Czy powinienem się martwić wyładowaniami elektrostatycznymi?


33

Wykonując głównie pracę z mikrokontrolerem, nigdy nie zadałem sobie trudu uziemienia się za pomocą paska na rękę lub innej implementacji.
Czy powinienem się tym martwić? Jak poważna jest ESD podczas pracy w moim warsztacie nad projektami?


3
Kiedyś widziałem, jak ktoś dotyka grzejnika (domowego) w celu rozładowania przed pracą wewnątrz komputera. Czy to naprawdę pomaga?
Lars

Pomaga to w prawidłowym uziemieniu chłodnicy. Jeśli tak nie jest, może działać jako pomoc w ładowaniu.
Kortuk

Przywiąż go do uziemienia za pomocą rezystora 100k lub większego, a wszystko będzie dobrze.
Kortuk

Jeśli przejdziesz przez dywan od grzejnika do komputera, to wcale nie pomoże. Jeśli spacerujesz w ubraniach generujących ładunki elektrostatyczne, to nie pomaga.
Kortuk

Odpowiedzi:


24

Wiem, że większość ludzi będzie na mnie krzyczeć. Szczerze mówiąc, codziennie podejmuję pewne środki ostrożności związane z wyładowaniami elektrostatycznymi, ale ESD to bardzo rzadki tryb awaryjny w nowoczesnej elektronice.

Jeśli chodzi o moje pochodzenie, biorę udział w prowadzeniu zajęć z projektowania capstone na moim uniwersytecie i muszą oni budować wiele rzeczy w 4 fazach. Wielu studentów (prawie wszyscy) nie będzie nas słuchać, gdy ostrzegamy o środkach ostrożności związanych z ESD.

Widziałem co najmniej 10 projektów, w których obwiniali ESD, tylko jeden prawdopodobnie był ESD. W tym projekcie działała tablica, a uczeń podszedł i dotknął jej, a ty słyszałeś szok, gdy wyładował elektryczność statyczną. To się nie udało.

W przypadku pozostałych 9 osób obwinili ESD tylko po to, aby później odkryć, że mieli wadę projektową, która nie była łatwa do wyśledzenia i wychowali tylko brzydką głowę w bardzo specyficznych warunkach.

Słyszałem, że wiele ponad 10 projektów obwinia esd i znalazłem problem w ciągu kilku godzin, ale tylko 10 przysięgło, że powinno im się pozwolić przejść do następnej fazy, ponieważ zadziałało, ale ESD go usmażyło.

W tej notatce podczas pracy powinieneś sprawdzić arkusze danych. Większość współczesnych urządzeń ma ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi, znamionowanymi do pewnego napięcia za pomocą HBM (model ciała ludzkiego). Jeśli jest poniżej 1kV, jest to dość podatne. jeśli jest oceniany na 2k, jest pół-sprężysty, w większości musiałbyś być głupi, aby go uszkodzić. jeśli jest to 4k, jest dość odporny. jeśli jest to 8k, usłyszysz iskrę, zanim ją zranisz.

Uważaj na tych, którzy obwiniają ESD, ale na wszelki wypadek noś pasek na rękę. możesz dostać matę i pasek za prawie nic.


Z drugiej strony, jeśli masz podłogę wyłożoną kafelkami, a twój budynek jest bardzo wilgotny, masz mniejsze ryzyko, gdy wyrzucasz powietrze w większym tempie.
Kortuk

Dobra rada na temat ocen ESD. Powinny one kierować decyzją o wymaganym poziomie ochrony w poszczególnych przypadkach.
jpc

Tak, mamy urządzenie o napięciu <500 V, co oznacza, że ​​prawie nic nie może go zniszczyć, na szczęście jest przylutowane w profesjonalnym obiekcie, a inne urządzenia zapewniają mu ochronę.
Kortuk

1
+1 dla współczesnych układów scalonych, ale pomijasz takie elementy, jak nagie tranzystory polowe i stare konstrukcje układów scalonych MOS / CMOS, które wciąż są dość podatne na uszkodzenia spowodowane wyładowaniami elektrostatycznymi.
Warren Young,

11

Tak, powinieneś / musisz się o to martwić. Prosty przypadek polega na całkowitym wysadzeniu urządzenia w powietrze. To proste, po prostu nie działa. Problem polega na tym, że uszkadzasz obwód sterownika IO - dość powszechny, ponieważ jest to bit, który jest odsłonięty przez pin. W takim przypadku sterownik może wydawać się działać przez pewien czas. Jeśli przez pewien czas musi działać z dużą prędkością, może się nie powieść, powodując sporadyczne i trudne do zdiagnozowania usterki. (Byłem tam i mam kilka koszulek !!)

Jest to coraz bardziej konieczne, ponieważ geometrie urządzeń kurczą się, a napięcia rdzenia maleją. Procesy produkcyjne mikrokontrolerów często przebiegały nieco za krawędzią spadu, ale ponieważ grubość warstwy tlenku zmniejsza się wraz z rozmiarem geometrii urządzenia, wymagane napięcie ESD wymagane do uszkodzenia urządzenia jest zmniejszone.

Najważniejsze jest to, że możesz uciec od ignorowania środków ostrożności związanych z wyładowaniami elektrostatycznymi, ale na jak długo? Jak powiedział Clint Eastwood „Musisz zadać sobie jedno pytanie:„ Czy mam szczęście? ” Cóż, punk?


1
większość rzeczy, takich jak mikrokontrolery, ma w pinach diody, które pozwalają ESD rozładowywać się nieszkodliwie. Nazywa się je zwykle diodami zabezpieczającymi przed wyładowaniami elektrostatycznymi.
Kortuk

2
Są to środki paliatywne, które zapewniają pewną ochronę, ale często same ulegają uszkodzeniu, ponieważ chronią główne urządzenie. Przy drugim zdarzeniu ESD na pinie nie ma już ochrony.
u

Nigdy mi tego nie powiedziano, ani nie widziałem powszechnych niepowodzeń, gdy ludzie nie używali ochrony. Chciałbym dowiedzieć się więcej na ten temat. W tym względzie Ian, nie zrozum mnie źle, jestem zwolennikiem ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi, po prostu czuję się szczery wobec ludzi, co do tego, jakie zabezpieczenia już istnieją, warto. To samo powiedziałeś w swoim poście, więc nie martw się.
Kortuk

1
@Kortuk: Jak rozumiem, energia zdarzenia ESD niekoniecznie przedostaje się przez warstwę tlenku, albo nie, kropka. Może przepychać tę warstwę wokół urządzenia, jak pocisk trafiający w płytę pancerza. Uderz go wystarczająco dużo razy, wystarczająco mocno, a przebijesz się.
Warren Young,

10

Najtrudniejszą rzeczą z ESD jest to, że nawet jeśli nie wydaje się wpływać na cokolwiek, każdy mały wydzielina robi przyczyną jakiegoś uszkodzenia, czy to pit krzemu, odparowanie trochę drutu wiążącego, usuwając niektóre z metalizacji na jednym z warstwy półprzewodnikowe lub inny efekt fizycznie zmieni produkt.

W większości przypadków większość zastosowań danej części nie będzie mierzalnie zmieniona przez zmianę. Większość ludzi przeprojektowuje swoje projekty, więc nie używają ich nigdzie w pobliżu swoich limitów, więc istnieje olbrzymi margines, w którym część dziurkowana będzie dobrze działać do dalszych zastosowań.

W miarę upływu czasu powtarzające się wyładowania zmienią część na tyle, że zachowa się nieco poza specyfikacją - ale być może nie wystarczy, aby zauważyć bez dokładnych testów. To naprawdę najgorszy scenariusz - ponieważ działa przez większość czasu, naprawdę trudno jest ustalić, dlaczego nie działa, gdy zawiedzie. O wiele lepiej jest całkowicie zawieść część, więc łatwo ją wyśledzić.

Alternatywnie, jedno małe wyładowanie, które miało miejsce raz, uszkodzi je na tyle, że kiedy użyjesz go do pełnej pojemności, wtedy się nie powiedzie. Dzieje się tak oczywiście po wdrożeniu go w terenie i trudno go odzyskać i rozwiązać problem.

Tego rodzaju uszkodzenia nie można wykryć bez usunięcia krzemu z opakowania i sprawdzenia go lub, w przypadkach, gdy uszkodzenie jest ukryte między warstwami, przez pocięcie krzemu na bardzo cienkie arkusze, w których może wystąpić uszkodzenie.

Więc tak, wszyscy tutaj mają rację, gdy mówią: „Rzadko przestrzegam środków ostrożności związanych z ESD i nigdy nie widziałem problemu”. Nigdy go nie zobaczą, a gdy zawiedzie, nie będzie powodu, aby sądzić, że było to związane z wyładowaniami elektrostatycznymi, ponieważ nie było niedawnego zdarzenia wyładowczego.

Ale to nie znaczy, że mam również zaufanie do produktów pochodzących z ich ławki.


1
Jeśli zdecydujesz się na coś trudnego, strzeż się, że oceny dostawców krzemu są najczęściej statystyczne, więc nadal otrzymujesz 1 część na 1000, czyli więcej niż 3 sigma od średniej. Może to zrujnować twój projekt lub nie. :)
jpc

7

Powinieneś pomijać środki ESD tylko wtedy, gdy możesz znieść ból ($$) wynikający z wymiany czegokolwiek. Jeśli jednak przejdziesz bez uziemienia, pamiętaj, że awaria urządzenia nie jest wszystkim. Kompletna katastrofalna awaria jest prawdopodobnie najlepszym trybem awarii, ponieważ nie zmarnujesz tyle czasu, próbując dowiedzieć się, co poszło nie tak. Osobiście nie poradzę sobie z niczym większym niż seria 7400 bez uziemiającego paska na rękę.


7

Jeśli nie podejmiesz środków zapobiegających wyładowaniom elektrostatycznym, ryzykujesz uszkodzenie rzeczy. Prawdopodobieństwo uszkodzenia czegoś jest różne w każdym miejscu (temperatura, wilgotność i powierzchnia podłogi są ważnymi czynnikami) i jest całkowicie możliwe, że nigdy niczego nie uszkodzisz (a przynajmniej nie tak, że zauważysz).

Miałem już uszkodzone urządzenia z ESD. Cholera, kiedyś zabiłem port szeregowy (coś, co CHRONI PRZED ESD, ponieważ szpilki się tam wiszą), szokując piny.

Nie oznacza to, że musisz mieć całkowitą ochronę ESD. Nawet jeśli nie wybierzesz pełnej gamy z jonizatorami i paskami na nadgarstek oraz przewodzącą podłogą z płytek, spróbuj uzyskać uziemioną matę na ławce i spróbuj dotknąć ich matą, gdy usiądziesz. Podczas pracy będziesz szczotkować matę dłońmi, co zapewni ci ten sam potencjał co części maty i ograniczy do minimum problemy.


1
Oddelegowany. Mata na ławce zrobi cuda.
Kortuk

1
Przepraszam, chciałem zapytać wcześniej, jak, u diabła, udało ci się uzyskać port RS232?
Kortuk

1
Chwyciłem kabel podłączony do portu i jakoś udało się wstrząsnąć linią RCV zamiast powłoki. Nie powinienem był tego zabijać, ale najwyraźniej mogę zbudować jeden ładunek za kilka dni.
Michael Kohne,

6

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​prawdopodobnie będziesz w porządku przez miesiące lub lata (w zależności od dokładnych składników i ilości ładunku statycznego, jaki gromadzisz w swoim otoczeniu), ale nie jest to tylko problem teoretyczny i pewnego dnia cię ugryzie. Prawdopodobnie w najbardziej niewygodnym czasie i najdroższym sposobem naprawy.

I nie jest bardzo trudno się przed tym zabezpieczyć, więc po prostu przyzwyczaj się do tego. Nie posłuchałem tam własnych rad, ale naprawdę powinienem i mam zamiar!


3
dotyczy to większości ludzi. Nadal nigdy nie miałem problemu w pracy, a my jesteśmy na dywanie.
Kortuk

6

Tak, zdecydowanie powinieneś się tym martwić, szczególnie jeśli pracujesz z CMOS (który dotyczy obecnie każdego cyfrowego układu scalonego).

Elektryczność statyczna może łatwo wytworzyć do kilku kV w suchy zimowy dzień, idąc butami ze skórzanej podeszwy po dywanie z włókna syntetycznego. Samo sięgnięcie do klamki może wyciągnąć iskrę z palców i wywołać nieprzyjemny szok.

Jakie ryzyko wiąże się z CMOS? Wejścia CMOS w cyfrowych układach scalonych, takich jak mikrokontrolery, mają bardzo wysoką impedancję; jeśli przyłożysz napięcie, nie ma dokąd pójść. Bramka MOSFET-a jest izolowana tylko przez wyjątkowo cienką warstwę izolacyjną z kanału FET. Jeśli więc naładujesz powiedzmy 4000 V i dotkniesz styku wejściowego mikrokontrolera, ładunek znajdzie najłatwiejsze wyjście, a może to być warstwa izolacyjna bramy. Jeśli masz szczęście, ładunek nie uszkodzi przechodzącej przez niego warstwy izolacji. Ale możliwe jest również, że ulegnie uszkodzeniu, niszcząc MOSFET, co może spowodować, że urządzenie będzie bezużyteczne.

Może się to zdarzyć podczas przenoszenia części leżącej na biurku, ale jest to również możliwe w gotowych produktach. Przyciski mają być dotykane i często pozostawiają szczelinę powietrzną, przez którą wyładowanie może dotrzeć do płytki drukowanej. Możesz zastosować środki mechaniczne, takie jak wydłużenie ścieżki, czyniąc ją labiryntem. Możesz chronić wrażliwe ślady za pomocą szybkich urządzeń zabezpieczających przed wyładowaniami elektrostatycznymi, takich jak przejściowe diody tłumiące lub warystory.

Zagrożenia ESD, o których słyszysz, są prawdziwe. Podczas pracy z urządzeniami wrażliwymi na wyładowania elektrostatyczne należy używać przynajmniej antystatycznej maty i antystatycznego paska na nadgarstek.


4

Interesujące jest to, jak ludzie mówią coś na skutek „Nie przestrzegam środków ostrożności związanych z wyładowaniami elektrostatycznymi, ale powinieneś” Jest w porządku ... nigdy nie spełniamy naszych własnych ideałów. Myślę, że twoje pytanie brzmi: „czy powinienem spać od siedmiu do ośmiu godzin każdej nocy?” Odpowiedź brzmi: „tak, wystarczająca ilość snu jest ważna ... ale czasami tak się nie dzieje”

Środki ostrożności związane z wyładowaniami elektrostatycznymi są szczególnie ważne w ustawieniach produkcyjnych, w których wytwarzany jest produkt i nie chcesz zajmować się naprawami w terenie. Zazwyczaj uszkodzenie spowodowane wyładowaniami elektrostatycznymi nie będzie natychmiast widoczne, ale może spowodować awarię produktu po miesiącach lub latach użytkowania.

Dobrze jest przyzwyczaić się do stosowania podstawowych środków ostrożności związanych z wyładowaniami elektrostatycznymi. To powiedziawszy, nie byłbym strasznie surowy w stosunku do siebie w przypadku najbardziej podstawowej pracy. Jeśli od czasu do czasu sięgniesz po chip bez paska na rękę, nie czujesz się, jakbyś popełnił grzech.


Właściwie celowo pracuję na ławce z przewodzącą farbą. Jest odpowiednio przywiązany do podłoża i zawsze dotykam go przedramionami lub łokciami podczas pracy.
Kortuk

1
To nie tak, że myślę, że coś usmażę. Problem polega na tym, że błędy wymagają tygodni, aby je znaleźć, jeśli spędzę tygodnie, a coś się skończy ESD, myślę, że to błąd i stracę prawdziwy. Lub faktycznie marnować tygodnie na ESD.
Kortuk

3

Jeśli jesteś hobbystą, tak naprawdę nie musisz dbać o ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi.

Jeśli budujesz prototypy dla rzeczywistego projektu, powinieneś się martwić ochroną przed wyładowaniami elektrostatycznymi ... ale w rzeczywistości prawdopodobnie nie będziesz się zbytnio przejmować, oprócz okresowego dotykania najbliższego dogodnego uziemionego kawałka metalu.

Jeśli budujesz sprzęt produkcyjny, który będzie sprzedawany płacącym klientom, musisz martwić się ochroną przed wyładowaniami elektrostatycznymi. Oznacza to pasek i matę przez cały czas w obszarze bez dywanu.


2

Moja odpowiedź jest dość prosta. Nauczyłem się tej lekcji na własnej skórze.

Wystarczy użyć ochrony ESD.

Paski na rękę są denerwujące, tak. Przynajmniej idź i zdobądź dużą i dobrej jakości matę ESD i połóż ją na biurku. Znacznie bardziej prawdopodobne jest, że dotkniesz czegokolwiek przed położeniem rąk na stole. Podczas pracy i tak opieram ręce na stole.

Moja historia jest taka, że ​​myślałem, że wszystko jest w porządku, dopóki nie dostałem szczególnie zimnej zimy i nie nosiłem niewłaściwego swetra tylko jednego dnia. Zepsułem wszystkich moich programistów AVR i dziesiątki własnych płyt, aby teraz działały „czasami”. było tak, ponieważ moja mata ESD była złej jakości. Kosztowało mnie to tygodni. Po prostu nie jest tego warte.


1

Nigdy nie mieliśmy problemów z ESD ani w prototypowaniu, ani w produkcji i nie używamy żadnych opasek na rękę ani innych rzeczy. OTOH, nie mamy dywanów i nie ubieramy wełny ani odzieży syntetycznej. Z tego powodu nigdy nie mieliśmy wyładowania elektrostatycznego z waszych ciał w pracy.

Jeśli to możliwe, sugeruję walkę z gromadzeniem się ładunków elektrostatycznych u źródła (sprawdź ubrania, meble i wilgotność), a po wykonaniu tej czynności możesz kupić sprzęt do uziemienia dla podwójnej ochrony.


1
Większość urządzeń jest uszkodzona na poziomie wyładowań elektrostatycznych znacznie poniżej tego, co można poczuć. W tym przypadku raz włączyłem diodę LED ze statyczną i nadal działa.
Kortuk

Tablica nadal działa, powinienem powiedzieć, że to była jedna część.
Kortuk

Aby uszkodzić cokolwiek „normalnego”, musisz spowodować całkiem spory prąd. Aby zrobić to z nowoczesnymi, chronionymi chipami poprzez standardową odporność człowieka, potrzebujesz dość napięcia, więc nadal uważam, że jeśli nie ma iskier, powinieneś być bezpieczny. W produkcji czasami otrzymujemy zwroty od naszych klientów, ale nigdy nie można tego przypisać do ewentualnego problemu ESD. Na przykład problem, o który powinieneś się martwić (choć ten nie przeszedł naszych pytań i odpowiedzi): kiedyś mieliśmy dziwne problemy z jedną bramką NAND, która pozostała z zmiennymi wejściami. Działa z układem jednego dostawcy, a u innego nie.
jpc

STRESZCZENIE: W przypadku prototypowania, chyba że masz w pełni niestandardowe układy ASIC lub układ o wartości ponad 50 USD (co przekłada się na twoją walutę i próg finansowy), nie powinieneś zbytnio martwić się ESD. Uważamy, że wystarczają zwykłe środki ostrożności, bez pasków. Istnieje wiele innych bardzo fajnych opcji awarii, których powinieneś się obawiać! (jak pomylenie Vcc & GND ;-)
jpc

0

stary wątek, ale dla każdego, kto teraz czyta. ktoś wspomniał o dotykaniu grzejnika w celu rozładowania, to bardzo powszechne nieporozumienie! proszę wybaczyć moją gramatykę i terminologię, a nie native speakera. ale w zasadzie uszkodzenie występuje, gdy stykają się różnie naładowane obiekty, nagłe wyrównanie elektronów powoduje uszkodzenie. jeśli sam się uziemisz, możesz mieć ładunek gruntowy, ale sam układ może mieć ładunek nagromadzony, jeśli zostaniesz uziemiony i dotkniesz go, nastąpi przypływ elektronów. dlatego pasy ESD to nie tylko drut miedziany, to odporność na wysoką wartość !!! więc ciała zrównają się pod kontrolą stopniowo, a nie natychmiast. tak wiele osób uważa, że ​​są bezpieczne pod względem wyładowań elektrostatycznych, jeśli trzymają się uziemionego ciała. ŹLE!!

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.