Endüstride, elektrostatik deşarj (ESD) olarak adlandırılır ve ESD'ye zarar veren ürün olasılığını azaltmaya yardımcı olan politika ve prosedürlerin oldukça yakın bir zamanda benimsenmesiyle bir miktar azaltılmasına rağmen, şimdiye dek olduğundan çok daha fazla bir sorundur.
Ne olursa olsun, elektronik endüstrisi üzerindeki etkisi birçok sektörden daha büyük. Aynı zamanda büyük bir çalışma konusu ve çok karmaşık, bu yüzden birkaç noktaya değineceğim. Eğer ilgileniyorsanız, konuyla ilgili çok sayıda ücretsiz kaynak, materyal ve web sitesi var. Birçok insan kariyerini bu alana adamıştır. ESD'nin zarar verdiği ürünlerin, elektronik, elektronik endüstrisinde yer alan tüm şirketler üzerinde çok gerçek ve çok büyük bir etkisi var - ister üretici, ister tasarımcı ister tüketici olsun, ister endüstrideki birçok şey gibi, masrafları da bize ait.
ESD Derneği Başına:
“Elektronik çağı, statik elektrik ve elektrostatik boşalma ile ilgili yeni sorunlar getirdi. Elektronik cihazlar daha hızlı ve daha küçük hale geldikçe, ESD'ye duyarlılıkları arttı. Bugün ESD, günümüz elektronik ortamının hemen hemen her alanında üretkenliği ve ürün güvenilirliğini etkiler. Endüstri uzmanları, statikten menzile (% 33'e kadar) bağlı ortalama ürün kayıplarını tahmin etmişlerdir. Diğerleri, elektronik endüstrisindeki ESD hasarının gerçek maliyetini yıllık milyarlarca dolara çıkardığını tahmin ediyor. ”
Cihazlar ve özellik boyutları (gevşek bir şekilde belirli bir teknolojinin üretebileceği en küçük bileşen boyutu anlamına gelir) sürekli küçüldükçe, ESD'nin zarar görmeye daha duyarlı hale gelmesine neden olur - bu da küçük bir düşünceden sonra mantıklı olur. Genel olarak elektronik üretmek için kullanılan malzemelerin mekanik mukavemeti, boyutları azaldıkça azalır; materyaller, genellikle 'makro' ölçekli nesnelerde olduğu gibi, genellikle termal kütle olarak adlandırılan hızlı sıcaklık değişimine karşı direnç gösterir. 2003 civarında en küçük özellik boyutları 180 nm aralığındaydı - şimdi 10 nm'ye hızla yaklaşıyoruz.
20 yıl önce zararsız olacak bir ESD etkinliği modern elektronikleri potansiyel olarak tahrip edebilir. Transistörlerde geçit materyali çok sık mağdurdur, fakat diğer akım taşıyan elementler buharlaştırılabilir veya eritilebilir, IC'nin pinlerinde lehim (teknik olarak bilye ızgarası dizisi (BGA) gibi teknik olarak yüzey montajı eşdeğeri ) bugünlerde çok daha yaygındır PCB eritilebilir ve silikonun kendisi, yüksek ısıyla değiştirilebilen bazı kritik özelliklere (özellikle dielektrik değeri) sahiptir; bir bütün olarak ele alındığında devreyi yarı iletkenden her zaman iletkene değiştirebilir; bu, çip açıldığında genellikle kıvılcım ve kötü bir koku ile son bulur.
Küçük özellik boyutları, çoğu ölçüm perspektifinden neredeyse tamamen olumludur - desteklenebilecek işletim / saat hızları, güç tüketimi, (ve sıkı bir şekilde bağlanmış) ısı üretimi vb. Gibi şeyler; Enerjinin özelliği, özellik boyutu azaldıkça da artar.
ESD koruması bugün birçok elektronikte yerleşiktir, ancak entegre bir devrede 500 milyar transistör varsa, statik deşarjın% 100 kesinlikte hangi yolu alacağını belirlemek izlenebilir bir sorun değildir.
İnsan vücudu bazen 100 ila 250 picofarare kapasitansa sahip olarak modellenir ( insan vücudu modeli ; HBM); Bu modelde voltaj (kaynağa bağlı olarak) 25 kV (bazıları sadece 3 kV kadar yüksek olabilir) kadar yüksek olabilir. Daha büyük sayıları kullanarak, kişi yaklaşık 150 milijol'luk bir enerji yüküne sahip olacaktır. Tamamen 'şarj edilmiş' bir kişi tipik olarak bunun farkında olmaz ve ilk mevcut yer yolundan - sıklıkla elektronik bir cihazdan - saniyenin bir kısmıyla boşaltılır. Bu numaraların, kişinin normalde olduğu gibi ek ücret alabilecek kıyafetler giymediğini varsaydığını unutmayın.
ESD riskini ve enerji seviyelerini hesaplamak için farklı modeller vardır ve bazı durumlarda birbirleriyle çelişiyor gibi göründükleri gibi oldukça hızlı bir şekilde kafa karıştırıcı hale gelir. Bir başkasından daha kesin olan bir kaynak bulamıyorum, bu yüzden birçok standart ve modelin bu mükemmel tartışmasına bağlanacağım .
Bunu hesaplamak için kullanılan özel yöntem ne olursa olsun, çok fazla enerji gibi görünmüyor ve kesinlikle gelmiyor - ama modern bir transistörün yok edilmesi fazlasıyla yeterli. Bağlam için, 1 joule enerji eşdeğerdir - Vikipedi başına - orta büyüklükteki bir domatesin (100 g) Dünya yüzeyinden dikey olarak 1 metre kaldırılması için gereken enerjiye eşittir.
Bu, insanın yükünü taşıdığı ve hassas bir cihaza boşalttığı, sadece insani bir ESD olayının 'en kötü' durumu. Göreceli olarak düşük bir şarj miktarından yüksek bir voltaj, kişi aşırı derecede topraklandığında meydana gelir. Neyin ve ne kadar zarar gördüğünün anahtar faktörü aslında şarj veya voltaj değil, akımdır - bu bağlamda elektronik cihazın topraklama direncinin ne kadar düşük olduğu düşünülebilir.
Elektronik ortamda çalışan insanlar genellikle ayakları üzerinde bilek bantları ve / veya topraklama kayışları ile topraklanmıştır. Bunlar toprağa 'şort' değildir - direnç, işçilerin yıldırım çubukları (kolayca elektriklenmeden) oluşmasını önleyecek şekilde boyutlandırılmıştır - bilek bantları tipik olarak 1 Mohm aralığındadır, ancak hala biriken enerjinin hızla boşaltılmasını sağlar. Kapasitif ve yalıtkan maddeler, başka herhangi bir şarj üretme veya depolama malzemesinin yanı sıra çalışma alanlarından izole edilir - polistiren, kabarcık sarımı ve plastik kaplar gibi şeyler.
Kelimenin tam anlamıyla sayısız başka maddeler ve durumlar vardır (hem pozitif hem de negatif bağıl yük farklarından) insan vücudunun kendisinin yükünü 'dahili olarak' taşımadığı bir cihaza ESD hasarı (yani pozitif ve negatif bağıl yük farklarından). Seviye örneği halı üzerinde yürürken yün bir kazak ve çorap giymek, ardından metal bir nesneye dokunmaktır - bu da vücudun saklayabileceğinden çok daha yüksek miktarda enerji yaratır.
Modern elektroniklere zarar vermenin ne kadar az enerji harcadığına dair son bir nokta: 10 nm'lik bir transistör özellik boyutu (henüz yaygın değil, ancak önümüzdeki birkaç yıl içinde olacak) 6 nm'den daha az bir kapı kalınlığına sahiptir - bu da neye yakınlaştığını gösterir. 'tek tabaka' diyorlar - tek bir atom katmanı.
Çok karmaşık bir alandır ve bir ESD olayının bir cihaza neden olabileceği hasar miktarının tahliye hızı (şarj ile toprak arasında ne kadar direnç) dahil olmak üzere çok sayıda değişken olması nedeniyle tahmin edilmesi güçtür. Cihazın üzerinden topraklamaya giden yolların, nem ve ortam sıcaklığı ve daha birçok şey. Bu değişkenlerin tümü, etkileri modelleyen çeşitli denklemlere takılabilir, ancak gerçek hasarı tahmin etmede henüz tam olarak doğru değillerdir, ancak bir olaydan gelen 'olası' hasarı çerçevelemekte daha iyidirler.
Birçok durumda - ve bu sektöre özgüdür (tıbbi veya havayı düşünün), ESD olayını indükleyen yıkıcı bir başarısızlık, üretim ve testlerden fark edilmeden geçen, bunun yerine çok küçük bir hata yaratan bir ESD olayından çok daha iyi bir sonuçtur veya belki de önceden var olan tespit edilemeyen gizli bir kusurdan biraz daha kötüleşir, her iki senaryoda da ek 'minör' ESD olayları ya da sadece düzenli kullanım nedeniyle zaman içinde daha da kötüleşebilir, sonuçta cihazın felakete ve erken bozulmasına neden olabilir (bebek ölümleri) Yapay olarak kısaltılmış bir zaman dilimi içinde güvenilirlik modelleri (bakım / değiştirme programları için temel olan) tarafından tahmin edilmemiştir. Bu tehlike nedeniyle ve korkunç durumları düşünmek kolaydır - kalp pilleri mikroişlemcileri,
Artık elektronik üretimi konusunda çalışmayan veya fazla bilgi sahibi olmayan bir tüketiciden bir sorun gibi görünmeyebilir - çoğu elektronik satış için paketlendiğinde, çoğu ESD hasarını önleyebilecek çok sayıda koruma vardır - hassas bileşenler fiziksel olarak erişilemez ve toprağa daha 'uygun' yollar mevcut, (örneğin, bir bilgisayar kasası toprağa bağlı - ESD'nin içine boşaltılması, kasa içerisindeki CPU'ya neredeyse kesinlikle zarar vermeyecek, ancak bunun yerine düşük direnç yolunu toprağa güç kaynağı ve duvar gücü) veya alternatif olarak makul bir akım taşıma yolu mümkün değildir - birçok cep telefonunun iletken olmayan dış kısımları vardır ve yalnızca şarj edilirken bir toprak yoluna sahiptir.
Kayıt için, her üç ayda bir ESD eğitimi almak zorundayım, böylece devam edebileceğim. Ancak bunun sorunuzu cevaplamak için yeterli olması gerektiğini düşünüyorum. Buradaki her şeyin doğru olduğuna inanıyorum, ancak merakınızı iyice yok etmediysem, fenomenleri daha iyi tanımak için doğrudan okumayı şiddetle tavsiye ediyorum.
İnsanların karşı yönelici bulduğu şeylerden biri de, depolanan ve içinde bulunan elektronik eşyaları - statik olmayan çantalar - sık sık gördüğünüz çantaların da iletken olmasıdır. Anti-statik, malzemenin diğer malzemelerle etkileşmekten anlamlı bir yük toplamayacağı anlamına gelir, ancak ESD dünyasında, mümkün olduğu kadar her şeyin aynı “toprak” voltaj referansına sahip olması, çalışma yüzeylerinin eşit olması önemlidir (ESD paspaslar) ) ESD poşetleri ve diğer malzemelerin tümü genel olarak ortak bir toprağa (ya aralarında yalıtkan bir malzemeye sahip olmadan) ya da daha açık bir şekilde tüm çalışma tezgahları arasındaki toprağa düşük dirençli yolların, işçilerin bileğinin konektörlerinin bağlanmasıyla bağlı tutulur. bantlar, döşeme ve bazı donanımlar. Burada güvenlik sorunları var - yüksek patlayıcılar ve elektronik cihazlarla çalışıyorsanız, bilek bandınız 1 Mohm'luk bir direnç yerine doğrudan toprağa bağlı olabilir. Çok yüksek voltaj etrafında çalışırsanız, kendinizi hiç topraklamazsınız.
Cisco’nun ESD’nin maliyetine dair bir başka teklif - hatta biraz muhafazakar olabilir, çünkü Cisco’nun saha arızalarından kaynaklanan teminatlı hasar tipik olarak, hayatın kaybıyla sonuçlanmamaktadır;
ESD hasarlı bileşenlerle ilgili maliyete baktığınızda şaşırtıcı. Arıza ile ilgili maliyetler, hasarın ne zaman tespit edildiğine bağlıdır. Hasar bulunursa tahmin edilir:
- Montaj sırasında maliyet, montaj ve işçilik maliyetinin 1 katıdır.
- Test sırasında maliyet montaj ve işçilik maliyetinin 10 katıdır.
- Müşteri yerinde maliyet montaj ve işçilik maliyetinin 100 katıdır.