ฉันควรกังวลเกี่ยวกับการคายประจุไฟฟ้าสถิตหรือไม่?

การทำงานของคอนโทรลเลอร์ไมโครส่วนใหญ่ฉันไม่เคยสนใจที่จะต่อสายดินกับตัวเองด้วยสายรัดข้อมือหรือการใช้งานอื่น ๆ
ฉันควรจะต้องกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้? ESD นั้นร้ายแรงเพียงใดเมื่อทำงานที่โต๊ะทำงานของฉันในโครงการ

ฉันรู้ว่าคนส่วนใหญ่จะตะโกนใส่ฉันเพื่อสิ่งนี้ และฉันก็ใช้ความระมัดระวัง ESD เป็นประจำทุกวัน แต่ ESD เป็นโหมดความล้มเหลวที่หายากแตกต่างกันไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย

สำหรับพื้นหลังของฉันฉันมีส่วนร่วมในการสอนชั้นการออกแบบสุดที่มหาวิทยาลัยของฉันและพวกเขาจะต้องสร้างหลายสิ่งหลายอย่างใน 4 ขั้นตอน นักเรียนหลายคน (เกือบทั้งหมด) จะไม่ฟังเราเมื่อเราเตือนถึงข้อควรระวัง ESD

ฉันเคยเห็นอย่างน้อย 10 โครงการที่พวกเขากล่าวโทษ ESD เพียงโครงการเดียวที่น่าจะเป็น ESD ในโครงการนั้นมีบอร์ดกำลังทำงานและนักเรียนคนหนึ่งเดินขึ้นมาและแตะมันและคุณได้ยินเสียงช็อคเมื่อเขาคลายประจุไฟฟ้าสถิต สิ่งนี้ล้มเหลว

สำหรับอีก 9 คนนั้นพวกเขากล่าวโทษ ESD เท่านั้นที่จะหาได้ในภายหลังว่าพวกเขามีข้อบกพร่องในการออกแบบที่ไม่สามารถติดตามได้ง่ายและเลี้ยงดูมันน่าเกลียดในสภาพที่เฉพาะเจาะจงมาก

ฉันเคยได้ยินมากกว่า 10 โครงการตำหนิ ESD และพบปัญหาภายในไม่กี่ชั่วโมง แต่มีเพียง 10 คนเท่านั้นที่สาบานว่าพวกเขาควรได้รับอนุญาตให้ดำเนินการต่อในขั้นตอนต่อไปเพราะทำงานได้ แต่ ESD ทอด

ในบันทึกย่อนั้นเมื่อคุณทำงานคุณควรตรวจสอบเอกสารข้อมูลทางเทคนิค อุปกรณ์ที่ทันสมัยส่วนใหญ่มีการป้องกัน ESD, จัดอันดับแรงดันไฟฟ้าบางส่วนโดยใช้ HBM (รุ่นร่างกายมนุษย์) หากนี่ต่ำกว่า 1kV มันจะค่อนข้างอ่อนไหว หากได้รับการจัดอันดับเป็น 2k มันเป็นแบบกึ่งยืดหยุ่นส่วนใหญ่คุณจะต้องเป็นใบ้เพื่อสร้างความเสียหาย ถ้ามันเป็น 4k มันก็จะยืดหยุ่นดี ถ้ามันเป็น 8k คุณจะได้ยินประกายไฟก่อนที่คุณจะเจ็บ

ระวังคนที่ตำหนิ ESD แต่สวมสายรัดข้อมือเผื่อไว้ คุณสามารถได้รับแผ่นรองและสายรัดสำหรับเกือบไม่มีอะไร

ใช่คุณควร / ต้องกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้ กรณีง่าย ๆ คือที่ที่คุณเป่าอุปกรณ์อย่างสมบูรณ์ ง่ายนิดเดียวก็ใช้งานไม่ได้ ปัญหาคือที่ที่คุณสร้างความเสียหายให้กับวงจรไดรเวอร์ IO - เป็นเรื่องปกติเนื่องจากเป็นบิตที่ขาถูกเปิดออก ในกรณีนี้ไดรเวอร์อาจทำงานได้บางเวลา หากต้องทำงานด้วยความเร็วสูงเป็นระยะเวลาหนึ่งอาจทำให้ระบบล้มเหลวได้ไม่สม่ำเสมอและยากต่อการวินิจฉัยความผิดพลาด (เคยไปที่นั่นและมีเสื้อยืดหลายตัว !!)

สิ่งนี้กำลังทวีความจำเป็นมากขึ้นเนื่องจากรูปทรงของอุปกรณ์กำลังหดตัวลงและแรงดันไฟฟ้าหลักลดลง กระบวนการผลิตไมโครคอนโทรลเลอร์มักจะอยู่ด้านหลังขอบเลือดออกเล็กน้อย แต่เนื่องจากความหนาของชั้นออกไซด์ลดลงเมื่อขนาดของอุปกรณ์ลดลงแรงดันไฟฟ้า ESD ที่ต้องการเพื่อทำให้อุปกรณ์เสียหาย

บรรทัดล่างคือคุณสามารถหลีกเลี่ยงข้อควรระวัง ESD ได้สักพัก แต่นานเท่าไหร่? ดังที่คลินต์อีสต์วู้ดกล่าวว่า“ คุณต้องถามตัวเองด้วยคำถามเดียวว่า 'ฉันรู้สึกโชคดีไหม?' เอาละพังค์เหรอ?”

สิ่งที่หากินกับ ESD คือว่าแม้เมื่อมันดูเหมือนจะไม่ส่งผลกระทบต่อสิ่งที่ทุกคนปล่อยขนาดเล็กไม่สาเหตุบางส่วนความเสียหายไม่ว่าจะเป็นบ่อของซิลิกอน, vaporizing นิด ๆ หน่อย ๆ ของเส้นลวดพันธะลบบางส่วนของ metalization ที่หนึ่งของ เลเยอร์เซมิคอนดักเตอร์หรือผลกระทบอื่น ๆ ก็จะเปลี่ยนสินค้า

ในกรณีส่วนใหญ่การใช้งานส่วนที่กำหนดส่วนใหญ่จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนแปลง คนส่วนใหญ่ overengineer การออกแบบของพวกเขาดังนั้นพวกเขาไม่ได้ใช้พวกเขาทุกที่ใกล้เคียงกับขีด จำกัด ของพวกเขาดังนั้นมีขอบขนาดใหญ่ที่ส่วนหลุมจะทำงานได้ดีสำหรับการใช้งานมากขึ้น

เมื่อเวลาผ่านไปการปล่อยซ้ำจะเปลี่ยนส่วนพอที่จะทำงานเล็กน้อยจาก spec - แต่อาจไม่เพียงพอที่จะสังเกตเห็นโดยไม่ต้องทดสอบอย่างละเอียด นี่เป็นสถานการณ์กรณีเลวร้ายที่สุดจริง ๆ เพราะใช้งานได้เกือบตลอดเวลาดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะค้นหาว่าเพราะเหตุใดจึงไม่ทำงานเมื่อล้มเหลว มันจะดีกว่าสำหรับชิ้นส่วนที่จะล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ดังนั้นจึงง่ายต่อการติดตาม

อีกทางหนึ่งการปล่อยขนาดเล็กหนึ่งครั้งที่เกิดขึ้นเมื่อสร้างความเสียหายเพียงพอที่เมื่อคุณใช้งานให้เต็มประสิทธิภาพก็จะล้มเหลว แน่นอนว่าเกิดขึ้นเมื่อคุณติดตั้งในสนามและมันเจ็บปวดที่จะเอามันกลับมาและแก้ไขมัน

ความเสียหายประเภทนี้ไม่สามารถตรวจพบได้โดยไม่ต้องถอดซิลิกอนออกจากบรรจุภัณฑ์และตรวจสอบความเสียหายหรือในกรณีที่ความเสียหายถูกซ่อนอยู่ระหว่างเลเยอร์โดยการตัดซิลิคอนออกเป็นแผ่นบาง ๆ

ใช่ทุกคนที่นี่ถูกต้องเมื่อพวกเขาพูดว่า "ฉันไม่ค่อยปฏิบัติตามข้อควรระวัง ESD และฉันไม่เคยเห็นปัญหาเลย" พวกเขาจะไม่เห็นมันและเมื่อมันล้มเหลวก็ไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อว่ามันเกี่ยวข้องกับ ESD เพราะไม่มีเหตุการณ์ ESD ล่าสุด

แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าฉันจะไว้วางใจผลิตภัณฑ์ที่มาจากม้านั่งของพวกเขาเช่นกัน

คุณควรข้ามมาตรการ ESD หากคุณสามารถทนความเจ็บปวด ($$) ของการแทนที่สิ่งที่มันเป็น หากคุณไม่ได้ลงกราวด์โปรดทราบว่าความล้มเหลวของอุปกรณ์นั้นไม่ใช่ทั้งหมดหรือไม่มีอะไรเลย ความล้มเหลวที่เกิดจากความหายนะอย่างสมบูรณ์น่าจะเป็นโหมดความล้มเหลวที่ดีที่สุดเพราะคุณจะไม่เสียเวลาลองคิดดูว่าเกิดอะไรขึ้น โดยส่วนตัวแล้วฉันจะไม่จัดการกับสิ่งที่ใหญ่กว่าชุด 7400 โดยไม่มีสายรัดข้อมือที่ต่อลงดิน

หากคุณไม่ใช้มาตรการป้องกัน ESD คุณอาจเสี่ยงต่อการทำลายล้าง ความน่าจะเป็นของการทำลายบางสิ่งบางอย่างนั้นแตกต่างกันไปตามสถานที่ (อุณหภูมิความชื้นและพื้นผิวเป็นปัจจัยสำคัญ) และเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์ว่าคุณจะไม่เกิดความเสียหายอะไรเลย (หรืออย่างน้อยก็ไม่ใช่สิ่งที่คุณสังเกตเห็น)

ฉันมีอุปกรณ์ที่เสียหายมาก่อนด้วย ESD Heck ฉันเคยฆ่าพอร์ตอนุกรม (สิ่งที่ป้องกัน ESD เพราะหมุดมีการแขวนอยู่ที่นั่น) ด้วยการตกใจกับพิน

ตอนนี้ก็ไม่ได้หมายความว่าคุณจะต้องมีการป้องกัน ESD ที่เป็นทั้งหมดและสุดท้าย แม้ว่าคุณจะไม่ได้ไปเล่นเต็มรูปแบบด้วยเครื่องสร้างประจุไอออนและสายรัดข้อมือและพื้นกระเบื้องที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าให้ลองเอาพรมปูพื้นสำหรับม้านั่งของคุณแล้วลองแตะพรมเมื่อคุณนั่งลง คุณมักจะแปรงเสื่อด้วยมือของคุณในขณะที่คุณกำลังทำงานและสิ่งนี้จะทำให้คุณมีศักยภาพมากที่สุดเช่นเดียวกับชิ้นส่วนบนเสื่อและให้โอกาสในการเกิดปัญหาน้อยที่สุด

ประสบการณ์ของฉันดูเหมือนว่าคุณอาจจะโอเคสำหรับเดือนหรือปี (ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบที่แน่นอนและจำนวนค่าใช้จ่ายคงที่ที่คุณสร้างขึ้นในสภาพแวดล้อมของคุณ) แต่มันไม่ใช่แค่ปัญหาทางทฤษฎีและวันหนึ่งมันจะกัดคุณ อาจเป็นเวลาที่ไม่สะดวกที่สุดและเป็นวิธีที่แพงที่สุดในการแก้ไข

และมันก็ไม่ยากมากที่จะป้องกันมันดังนั้นแค่ทำมันให้เป็นนิสัย ฉันไม่ได้รับคำแนะนำของตัวเองที่นั่น แต่ฉันควรและตั้งใจจริง ๆ !

ใช่แน่นอนคุณควรกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณทำงานกับ CMOS (ซึ่งเป็นเรื่องเกี่ยวกับ IC ดิจิตอลทุกวันนี้)

ไฟฟ้าสถิตย์สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากถึงหลาย kV ในวันฤดูหนาวที่แห้งเดินไปกับรองเท้าหนังของคุณเหนือพรมใยสังเคราะห์ เพียงเอื้อมมือไปที่มือจับประตูอาจดึงประกายออกมาจากปลายนิ้วของคุณและทำให้คุณตกใจ

CMOS มีความเสี่ยงอะไร? อินพุต CMOS ในไอซีดิจิตอลเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์มีความต้านทานสูงมาก ถ้าคุณใช้แรงดันไฟฟ้ามันไม่มีที่ไหนเลยไป และประตูของ MOSFET นั้นแยกได้โดยชั้นฉนวนที่บางมากเท่านั้นจากช่อง FET ดังนั้นหากคุณคิดค่าบริการที่จะพูด 4000V และคุณแตะที่ปุ่มอินพุตไมโครคอนโทรลเลอร์การชาร์จจะหาวิธีที่ง่ายที่สุดและอาจเป็นชั้นฉนวนของเกท หากคุณโชคดีค่าใช้จ่ายจะไม่ทำลายชั้นฉนวนที่ผ่านไป แต่อาจเป็นไปได้ว่ามันได้รับความเสียหายทำลาย MOSFET ซึ่งอาจทำให้อุปกรณ์ของคุณไร้ประโยชน์

อาจเกิดขึ้นเมื่อจัดการชิ้นส่วนที่วางอยู่บนโต๊ะของคุณ แต่อาจเป็นไปได้ในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ปุ่มถูกออกแบบมาเพื่อให้สัมผัสและมักปล่อยให้ช่องว่างอากาศผ่านซึ่งการปล่อยสามารถเข้าถึง PCB คุณสามารถใช้มาตรการเชิงกลเช่นการทำให้เส้นทางยาวขึ้นโดยทำให้เป็นเขาวงกต และคุณสามารถป้องกันการติดตามที่ไวต่อสัญญาณด้วยอุปกรณ์ป้องกัน ESD ที่รวดเร็วเช่นไดโอดปราบปรามชั่วคราวหรือวาริสเตอร์

ภัยคุกคามจาก ESD ที่คุณได้ยินนั้นเป็นเรื่องจริง เมื่อทำงานกับอุปกรณ์ที่ไวต่อ ESD อย่างน้อยให้ใช้แผ่นป้องกันไฟฟ้าสถิตย์และสายรัดข้อมือป้องกันไฟฟ้าสถิตย์

มันน่าสนใจที่ผู้คนพูดอะไรบางอย่างกับผลของ "ฉันไม่ทำตามข้อควรระวัง ESD แต่คุณควร" มันก็โอเค ... เราไม่เคยทำตามอุดมคติของเราเอง ฉันคิดว่าคำถามของคุณเป็นเหมือน "ฉันควรนอนเจ็ดถึงแปดชั่วโมงทุกคืนหรือไม่" คำตอบคือ "ใช่การนอนหลับให้เพียงพอเป็นสิ่งสำคัญ ... แต่บางครั้งก็ไม่เกิดขึ้น"

ข้อควรระวัง ESD มีความสำคัญอย่างยิ่งในการตั้งค่าการผลิตที่คุณกำลังสร้างผลิตภัณฑ์และคุณไม่ต้องการจัดการกับการซ่อมแซมภาคสนาม โดยทั่วไปความเสียหายจาก ESD จะไม่ปรากฏขึ้นทันที แต่อาจทำให้ผลิตภัณฑ์ล้มเหลวหลังจากใช้งานเป็นเดือนหรือเป็นปี

เป็นเรื่องที่ดีที่จะต้องใช้มาตรการป้องกัน ESD พื้นฐาน ที่ถูกกล่าวว่าฉันจะไม่เข้มงวดกับตัวเองเกี่ยวกับเรื่องนี้สำหรับการทำงานขั้นพื้นฐานมากที่สุด หากคุณรับชิปเป็นครั้งคราวโดยไม่ใช้สายรัดข้อมืออย่ารู้สึกว่าคุณทำบาป

หากคุณเป็นนักอดิเรกคุณไม่จำเป็นต้องสนใจการป้องกัน ESD จริงๆ

หากคุณกำลังสร้างต้นแบบสำหรับโครงการจริงคุณควรกังวลเกี่ยวกับการป้องกัน ESD ... แต่ในความเป็นจริงคุณอาจไม่ต้องกังวลมากเกินไปนอกเหนือจากการสัมผัสชิ้นส่วนโลหะที่ใกล้ที่สุดที่สะดวกที่สุด

หากคุณกำลังสร้างอุปกรณ์การผลิตที่จะขายให้กับลูกค้าที่จ่ายเงินคุณต้องกังวลกับการป้องกัน ESD นั่นหมายถึงสายรัดและเสื่อตลอดเวลาในพื้นที่ที่ไม่มีพรม

คำตอบของฉันค่อนข้างตรงไปตรงมา ฉันเรียนรู้บทเรียนที่ยากลำบาก

เพียงใช้การป้องกัน ESD

สายรัดข้อมือน่ารำคาญใช่ อย่างน้อยที่สุดไปรับแผ่น ESD ที่มีขนาดใหญ่และคุณภาพดีและวางบนโต๊ะของคุณ มันทำให้ไม่น่าเป็นไปได้มากที่คุณจะสัมผัสอะไรก่อนวางมือบนโต๊ะ ฉันมักจะวางแขนบนโต๊ะเมื่อทำงานอยู่ดี

เรื่องราวของฉันคือฉันคิดว่าทุกอย่างเรียบร้อยดีจนกระทั่งฉันได้รับฤดูหนาวที่หนาวเหน็บโดยเฉพาะและสวมเสื้อสเวตเตอร์ที่ผิดเพียงวันเดียว ฉันทำให้โปรแกรมเมอร์ AVR ของฉันยุ่งเหยิงและบอร์ดของฉันเองหลายสิบตัวเพื่อให้ทำงานได้เป็นบางครั้ง อันนี้เป็นจริงเพราะเสื่อ ESD ของฉันมีคุณภาพไม่ดี ค่าใช้จ่ายนี้ฉันสัปดาห์ มันก็ไม่คุ้มค่า

เราไม่เคยมีปัญหาใด ๆ กับ ESD ทั้งในการสร้างต้นแบบหรือในการผลิตและเราจะไม่ใช้ข้อมือหุ้มหรือสิ่งอื่นใด OTOH เราไม่มีพรมและไม่สวมขนสัตว์หรือเสื้อผ้าสังเคราะห์ ด้วยเหตุนี้เราจึงไม่เคยมีการปลดปล่อยจากร่างกายคุณในที่ทำงาน

ฉันขอแนะนำให้ต่อสู้กับการสะสมคงที่ที่แหล่งที่มาถ้าเป็นไปได้ (ตรวจสอบเสื้อผ้าเฟอร์นิเจอร์และความชื้น) และหลังจากคุณทำสิ่งนี้แล้วคุณอาจซื้ออุปกรณ์สายดินสำหรับการป้องกันสองเท่า

ด้ายเก่า แต่สำหรับทุกคนที่อ่านตอนนี้ มีคนพูดถึงการสัมผัสหม้อน้ำเพื่อปลดออกนั่นเป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อยมาก! โปรดแก้ตัวไวยากรณ์และคำศัพท์ของฉันไม่ใช่เจ้าของภาษา แต่โดยทั่วไปแล้วความเสียหายจะเกิดขึ้นเมื่อวัตถุที่มีประจุแตกต่างกันเข้ามาทำให้อิเลคตรอนของอิเล็กตรอนมีความเท่าเทียมกันอย่างฉับพลันทำให้เกิดความเสียหาย ถ้าคุณต่อสายดินด้วยตัวคุณเองคุณอาจต้องเสียค่าใช้จ่ายภาคพื้นดิน แต่ชิปเองอาจมีประจุเพิ่มหากคุณต่อสายดินและคุณแตะมันจะมีอิเล็กตรอนหลั่งไหล นั่นคือเหตุผลที่สาย ESD ไม่ได้เป็นเพียงแค่ลวดทองแดง แต่มีค่าความต้านทานสูง !!! ดังนั้นร่างกายจะเท่ากันในค่าใช้จ่ายค่อยๆมากกว่าทันที ผู้คนจำนวนมากคิดว่าพวกเขาปลอดภัย ESD หากพวกเขายึดมั่นกับร่างกายที่มีสายดิน ไม่ถูกต้อง!!