Application note – Tavolo ESD

Application note a proposito del tavolo per scariche elettrostatiche

Anche se le pistole per scariche elettrostatiche producono un impulso conforme alla norma e possono sembrare gli strumenti più semplici da utilizzare, spesso le prove nel proprio laboratorio differiscono assai da quelle svolte in un laboratorio esterno.

La maggior parte delle volte la differenza – che può far perdere tempo durante lo sviluppo di un prodotto! – è dovuto ad un set-up non corretto. L’impulso ESD è molto rapido e, in quanto tale, si accoppia facilmente a parti metalliche nelle vicinanze, inficiando quindi la prova e rendendola non ripetibile.

Condizioni ambientali

La IEC EN 61000-4-2 prevede che le prove siano svolte in condizioni ripetibili con temperatura ambiente compresa tra 15°C e 35°C, umidità relativa tra il 30% e il 60% e pressione atmosferica tra 860 mbar e 1060 mbar. Grande cura occorrerà quindi dare a questi parametri, in particolare per ciò che concerne l’umidità (è raro che la pressione e temperatura escano dai parametri dati in un laboratorio di prove).

Piano di riferimento o Ground Reference Plane (GRP)

Il GRP deve essere in rame o alluminio e di spessore minimo 0.25 mm; altri materiali conduttivi possono essere utilizzati ma lo spessore minimo cambia a 0.65 mm. Il GRP deve estendersi oltre il provino o il piano orizzontale (dove applicabile) per almeno 50 cm da tutti i lati e deve essere connesso in maniera adeguata al sistema di terra di protezione del laboratorio.

Distanza da pareti e strutture conduttive

La norma inoltre prevede di mantenere una distanza di 80 cm tra il provino e qualsiasi parete o struttura metallica: questo punto è spesso disatteso e, per una semplice mancanza di distanza, la prova non sarà più conforme o ripetibile!

Cavo di ritorno

Il cavo di ritorno verso terra della pistola ESD deve essere messo a terra sul GRP e non deve avvicinarsi a meno di 20 cm da qualsiasi parte conduttiva del set-up, fuor dal GRP. Inoltre, occorre fare attenzione al fatto che non venga a crearsi un’asola di questo cavo poiché, date le dinamiche dell’impulso, questo verrà iniettato irrimediabilmente non conforme!

Generatore dell’impulso

Quando il sistema di generazione delle ESD è composto da un generatore e da una pistola separata (condizione normale per le pistole a 30 kV, visto il peso eccessivo di quelle senza generatore di impulso separato!), il generatore deve essere posto sul GRP.

Anni fa, i costruttori di generatori compatti includevano anche la funzione ESD nel proprio compatto. Questa “moda” è quasi terminata per un paio di motivi importanti. Il primo motivo è che la prova ESD è spesso indipendente dalle prove di burst, surge e buchi e necessita di set-up specifico; inoltre si può volere svolgere le due prove su due provini contemporaneamente, visto il tempo necessario per queste prove. Il secondo motivo è proprio per il fatto di dovere mettere il generatore sul GRP: uno dovrebbe sollevare 20 kg (e più) di compatto da mettere sul GRP ogni volta che si vuole svolgere una prova ESD, regolare in ginocchio i parametri di prova (spesso le pistole ESD per i compatti venivano prodotte senza display per risparmiare!), iniettare le scariche ESD e poi rimettersi per terra a cambiare i parametri… una procedura improponibile ai giorni nostri!

Il tavolo

Per prove “table-top”, il tavolo deve essere alto 80 cm ed essere non conduttivo. Questo fatto implica la necessità di non avere alcuna parte metallica all’interno del tavolo e quindi neppure viti di fissaggio… la soluzione migliore sarebbe un tavolo da falegname costruito “come facevano i nostri nonni” con i chiodi in legno oppure con le gambe ad incastro.

Un piano orizzontale di accoppiamento (HCP) da 160 x 80 cm deve essere posto sul tavolo e il provino deve essere isolato da questo HCP con un piano isolante spesso 0.5 mm. Nel caso in cui il provino non possa stare a meno di 100 cm dai bordi di HCP, occorrerà usare un secondo tavolo con un secondo HCP identici.

Occorre anche prestare attenzione allo spessore di HCP e a non farlo mettere ad incastro nel tavolo poiché una prova di scariche indirette su HCP implica la scarica a contatto su HCP parallela al piano del tavolo e quindi sui 0.5 mm di cui si scrive sopra che devono essere raggiungibili facilmente dalla pistola.

Bleeder resistors

Sia HCP sia VCP (piano verticale di accoppiamento) devono essere messi a 940 kOhm di distanza da GRP con un cavo che comprenda due diverse resistenze da 470 kOhm vicine all’attacco a GRP e a HCP o VCP. Queste resistenze sono previste per evitare che la scarica applicata sparisca troppo velocemente verso il GRP e rende quindi la prova più realistica e difficile da passare.