a utilização, quando então as tarefas devem ser
suspensas até a substituição do dispositivo. A monitoração de continuidade não está restrita às
pessoas, pois existem equipamentos que monitoram vários pontos de uma estação de trabalho.
Os MEDIDORES são dispositivos indispensáveis para a atividade de controle de ESD bem
como para treinamento demonstrando a importância da proteção contra a descarga eletrostática.
Figura 21: Medidor de resistência elétrica superficial, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
37
Figura 22: Medidores de equipamentos pessoais 1, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
Figura 23: Medidores de equipamentos pessoais 2 , fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
5.5. IDENTIFICAÇÕES
A correta identificação de todos os itens de proteção de uma APESD e de todos os itens
ESDS é fundamental.
5.5.1. Símbolo de suscetibilidade à ESD
Pela norma NBR 14164[8], o símbolo de suscetibilidade à ESD é o seguinte:
38
Figura 24: Símbolo de suscetibilidade à ESD, fonte : ESD Systems
Nesse símbolo, o triângulo significa “atenção” e a mão com uma faixa significa “não toque”.
O Símbolo da figura deve ser usado na identificação dos itens sensíveis a ESD, em embalagens que
contenham itens sensíveis à ESD e em etiquetas usadas no lacre dessas embalagens. O texto abaixo
do símbolo pode variar, porém deve conter sempre uma mensagem completa de alerta contra as
descargas eletrostáticas, (figura 25). Os símbolos de pequenas dimensões podem ser utilizados sem
textos associados e devem ter, no mínimo, 4mm de lado. As placas devem ter pelo menos 250 x
150mm e devem conter todos os elementos sendo que qualquer informação adicional pode ser
utilizada desde que não desvie a atenção do aviso básico.
Figura 25: Símbolo e mensagem de alerta, fonte: Henderson Ind. e Com. Ltda
5.6. UMIDADE DO AR
A recombinação natural de íons é um processo importante na neutralização das superfícies e
objetos com cargas estáticas. Devido a isso a umidade do ar é o fator ambiental mais importante no
39
controle de ESD pois em um ambiente seco há poucos íons livres e com isso pouca recombinação
natural, pouca capacidade de neutralização das cargas estáticas.
Um outro importante efeito que a umidade do ar tem em ambiente de trabalho é a criação de
uma película levemente condutiva formada pela deposição de partículas sólidas, água e outros
fluidos e que tem um forte impacto na geração de cargas pois consegue reduzir a resistência de
pisos, carpetes, fórmicas e outras superfícies.
Sistemas de ar-condicionado também devem ser considerados no controle de ESD pois,
além da redução da umidade, o fluxo de ar ao passar sobre superfícies isolantes pode carregá-las.
Apesar da umidade do ar ter grande influência no carregamento triboelétrico não se deve
usar a geração de alta umidade (>60%) como meio de controle de ESD pois podem ser criados
outros problemas como corrosão, correntes de fuga em altas tensões e contaminação por umidade
dentro dos equipamentos.
5.7. FERRAMENTAS
Todas as ferramentas para uso numa APESD, incluindo as elétricas, mecânicas e
pneumáticas, sempre que possível, devem ser construídas de maneira a não gerar e não manter uma
carga eletrostática e devem ter as partes que tocam itens ESDS aterradas. Quando houver
necessidade de proteção de alguma parte da placa de circuito impresso ou outra parte, deve-se
cobrir as áreas a serem protegidas com fitas antiestáticas, existem várias fitas disponíveis no
mercado para proteção e identificação (figura 26). Para se armazenar as ferramentas existem caixas
construídas com materiais dissipativos.
40
Figura 26: Fitas de proteção e sinalização antiestáticas, fonte: Henderson Ind. e com. Ltda
6. ESTUDO DE CASO
6.1. OBJETIVO DO ESTUDO
Relacionar e quantificar todos os equipamentos, materiais de consumo, proteções e
identificações necessários para montagem de uma APESD.
Apresentar um valor em US$/m², para servir de balizamento e norteamento para
implementações futuras de áreas APESD que sirva de instrumento confiável para empresas
instaladoras e industriais estipularem o custo real e dessa forma preverem seus orçamentos e ou
investimentos com maior precisão.
6.2. DESCRIÇÃO DA EMPRESA ONDE FOI FEITO O ESTUDO
A empresa é do ramo de comunicações, fornece produtos e soluções de mobilidade e
também monta computadores para grandes marcas mundiais.
41
Em 2002, a empresa tomou a decisão de fazer do Brasil a sua base industrial na América do
Sul. Para concretizar este objetivo, a companhia passou a investir maciçamente na implantação de
novas unidades fabris e na contratação de mão-de-obra.
O Campus de Jundiaí - SP abriga as atuais operações industriais da empresa voltada para
montagem de computadores do tipo portátil. A companhia tem atingido resultados significativos ao
estabelecer parcerias com grandes empresas fabricantes de laptop como a Dell e a HP. Hoje, a
empresa conta com um total de 1000 colaboradores divididos em duas plantas com uma área
aproximada de 67000m². E um faturamento mensal estimado em US$ 20 milhões. O complexo
industrial de Jundiaí também é considerado grande centro exportador.
6.3. ESTIMATIVA DE PERDAS POR ESD
As perdas de produtividade por ESD em decorrência de falhas catastróficas e latentes, como
mencionado no item 3.1 desse trabalho, se fazem fortemente presentes quando as diretivas de
controle e as proteções contra ESD não são implementadas. As falhas catastróficas são rapidamente
identificadas devidos a emissão de relatórios de retrabalhos executados na própria planta. As falhas
latentes que são identificadas quando o produto já está no varejo são mais difíceis de serem
identificadas e normalmente fazem parte de índices de garantia. Estima-se que uma área fabril sem
controle nenhum em condições menos favoráveis as perdas por ESD podem chegar até a 3% do
faturamento, segundo dados não oficiais da empresa onde foi elaborado o estudo, ou seja,
aproximadamente US$ 600 mil. Esse valor é muito elevado e vai contra o planejamento estratégico
de qualquer empresa sem contar nos transtornos causados pela descontinuidade da produção.
Quando um sistema de controle contra ESD é implementado e suas diretivas de controle são
rigidamente seguidas, as perdas podem ser eliminadas quase na sua totalidade, ou seja, é de
fundamental importância o controle de ESD para o cumprimento das metas das empresas que
manipulam equipamentos eletrônicos sensíveis.
6.4. CUSTOS DE MONTAGEM DE UMA ÁREA APESD
Para obtenção do custo para montagem e implementação de uma área APESD deve-se
relacionar todos os equipamentos descritos nesse trabalho, conforme a área quadrada a ser protegida
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e a quantidade de funcionários que atuaram nessa área, também devem-se relacionar todos os custos
de montagem, treinamento, projeto, e preenchimento de anotação de responsabilidade técnica ART,
(ver anexo 1), do profissional responsável. Normalmente somente áreas específicas são protegidas.
Outro dado que influência muito no custo da implementação é o tipo de acabamento arquitetônico
da indústria, podemos citar como exemplo os pisos anti-estáticos que variam seu custo de US$
100,00 por m² à US$600,00 dependendo do acabamento, segundo a empresa Forbo (In: –
www.forbo-linoleum.com.br., Data: 06/06/2007
6.5. CUSTO EM US$ / m² PARA MONTAGEM DE UMA ÁREA APESD
Como o propósito desse trabalho é servir de manual orientativo para implementação de
sistemas de controle contra ESD, abaixo calculamos e apresentamos em planilha os custos e as
quantidades de equipamentos necessários para proteção de uma área de 300m², (30x10m), com
quinze máquinas de produção e montagem de componentes eletrônicos em placa de circuito
impresso tipo SMD, dez bancadas de testes, esteiras, trinta colaboradores diretos e dez eventuais,
piso anti-estático tipo Paviflex®, dois pontos de aterramento tipo equipotencial.
Os equipamentos de proteção individual e gerais de ESD foram cotados na empresa
Henderson Ind. e Com. Ltda., Av. Álvaro Guimarães, 1455 – Planalto 09890-003 – São Bernado do
Campo-SP, Fones (11) 4399.2922 / 43991224, e-mail: [email protected], web-site
www.henderson.com.br.
O piso antiestático foi cotado no o fornecedor Forbo Pisos Ltda., telefone (11) 5641 8228,
www.forbo-linoleum.com.br.
Abaixo planilha, tabela 7, com relação dos equipamentos e valores em US$ americanos
com base em 25.09.07.
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Tabela 7: Composição de custo por m² para montagem de uma APESD
MONTAGEM CÉLULA APESD 300M2 - 30 FUNC. FIXOS E 10 EVENTUAIS
APESD CUSTO POR M2 PREÇOS EM US$ AMERICANOS - COTAÇÃO COMERCIAL 25/09/07
COMPOSIÇÃO DE CUSTO POR M2 DE MONTAGEM
Item Descrição Qtde Unid
Valor Unitário Valor Total
Materiais Mão de
Obra Material
1 Pulseira de aterramento ajustável Modelo NHE-305C, com cabo espiralado com resistor de 1 MegaOhms e garra jacaré- marca Henderson
60 pç
12,50
750,00
2 Jaleco antiestático Modelo Padrão Tamanho P/M/G marca Henderson
60 pç 47,00
2.820,00
3 Avental antiestático Modelo Padrão Tamanho P/M/G marca Henderson
30 pç 20,00
600,00
4 Luvas antiestático Modelo Padrão Tamanho P/M/G NHE 441 marca Henderson
60 pç 11,00
660,00
5 Dedeiras antiestático Modelo Padrão Tamanho P/M/G marca Henderson
300 pç 0,30
90,00
6 Par de sapatos antiestáticos Feminino ou Masculino, marca Henderson
30 pç 82,00
2.460,00
7 Calcanheira condutiva Modelo NHE-314, marca Henderson
40 pç 11,00 440,00
8 Carrinho antiestático transporte matéria prima NHE- 512, marca Henderson
6 pç 320,00
1.920,00
9 Carrinho antiestático transporte de produto acabado NHE 513, marca Henderson
6 pç 330,00
1.980,00
10 Cadeira antiestática NHE 487, marca Henderson 30 pç 260,00 7.800,00
11 Piso vinilico antiestático - Marca FORBO – m² 300 m2 120,00 36.000,00
12 Kit de campo completo com bracelete e cabo de aterramento NHE 299, marca Henderson
3 pç 120,00
360,00
13 Embalagens diversas 1 vb 2.200,00 2.200,00
14 Testador de pulseria, calcanheira e sapatos com pedestal – Código NHE-209, MARCA Henderson
1 pç 1.140,00
1.140,00
15 Ionizaodr de ar industrial Henderson Código HEN-2010SI-P
1 pç 1.867,00
1.867,00
16
Aterramento composto de : 9 hastes de aterramento tipo cooperweld 3/8"x3.0m, 200m cabo nú #35mm², 200m cabo 750V - isolação cor verde #16mm², conectores, duas caixas de equiptencial com barra de interligação, infraestrutua elétrica
1 vb
1.856,00
1.856,00
17 Identificação : fitas, placas, sinalização e etc. 1 vb 300,00 300,00
18 Treinamento mês 1 vb 1.200,00 1.200,00
19 Mão de obra montagem dos equipamentos 184 h/h
25,00 4.600,00
20 Projeto e ART 1 vb
2.500,00 2.500,00
TOTAL- (US$) 71.543,00
TOTAL - m2 - (US$/m2) – câmbio de 25.09.07 238,48
Conforme planilha o custo em US$ por metro quadrado para montagem e implementação
de uma área APESD, conforme as considerações iniciais, é de US$ 238,48 m².
44
7. VERIFICAÇÕES PERIÓDICAS
Como qualquer produto, os materiais, dispositivos e equipamentos utilizados para controle
de ESD têm vida útil limitada e, no caso dos instrumentos, estes necessitam de verificação periódica
para manter suas características de medição e controle [13].
Algumas verificações podem ter períodos de algumas horas, como é o caso em que a
umidade relativa da APESD está crítica, mas de uma forma geral o período mínimo das verificações
é de um dia, ao início do turno de trabalho. Exemplos desse caso são as verificações feitas pelos
usuários em suas roupas e nos seus dispositivos de aterramento pessoal. Deve-se registrar, em
planilhas próprias, os resultados das verificações. Recomenda-se também, verificações diárias nas
calibrações dos ionizadores. As superfícies de trabalho devem estar limpas. Conferências visuais
diárias também são importantes.
É muito importante também a inspeção imediata da APESD se qualquer mudança mais
significativa de configuração for feita.
8. AUDITORIA
Auditorias podem identificar ineficiências em procedimentos e em equipamentos e com isso
sugerir modificações que podem evitar problemas. Podem também descobrir em que pontos as
pessoas devem ser retreinadas e se há mal uso dos recursos. [13]
Existem pelo menos dois tipos de auditoria; a gerencial e a de campo. A auditoria gerencial
trata de como o programa de controle de ESD está sendo encaminhado, uma auditoria de campo
trata de aspectos mais operacionais das instalações. Em auditoria de campo, todas medições devem
ser feitas sob condições normais do ambiente operacional e quanto mais minuciosa ela for, mais
probabilidade de encontrar irregularidades ela terá, porém deve-se conferir no mínimo, se:
1. A documentação do projeto APESD esta atualizada.
2. A APESD está identificada
3. Existem sobressalentes dos dispositivos de aterramento
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4. As normas disciplinares estão sendo seguidas
5. Os produtos não estão com prazo de validade vencido
6. As verificações periódicas estão sendo feitas
7. Os medidores e testadores estão calibrados
8. As ligações de aterramento estão integras
9. Ionizadores, ferramentas e os acessórios estão em conformidade
10. Os procedimentos de seleção de produtos foram aplicados
11. Há produtos que não atingiram a vida útil esperada
12. Os treinamentos estão atualizados
9. NORMAS
As normas são fundamentais para legitimar qualquer projeto e, no Brasil, as normas de ESD
são produzidas pela Comissão de Estudo de Proteção Contra Descargas Eletrostáticas do
ABNT/CB03 – o Comitê Brasileiro de Eletricidade da Associação Brasileira de Normas Técnicas.
De uma forma geral as normas para ESD têm sido divididas em guias e requisitos básicos,
produtos e procedimentos específicos e métodos de teste. Para obtenção das normas brasileiras já
publicadas e maiores informações sobre o andamento dos trabalhos de normatização, deve-se entrar
em contato com a ABNT, cujo endereço é: Associação Brasileira de Normas Técnicas, rua 13 de
maio, 28° andar, centro-Rio de Janeiro-RJ, WWW.abnt.org.br
10. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A descarga eletrostática, apesar de amplamente discutida no meio técnico, é negligenciado
muitas vezes dentro da indústria, em sistemas que deveriam se controlados e protegidos contra esse
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fenômeno. Os investimentos que deveriam ser feitos para se obter um controle ideal dos efeitos das
descargas eletrostáticas são vistos ainda como “prejudiciais” a saúde financeira da empresa.
Esse trabalho forneceu uma visão geral dos equipamentos, procedimentos e custos
necessários para se proteger uma área que manipula equipamentos eletrônicos sensíveis dos efeitos
indesejáveis das descargas eletrostáticas ESD. Servirá como manual guia para implementação de
uma área APESD detalhando os conceitos de forma simples com uma linguagem acessível.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] MONTGOMARY, EDUARD. “Eletromagnetismo, eletrostática e magnetostatica”. 1° Edição –
Física. Ano 2005, Ed. Alta Books. ISBN 8576080753.
[2] FILHO, SILVERIO VISACRO. “Aterramentos elétricos – conceitos básicos, técnicas de medição e
instrumentação, filosofia de aterramento”. 1° Edição. Ano 2003. Ed. Artliber. ISBN 8588098121.
[3] COTRIM, ADEMARO A. M. B. “Instalações elétricas”. 4° Edição. Ano 2003. Editora Pearson
Prentice Hall. ISBN 8587918354.
[4] FILHO, SILVEIRO VISACRO. “Descargas atmosféricas uma abordagem de engenharia”. 1°
Edição. Ano 2005. Ed. Artliber. ISBN 8588098318.
[5] BURGOS, LUIS CARLOS. “Trabalhando com componentes SMD”. 1° Edição. Ano 2004. Ed.
Antenna Edições Técnicas. ISBN 8570360754.
[6] CREDER, HÉLIO. “Instalações elétricas”. 15° Edição. Ano 2007. Ed. LTC. ISBN 8521615671.
[7] NBR 14163 – “Descargas eletrostáticas – Terminologia”.Associação Brasileira de Normas Técnicas,
ABNT, Rio de Janeiro, junho de 2007.
[8] NBR 14164 – “Símbolos gráficos utilizados no controle das descargas eletrostáticas”. Associação
Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, Rio de Janeiro, junho de 2007.
[9] NBR 14544 – “Requisitos básicos para proteção de componentes sensíveis às descargas
eletrostáticas”. Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT, Rio de Janeiro, junho de 2007.
[10] ESD ASSOCIATION – www.esda.org. Acesso junho 2007.
[11] SISTEMA NEI BRASIL – www.nei.com.br, , “ESD um problema no chão de fábrica”. Acesso
junho 2007.
[12] ARAUJO, R.L-“As descargas eletrostáticas e a manutenção de equipamentos sensíveis no âmbito
do setor eletrônico –LACTEC - Centro politécnico de UFPR – Curitiba. [email protected], junho
2007.
47
[13] SOARES P., ALEXANDRE. COBEI – Comissão de estudo e Proteção Contra Descargas
Eletrostáticas – “Conceitos básicos para proteção contra eletricidade estática.” Associação Brasileira
de Normas Técnicas, ABNT , Rio de Janeiro, abril de 2007.
GLOSSÁRIO
Antiestático, agente Uma substância aplicada tópicamente a um material para aumentar sua
dissipação estática. Ar Ionizado Uma fonte de moléculas carregadas do ar (íons). Antiestático A propriedade de um material que inibe carregamento triboeletrico. Nota:
Uma característica antiestática de material não é necessariamente co-relata a sua ou resistência.
Artigo suscetível da descarga eletrostática Uma única peça, dispositivo, componente, conjunto, ou artigo elétrico ou
eletrônico do equipamento que tem algum nível de suscetibilidade eletrostática.
Aterrado Conectado à terra ou a algum outro corpo conduzindo que serve no lugar da
terra. Bipolar, Ionização Um dispositivo que gere íons positivamente e negativamente carregados. Barramento Uma tira ou uma barra do metal a que diversos condutores podem ser ligados. Condutividade do ar A habilidade do ar de conduzir (passagem) uma corrente elétrica sob a
influência de um campo elétrico.
Corpo que conecta o mecanismo A parte do terra que faz o contato elétrico com o corpo. Componente Um artigo tal como um resistor, um diodo, um transistor, um circuito
integrado e um híbrido. Condutividade (1) a relação da corrente por área de unidade (densidade atual) ao campo
elétrico em um material. A condutividade é expressa nas unidades de S/m (Siemens/metro). (2) no uso não técnico, a habilidade de conduzir a corrente.
49
Carga elétrica Uma ausência ou um excesso dos elétrons. Carga eletrostática Carga elétrica no descanso. Campo eletrostático Uma força atrativa ou repulsiva no espaço devido a presença da carga
elétrica. Condutor aterrado Um condutor do sistema ou do circuito que seja aterrado intencionalmente. Cabo terra A parcela da cinta de pulso que fornece a flexibilidade do movimento ao
terminar o circuito elétrico entre o corpo e o terra. Condutor isolado Um condutor encerrado dentro do material da composição e da espessura que
é reconhecida como a isolação elétrica. Controle eletrostático 1.adj. - descarga eletrostática protetora. 2.n. - termo genérico para as
medidas feitas para diminuir os efeitos da descarga eletrostática. Carregamento triboeletrico A geração de cargas eletrostáticas quando dois materiais fizerem o contato
ou são friccionados junto, a seguir separado. (veja também a série triboelétrica).
Corona A produção de íons positivos e negativos por um campo elétrico elevado
muito localizado. O campo é estabelecido normalmente aplicando uma alta tensão a um condutor na forma de um ponto ou de um fio afiado.
Deterioração da carga A diminuição e/ou a neutralização de uma carga eletrostática líquida. Dielétrico Um material isolando que possa sustentar um campo elétrico com pouco
fluxo atual. Descarga eletrostática (ESD) Transferência rápida, espontânea da carga eletrostática induzida por um
campo eletrostático elevado. Nota: Geralmente, a carga corre através de uma faísca entre dois corpos em potenciais eletrostáticos diferentes enquanto se
50
aproximam. Os detalhes desses processos tais como, a taxa de transferência da carga, são descritos em modelos eletrostáticos específicos da descarga.
Descarga eletrostática protetora Uma propriedade dos materiais capazes de reduzir a geração da eletricidade
estática, dissipando uma carga eletrostática, ou fornecer proteção da descarga eletrostática ou dos campos eletrostáticos.
Estado dinâmico Todo o estado operacional onde o dispositivo está funcionando de acordo
com seu projeto está em um estado dinâmico. Estação de trabalho fria Uma área de trabalho que tenha artigos, conjuntos, caixas pretas, ou
sistemas que nenhuma força (tensão) é aplicada. Estação protetora da descarga eletrostática Uma área construída e equipada com os materiais e o equipamento
protetores necessários para limitar os danos aos artigos suscetíveis da descarga eletrostática.
Emissor Um objeto afiado conduzindo, geralmente uma agulha ou um fio, que
causem uma descarga de corona quando mantidos em um potencial elevado. ESDS Descarga Eletrostática Suscetível. Estado Funcional O estado funcional do dispositivo define a modalidade em que se está
operando. Falha latente Um mau funcionamento que ocorra depois de um período da operação
normal. Nota: A falha pode ser atribuída a um evento eletrostático mais adiantado da descarga. O conceito da falha latente é controverso e aceitado não totalmente por todos na comunidade técnica.
Falha no componente Uma circunstância em que um componente testado não se encontra com
parâmetros de estática ou dinâmicos da folha de dados. Os parâmetros de estática são aqueles medidos com o componente em uma condição desligada, não funcionando.
Força dielétrica O campo elétrico máximo que um dielétrico pode sustentar. Gaiola de Faraday Um cerco condutor que atenue um campo eletrostático estacionário.
51
HBM ESD O verificador eletrostático da descarga do modelo do corpo humano. Íon do ar Conjunto molecular de aproximadamente 10 moléculas (água, impurezas
etc.) limitada por forças de polarização a uma molécula única carregada do oxigênio ou do nitrogênio.
Ionizador elétrico Um dispositivo que crie íons no ar pelo uso de elétrodos de alta tensão. Impedância A oposição total que um circuito oferece ao fluxo da corrente. É medido em
Ohms (Ω)e no mais baixo o valor ôhmico, melhor a qualidade do condutor. Ionização O processo pelo qual um átomo ou uma molécula neutra adquirem uma
carga positiva ou negativa. Ionizador Um dispositivo que seja projetado para gerar íons positivos e/ou negativos
do ar. Ligação Junta permanente das peças metálicas para dar forma a um trajeto
eletricamente condutor que assegure a continuidade elétrica e a capacidade de conduzir com segurança.
Ligação à terra Parte que conecta a pulseira ou outro equipamento aos dispositivos de
aterramento. Modelo carregado do dispositivo Um circuito especificado que caracteriza uma descarga eletrostática, resulta
quando um dispositivo isolado da terra for carregado primeiramente e então aterrado subseqüentemente.
Modelo do corpo humano Modelo de teste de sensibilidade a ESD mais simples e popular. Modelo de máquina Modelo de teste de sensibilidade a ESD parecido com o modelo do corpo
humano e simula descargas provenientes e objetos como ferramentas. Neutralização
52
Eliminação de um campo eletrostático recombinando cargas positivas e negativas, conduzindo a carga à terra ou introduzindo um igual oposto à carga.
Overstress Elétrico (Eos). A exposição de um componente a uma corrente ou uma tensão além de suas
avaliações máximas. Esta exposição pode resultar em uma falha catastrófica. Parâmetros da folha de dados Dados dos componentes de estática e/ou dinâmicos do desempenho
fornecidos pelo fabricante, consistindo em características de estática e/ou dinâmicas.
Parâmetros dinâmicos
Os parâmetros dinâmicos são aqueles medidos com o componente em uma circunstância de operação.
Potencial eletrostático A diferença da tensão entre um ponto e uma referência concordada. Protetor eletrostático Uma barreira ou um cerco que limitem a penetração de um campo
eletrostático. Protetor eletrostático da descarga Uma barreira ou um cerco que limitem a passagem da corrente e atenuem
um campo eletromagnético resultando de uma descarga eletrostática. Ponto inicial Da Falha O valor atual da fonte que quando excedido, é considerado ter falhado o
dispositivo é chamado a corrente do ponto inicial da falha. Ponto de aterramento Uma posição ou um conjunto designado da conexão usada em um material
ou em um dispositivo protetor da descarga eletrostática que seja pretendido acomodar a conexão elétrica do dispositivo a um terra elétrico apropriada.
Piso de controle estático Um material permanentemente instalado no assoalho tipo vinílico, carpete,
polímero, epoxy, que dissipam cargas de estática aterrando o pessoal, o equipamento, ou os outros objetos que contatam o material do assoalho ou que controla a geração e a acumulação das cargas da estática associadas com os materiais do assoalho.
Parâmetros de estática Os parâmetros de estática são aqueles medidos com o componente em uma
condição inoperante.
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Resistência à terra A resistência em ohms medida entre um único elétrodo colocado em uma
superfície e a terra. Resistência do ponto de aterramento A resistência em ohms medida entre um único elétrodo colocado em uma
superfície e um ponto de aterramento. Símbolo protetor da descarga eletrostática Os gráficos usados para identificar os artigos que são projetados
especificamente para proteção eletrostática. Sensibilidade eletrostática da descarga (ESDS) O nível de ESD que causa a falha componente. Símbolo eletrostático de susceptibilidade da descarga. Os gráficos colocados na ferragem, nos conjuntos, e na documentação para
a identificação de artigos suscetíveis da descarga eletrostática. Série triboelétrica Lista de substâncias ordenadas de forma que uma pode ser carregada
positivamente quando atritada com outra colocada mais abaixo da lista. A maior utilidade da série é indicar o sinal da carga após a geração triboelétrica.
Supressão da tensão Redução da tensão (V) de um objeto carregado aumentando sua capacidade
(C) melhor que diminuindo sua carga (q), de acordo com a fórmula V = Q/C. Nota: A supressão da tensão ocorre tipicamente quando um objeto carregado é trazido mais perto da terra.
Teste de aceitação Testes para confirmar a funcionalidade elétrica. Terra auxiliar Um condutor aterrando suplementar separado.
Terra comum do ponto (1) um dispositivo aterrado onde dois ou os mais condutores sejam ligados.
(2) um sistema ou um método para conectar dois ou mais condutores aterrando ao mesmo potencial elétrico.
Taxa da deterioração A diminuição da carga ou da tensão por o tempo da unidade Tempo de deterioração O tempo requerido para um potencial eletrostático ser reduzido a uma
porcentagem dada (geralmente 10%) de seu valor inicial.
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Tempo de descarga O tempo necessário para uma tensão ( devido a uma carga eletrostática) à
deterioração de um valor inicial a algum valor final arbitrariamente escolhido.
Tempo de eletrificação O momento para o instrumento de medição da resistência de estabilizar-se
no valor do dispositivo elétrico superior da verificação de escala da resistência.
Terra do equipamento (1) o ponto à terra em que o equipamento que aterra o condutor é ligado a
qualquer parte de equipamento, na extremidade do equipamento do condutor. (2) o ó terminal (verde) do fio de um receptáculo.
Terra (1) uma conexão conduzindo, se intencional ou acidental entre um circuito ou
um equipamento elétrico e a terra, ou a algum corpo conduzindo que serve no lugar da terra. (2) a posição ou a parcela de uma corrente elétrica no potencial zero com respeito à terra.
Verificação periódica Teste feito em intervalos de tempo pré-definidos e repetitivos para checagem
das condições reais do sistema.
ANEXO 1 – ANOTAÇÃO DE RESPONSABILIDADE TÉCNICA
ART - Anotação de Responsabilidade Técnica é o instrumento que o Sistema Confea/Crea
tem para registrar as realizações profissionais e que distingue a carreira e o sucesso individual e
valoriza o exercício profissional. Permite caracterizar os limites da responsabilidade e da
participação técnica em cada obra ou serviço, conferindo as garantias jurídicas de um contrato e a
prova de atividades especiais para efeito de aposentadoria.
Por força da Lei nº. 6.496/77, a ART é um instrumento formal pelo qual o Engenheiro,
Arquiteto, Agrônomo, Geólogo, Meteorologista, Geógrafo, Tecnólogos e os Técnicos de 2º Grau
registram os seus contratos profissionais junto ao CREA, na jurisdição onde está sendo executado o
serviço, mediante o pagamento de uma taxa.
A ART é uma súmula de um contrato firmado entre o profissional e o cliente para a
execução de uma obra ou prestação de um serviço, que fica registrada no CREA-SP.
Quais as vantagens da ART para o profissional?
- Documento hábil na formação do Currículo Profissional.
- Em casos específicos, permite ao Engenheiro, Arquiteto ou Agrônomo a aposentadoria especial.
- No desempenho de cargo/função para os assalariados, comprova o cumprimento do salário
mínimo profissional.
- Define responsabilidades e garante a qualidade dos serviços e obras da Engenharia, Arquitetura e
Agronomia.
- Importante instrumento de Fiscalização do Exercício profissional.
A quem compete o preenchimento e recolhimento da ART
O preenchimento da ART e o recolhimento da taxa respectiva são de responsabilidade do
profissional, quando este for contratado por pessoa física. Quando a obra ou serviço for objeto de
contrato com pessoa jurídica, a esta cabe a responsabilidade pelo recolhimento da taxa e o registro
de ART, devidamente preenchida pelo profissional responsável.
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ACERVO TÉCNICO
O Acervo Técnico do profissional espelha o acumulo de experiências adquiridas ao longo de
uma carreira, desde que registrada as respectivas ARTs, representando um grande diferencial de
sucesso profissional. O Acervo Técnico de uma pessoa jurídica é representado pelos Acervos
Técnicos dos profissionais do seu quadro técnico e de seus consultores técnicos devidamente
contratados.
Em licitações publicas é exigido a apresentação, pelo participante do Acervo Técnico do(s)
profissional (is) que compõe seu quadro técnico, comprovando dessa forma a capacidade técnica da
empresa. O profissional poderá requerer o registro de atividade não anotada na época devida, com o
objetivo de recuperação de Acervo Técnico.
![UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO Engenharia de Computaçãolyceumonline.usf.edu.br/salavirtual/documentos/2374.pdf · equipamentos de rede, servidores e telecomunicação [1]. A maneira](https://static.fdocumentos.tips/doc/165x107/5bf1db7509d3f23f5f8c673c/universidade-sao-francisco-engenharia-de-computaca-equipamentos-de-rede.jpg)
