¿Por qué es necesario el control de estática en la manufactura?

El control estática es crucial debido a que cuando se acumula una carga estática en un producto sensible, una superficie de trabajo, un equipo o una persona, el resultado puede ser destructivo. Se contaminarán los productos, los procesos podrían degradarse, y podría ocurrir una larga lista de otros problemas, en ocasiones, misteriosos.

• Contaminación por partículas: El personal que ingresa del exterior al cuarto limpio introduce una enorme cantidad de partículas en el proceso de fabricación. Además de la considerable variedad de partículas que los seres humanos generan en forma natural (la caída de piel y cabello, entre otras). Las muestras de partículas del piso lo ilustran drásticamente.

• Atracción Electroestática (ESA): Las partículas suspendidas en el aire se cargan a través de las constantes colisiones con otras partículas y objetos en el cuarto limpio. En cada colisión, se intercambian electrones, lo que crea partículas con cargas electrostáticas positivas o negativas. Cuanto más grande es la partícula, mayores son el intercambio de electrones y la carga. Las partículas pueden moverse a altas velocidades y adherirse con energías de enlace elevadas, motivo por el cual resulta difícil eliminarlas.
• Descarga Electrostática (ESD): Debido a que son muchos los productos nuevos que usan componentes electrónicos sensitivos con sensores activos, la posibilidad de que ocurran fallas latentes es cada vez mayor. A medida que se reducen cada vez más las dimensiones críticas y las tolerancias de los componentes y los circuitos, estos se tornan menos tolerantes a la ESD. En circuitos diseñados para funcionar con voltajes cada vez más bajos, niveles ínfimos de carga pueden provocar daños en un dispositivo o pueden destruirlo.

Métodos de control de la electrostática

Eliminar por completo la electrostática de los entornos de producción suele superponer un reto. Un factor importante que debe tenerse en cuenta a la hora de seleccionar el método adecuado es si el material cargado es conductor o aislante. La electrostática puede controlarse fácilmente en un material conductor si el objeto puede conectarse a tierra. La conexión a tierra simplemente proporciona una trayectoria para que la carga pueda migrar a tierra o desde ésta. Cuando un conductor se conecta a tierra, todas sus cargas se neutralizan y permanece en potencial de tierra. Sin embargo, como en los materiales aislantes la carga no migra, la conexión a tierra no funciona.

Ionización del aire: Aire Conductivo

La ionización del aire se utiliza cada vez más para controlar o neutralizar la carga estática que se encuentra en entornos cruciales de cuarto limpio. Los ionizadores hacen que el aire tenga una conductividad suficiente como para disipar la carga estática tanto en aislantes como en conductores aislados.

Todos los sistemas de ionización del aire liberan iones positivos y negativos en la atmósfera. Cuando el aire ionizado entra en contacto con una superficie cargada, dicha superficie atrae iones de la polaridad opuesta. Como resultado, se neutraliza la electricidad estática que se ha acumulado en los productos, los equipos y las superficies.

En general, el aire tiene una alta capacidad aislante, con una resistividad que supera los 1015 ohmios/metro. Mediante el incremento de la cantidad de iones en el aire, se puede reducir la resistividad del aire a 1011 ohmios/metro, con lo que se aumenta la conductividad del aire. El aire conductor puede neutralizar la carga estática en toda superficie con la que entre en contacto. El campo de una superficie cargada atrae iones de la polaridad opuesta hasta que se neutraliza la carga de la superficie.

Ionización bipolar

Son muchas las formas en las que se crea y suministra ionización bipolar del aire, y es posible que no exista un método “ideal” de ionización para todas las situaciones. La decisión sobre cuál es el método más adecuado para una aplicación específica depende del ambiente, del problema que deba solucionarse y de la naturaleza del trabajo que se lleva a cabo en el área.

• Corriente Alterna (AC): Se aplica alto voltaje a una serie de puntos de emisión colocados cerca, que alterna entre polaridad negativa y positiva, a la frecuencia de línea (50/60 Hz). La tecnología de AC se utiliza en rejillas, sopladores de aire ionizado, pistolas y barras.
• DC constante: Con este método, se proporcionan puntos de emisión independientes para cada polaridad. Se aplica alto voltaje positivo en forma continua a la mitad de los puntos de emisión, mientras que se aplica alto voltaje negativo en forma continua a la otra mitad. La corriente DC constante se utiliza en sistemas de cuarto, cabinas de flujo laminar, sopladores de aire ionizado y pistolas ionizadoras.
• DC Pulsado: Se alterna la activación y la desactivación de los puntos de emisión positivos y negativos, lo que crea nubes de iones positivos y negativos. El DC pulsado puede usarse en cuartos no controlados o asépticos, así como en cuartos limpios y cabinas de flujo laminar.
• Nuclear: Diseñados para usarse en barras, pistolas y sopladores ionizadores, suelen contener polonio 210 como fuente radioactiva. La desintegración radioactiva del polonio emite partículas alfa que ionizan el aire.
• Rayos X: Diseñados para usarse dentro de equipos de producción, usan rayos X blandos (4.9-9 keV) para ionizar el aire. A medida que los rayos X pasan por el aire en el interior de una herramienta de producción, ionizan el aire a lo largo de un trayecto de alrededor de un metro. No se requiere flujo de aire para dispersar los iones por el ionizador del equipo.

Soluciones para el control de estática

El control de estática a través de la ionización del aire mantiene la integridad de los componentes y subconjuntos durante el proceso de fabricación o durante el transporte hasta la prueba final y el ensamblaje. Simco Ion ofrece sopladores ionizantes para mejorar el rendimiento y la calidad del producto.

Overhead Blowers:

Eficientemente diseñados para proporcionar una superior eliminación de carga estática en toda la superficie de trabajo. Cuentan con una variedad de opciones: multi-ventiladores, sopladores con calefacción o para cuartos limpios, según las diferentes aplicaciones.

Compact Blowers:

Pequeños y eficientemente diseñados para controlar la descarga estática en lugares de difícil acceso, áreas confinadas, de ensamblaje, inspección y empaque. Estos ionizadores ideales funcionan con la misma sofisticación que los ionizadores grandes.

Benchtop Blowers:

Control confiable y rápido de la carga estática para áreas de trabajo en banco y espacios confinados, lo que permite una gestión electrostática óptima que minimiza costos y maximiza la protección en áreas sensibles a descargas electrostáticas (ESD).

Pistolas / Boquillas / Cartuchos:

Las pistolas de aire ionizante, boquillas y cartuchos son ideales para aplicaciones puntuales, eliminando contaminantes y cargas estáticas.