Como discutimos em um artigo complementar sobre este assunto, a ESD é a liberação rápida de uma carga de eletricidade estática de um objeto para outro em seu caminho até o aterramento. Essa descarga de força elétrica pode causar danos significativos a componentes eletrônicos, o que pode afetar seu desempenho ou levar à falha completa do dispositivo. A sensibilidade do objeto receptor e a quantidade de descarga elétrica determinarão a extensão do dano causado. 

Existem estratégias e produtos que abordam o manuseio seguro contra ESD de componentes ao longo de toda a cadeia de suprimentos, desde a produção, armazenamento, transporte, inserção até os testes e o reparo. Qualquer discussão sobre como evitar os problemas que podem surgir quando um evento de ESD atinge componentes eletrônicos deve abordar o assunto em nível de componente, nível de placa e nível ambiental. Neste artigo, discutiremos cada um deles, mas é importante lembrar que, como uma força da natureza, a ESD pode ser controlada, mas sua eliminação total é difícil.

Estabelecendo uma Estratégia de ESD

Independentemente do tamanho da sua operação, desde o projeto de circuitos em bancada até a fabricação final, a prevenção de ESD deve ser um tema recorrente. Isso começa com o entendimento da sua necessidade de proteção por meio de uma avaliação de risco, a criação de um plano para atender às suas necessidades, a escolha de dispositivos ou sistemas de prevenção de ESD apropriados, o estabelecimento de uma zona de trabalho livre de ESD e o planejamento para transformar sua solução em um protocolo contínuo e obrigatório.

No seu esforço para conter os danos de ESD no seu ambiente de trabalho, seja ele grande ou pequeno, você também pode encontrar orientações consultando a norma ANSI/ESD S20.20-2021, Proteção de peças, conjuntos e equipamentos elétricos e eletrônicos, que descreve os riscos potenciais de ESD e as estratégias de mitigação. 

Fatores do Componente

Muitos componentes eletrônicos modernos possuem um nível inerente de tolerância à ESD ou a outros eventos de surto. Isso significa que alguns componentes são mais suscetíveis do que outros. Os materiais usados para fabricar um componente podem oferecer proteção, portanto pode ser uma boa ideia discutir esse assunto com o seu fornecedor de componentes desde o início. Os profissionais de engenharia de um distribuidor autorizado de componentes, como a OnlineComponents.com, podem ser de grande ajuda.

Na fase de projeto, a simples seleção de componentes reforçados com resistência a ESD pode evitar problemas posteriores. No entanto, embora a eliminação ou substituição de dispositivos excessivamente sensíveis possa parecer uma solução simples, ela também pode aumentar o custo geral do sistema ou o preço final do produto além dos níveis aceitáveis para o seu orçamento.

Fatores da Placa

Depois de identificar e resolver os componentes vulneráveis à ESD no seu projeto, o próximo passo pode ser o projeto simultâneo de um circuito de proteção contra ESD embutido no sistema, para a segurança dos componentes que não podem ser substituídos. Esses circuitos utilizam dispositivos como diodos de polarização reversa, varistores, diodos supressores de tensão transitória ou fusíveis para desviar a energia para uma rede de aterramento, ou absorver a energia por meio de um dispositivo reinicializável ou consumível antes que o dano ocorra.

Vale ressaltar que os pulsos de ESD são extremamente rápidos, com tempos de subida na faixa de baixos nanossegundos. Quaisquer componentes empregados em um circuito de proteção precisam oferecer tempos de resposta suficientemente rápidos para reagir a essas descargas. Componentes de supressão de ESD, como varistores multicamadas e supressores à base de polímero, também podem atuar para reduzir as tensões de ESD a limites aceitáveis.  

Embora um circuito de proteção em nível de placa possa ser útil, é importante lembrar que ele só funcionará durante a operação do seu projeto após a fabricação, e pode adicionar custos de produção significativos ao seu produto. Além disso, você ainda precisará lidar com os problemas que podem surgir durante a produção, os testes, o transporte e o reparo/retrabalho do produto, ou seja, o que chamamos de fatores ambientais.

Fatores Ambientais

Nesta categoria, incluímos as influências fora da seleção de componentes e do projeto de circuitos que podem afetar os problemas de ESD. Os fatores ambientais abrangem as maiores influências sobre o acúmulo e a descarga eletrostática. A mitigação ou prevenção dessas influências pode variar de soluções simples a complexas, dependendo da sua necessidade.

Esses fatores incluem baixos níveis de umidade nas instalações de produção ou uso, a capacidade de lidar com cargas estáticas dispersas antes de uma possível descarga, a velocidade de separação entre objetos durante a fabricação, o acúmulo de eletricidade estática induzido pela equipe, a blindagem de componentes ou placas sensíveis contra ESD durante o transporte, e o acúmulo de carga estática em objetos além dos componentes, incluindo pessoas.  

A lista de produtos, materiais, sistemas e equipamentos disponíveis diretamente relacionados à prevenção de ESD, desde a bancada de trabalho até o chão de fábrica, é extensa, e selecionar o que você precisa pode ser um desafio. Aqui está uma lista rápida de algumas das soluções que você pode considerar:

• Plástico bolha condutivo, sacos plásticos e recipientes para transporte, armazenamento e envio
• Caixas blindadas, folhas de espuma e fita adesiva (além de dispensadores) para envio
• Tapetes de aterramento, pulseiras e cabos que desviam a estática para o aterramento em espaços de trabalho
• Mesas e estações de trabalho compatíveis para operações de montagem
• Vestuário, calçados e luvas resistentes a ESD para técnicos ou pessoal de campo
• Ionizadores para controle de ESD em ambientes de grande porte
• Pistolas e sopradores de ar ionizado para remover cargas estáticas de superfícies ou componentes
• Pisos, carpetes e tapetes antiestáticos ou condutivos para resistir ou gerenciar o acúmulo de estática em toda a área de trabalho
• Produtos químicos e tratamentos para limpeza de superfícies visando reduzir a produção de estática 
• Tintas e revestimentos condutivos para evitar o acúmulo prejudicial de estática
• Monitores e testadores para avaliar ameaças de ESD

E a lista continua. É quase desnecessário dizer que, se você tem uma necessidade específica de evitar o acúmulo de estática ou eventos de ESD, não importa quão grande ou pequena, existe uma solução. A maioria dos esforços de gerenciamento de ESD é personalizada de acordo com as necessidades individuais, o que representa mais uma oportunidade para você aproveitar a base de conhecimento de produtos do seu distribuidor autorizado de componentes.

Nossos amigos da CircuitBread, que se concentram em conteúdo para treinar e atualizar engenheiros eletrônicos novos e experientes, também abordam alguns dos conceitos básicos de aterramento e proteção de circuitos em seu site, que pode ser encontrado aqui: Como evitar que a descarga eletrostática (ESD) danifique minhas peças?

Uma Palavra Sobre os Protocolos de ESD

Qualquer sistema de prevenção ou mitigação de ESD terá valor protetivo limitado, a menos que todos os seus componentes individuais, desde pulseiras até produtos de blindagem, sejam utilizados continuamente nas áreas onde residem componentes sensíveis. Uma pulseira não terá utilidade se não estiver conectada a uma rede de aterramento. Assim como os protocolos contra vírus na área da saúde pública, os esforços de ESD não podem ser implementados e depois esquecidos. Basta uma única faísca.  

Resumo

O acúmulo eletrostático e sua descarga repentina não são fenômenos novos, mas o efeito negativo que podem ter sobre os componentes e sistemas eletrônicos continua a crescer à medida que os produtos se tornam mais complexos e miniaturizados. Compreender as implicações e os efeitos da ESD ao longo de toda a cadeia de suprimentos, e trabalhar continuamente para implementar o uso de produtos de ESD junto com protocolos de produção, pode manter quaisquer resultados chocantes em um nível mínimo.