ในอุตสาหกรรมนั้นเรียกว่าการคายประจุไฟฟ้าสถิต (ESD) และเป็นปัญหามากกว่าที่เคยเป็นมาแม้ว่ามันจะถูกลดทอนลงบ้างจากการใช้นโยบายและขั้นตอนการปฏิบัติที่แพร่หลายอย่างเป็นธรรมเมื่อไม่นานมานี้
โดยไม่คำนึงถึงผลกระทบต่ออุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์นั้นมีขนาดใหญ่กว่าอุตสาหกรรมทั้งหมด นอกจากนี้ยังเป็นหัวข้อการเรียนขนาดใหญ่และซับซ้อนมากดังนั้นฉันจะสัมผัสเพียงไม่กี่ประเด็น หากคุณสนใจมีแหล่งข้อมูลฟรีมากมายวัสดุและเว็บไซต์ที่ทุ่มเทให้กับเรื่องนี้ หลายคนอุทิศอาชีพของพวกเขาในพื้นที่นี้ ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับความเสียหายจาก ESD นั้นมีผลกระทบที่แท้จริงและมีขนาดใหญ่มากในทุก บริษัท ที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ว่าจะเป็นในฐานะผู้ผลิตผู้ออกแบบหรือผู้บริโภคและเช่นเดียวกับหลาย ๆ สิ่งที่เกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรม
ตามสมาคม ESD:
“ ยุคของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาพร้อมกับปัญหาใหม่ที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าสถิตและการคายประจุไฟฟ้าสถิต และเมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เร็วขึ้นและเล็กลงความไวของ ESD ก็เพิ่มขึ้น วันนี้ ESD ส่งผลกระทบต่อผลผลิตและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ในแทบทุกด้านของสภาพแวดล้อมอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมประเมินการสูญเสียผลิตภัณฑ์โดยเฉลี่ยเนื่องจากอยู่ในช่วง [สูงถึง] 33% คนอื่น ๆ ประเมินค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นจริงของความเสียหายต่อ ESD ให้กับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เช่นเดียวกับมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ต่อปี”
ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์และขนาดของคุณสมบัติ (หลวมหมายถึงขนาดส่วนประกอบที่เล็กที่สุดที่ผลิตโดยเทคโนโลยีที่กำหนด) มีขนาดเล็กลงอย่างต่อเนื่องพวกเขามีความอ่อนไหวต่อการได้รับความเสียหายจาก ESD มากขึ้นซึ่งทำให้เข้าใจได้ยาก ความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุที่ใช้ในการสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปลดลงเมื่อขนาดลดลงเช่นเดียวกับความสามารถของวัสดุในการต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รวดเร็วซึ่งโดยปกติจะเรียกว่ามวลความร้อน - เช่นเดียวกับในวัตถุขนาดมหภาค ประมาณปี 2003 คุณสมบัติที่เล็กที่สุดอยู่ในช่วง 180 นาโนเมตร - ตอนนี้เรากำลังเข้าใกล้ 10 นาโนเมตรอย่างรวดเร็ว
เหตุการณ์ ESD ที่ 20 ปีที่ผ่านมาไม่เป็นอันตรายสามารถทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย บนทรานซิสเตอร์วัสดุเกทเป็นเหยื่อบ่อยมาก แต่องค์ประกอบที่นำติดตัวอื่น ๆ สามารถกลายเป็นไอหรือละลายบัดกรีบนพินของ IC (ในทางเทคนิคพื้นผิวที่เทียบเท่ากับลูกบอลกริด (BGA) เป็นเรื่องธรรมดามากในทุกวันนี้) PCB สามารถละลายได้และซิลิคอนเองก็มีลักษณะสำคัญบางอย่าง (โดยเฉพาะค่าอิเล็กทริก) ที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยความร้อนสูง นำมารวมกันมันสามารถเปลี่ยนวงจรจากกึ่งตัวนำเป็นตัวนำเสมอซึ่งมักจะจบลงด้วยประกายไฟและกลิ่นเหม็นเมื่อชิปเปิด
ขนาดของคุณสมบัติที่เล็กกว่าเกือบทั้งหมดเป็นผลบวกจากมุมมองของตัวชี้วัดส่วนใหญ่ - สิ่งต่าง ๆ เช่นความเร็วในการใช้งาน / นาฬิกาที่สามารถรองรับการใช้พลังงาน (และการเชื่อมต่อคู่กันอย่างแน่นหนา) การสร้างความร้อนเป็นต้น พลังงานก็เพิ่มขึ้นตามขนาดฟีเจอร์ที่ลดลง
การป้องกัน ESD ถูกสร้างขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากในปัจจุบัน แต่ถ้าคุณมีทรานซิสเตอร์ 500 พันล้านตัวในวงจรรวมมันไม่ใช่ปัญหาที่สามารถจัดการได้เพื่อกำหนดเส้นทางที่การปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตจะใช้ความมั่นใจ 100%
บางครั้งร่างกายมนุษย์ถูกจำลอง ( โมเดลร่างกายมนุษย์ ; HBM) ว่ามี 100 ถึง 250 picofarads ของความจุ; ในรูปแบบนั้นแรงดันไฟฟ้าจะสูง (ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มา) ที่ 25 kV (บางคนอ้างว่าสูงถึง 3 kV เท่านั้น) การใช้ตัวเลขขนาดใหญ่บุคคลจะมี 'ประจุ' พลังงานประมาณ 150 มิลลิจูล โดยทั่วไปแล้วบุคคลที่ถูก 'เรียกเก็บเงิน' เต็มจำนวนจะไม่รับรู้และจะถูกปล่อยออกไปในเสี้ยววินาทีผ่านเส้นทางกราวด์แรกที่มี - ซึ่งมักเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โปรดทราบว่าตัวเลขเหล่านี้สมมติว่าบุคคลนั้นไม่ได้สวมใส่เสื้อผ้าที่สามารถพกพาค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมซึ่งโดยปกติจะเป็นกรณี
มีรูปแบบที่แตกต่างกันสำหรับการคำนวณความเสี่ยง ESD และระดับพลังงานและมันค่อนข้างสับสนอย่างรวดเร็วมากในบางกรณีที่พวกเขาดูเหมือนจะขัดแย้งกัน ฉันไม่สามารถหาแหล่งข้อมูลที่ชัดเจนกว่าแหล่งอื่นได้ดังนั้นฉันจะเชื่อมโยงกับการอภิปรายที่ยอดเยี่ยมของมาตรฐานและรุ่นต่างๆ
โดยไม่คำนึงถึงวิธีการเฉพาะที่ใช้ในการคำนวณมันไม่ได้และแน่นอนไม่ได้เสียงเหมือนพลังงานมาก - แต่มันก็เพียงพอที่จะทำลายทรานซิสเตอร์ที่ทันสมัย สำหรับบริบทพลังงาน 1 จูลเทียบเท่ากับวิกิพีเดียต่อพลังงานที่ต้องใช้ในการยกมะเขือเทศขนาดกลาง (100 กรัม) 1 เมตรในแนวตั้งจากพื้นผิวโลก
นี่คือด้านกรณี 'ที่เลวร้ายที่สุด' ของเหตุการณ์ ESD สำหรับมนุษย์โดยเฉพาะซึ่งมนุษย์กำลังแบกประจุและปล่อยลงในอุปกรณ์ที่ไวต่อการสัมผัส แรงดันไฟฟ้าที่สูงจากค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างต่ำเกิดขึ้นเมื่อบุคคลนั้นมีสายดินไม่ดีมาก ปัจจัยสำคัญในการได้รับความเสียหายอะไรและจำนวนมากไม่ได้เป็นค่าใช้จ่ายหรือแรงดันไฟฟ้า แต่จริง ๆ แล้วในปัจจุบันซึ่งในบริบทนี้สามารถคิดได้ว่าความต้านทานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นต่ำเพียงใด
ผู้คนที่ทำงานเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มักมีสายดินเสมอโดยมีสายรัดข้อมือและ / หรือสายดินที่เท้า สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ 'กางเกงขาสั้น' ถึงพื้นดิน - ความต้านทานมีขนาดเพื่อป้องกันคนงานจากการถูกสายล่อฟ้า (ไฟฟ้าดูดง่าย) - แถบข้อมือมักจะอยู่ในช่วง 1 Mohm แต่ก็ยังช่วยให้ปล่อยพลังงานที่สะสมได้อย่างรวดเร็ว รายการที่เป็นฉนวนและฉนวนพร้อมกับวัสดุอื่น ๆ ที่สร้างหรือเก็บประจุแยกออกจากพื้นที่ทำงาน - สิ่งต่าง ๆ เช่นสไตรีนห่อฟองและถ้วยพลาสติก
มีวัสดุและสถานการณ์อื่น ๆ อีกมากมายนับไม่ถ้วนที่สามารถส่งผลให้เกิดความเสียหาย ESD (จากทั้งความแตกต่างของประจุบวกและค่าลบสัมพัทธ์) ไปยังอุปกรณ์ที่ร่างกายมนุษย์ไม่ได้พก 'ภายใน' มันช่วยอำนวยความสะดวกในการเคลื่อนที่ ตัวอย่างระดับจะสวมเสื้อขนสัตว์และถุงเท้าในขณะที่เดินข้ามพรมแล้วหยิบวัตถุที่เป็นโลหะสัมผัส - ซึ่งจะสร้างพลังงานจำนวนสูงกว่าที่ร่างกายสามารถเก็บได้
จุดสุดท้ายหนึ่งที่เห็นว่าพลังงานเพียงเล็กน้อยในการทำให้เกิดความเสียหายกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย: ขนาดของทรานซิสเตอร์ 10 นาโนเมตร (ยังไม่เป็นที่ทราบกันทั่วไป แต่จะอยู่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า) จะมีความหนาของประตูน้อยกว่า 6 นาโนเมตร พวกเขาเรียกว่า 'monolayer' - อะตอมชั้นเดียว
มันเป็นพื้นที่ที่ซับซ้อนมากและปริมาณความเสียหายของเหตุการณ์ ESD อาจทำให้อุปกรณ์ยากต่อการคาดเดาเนื่องจากตัวแปรจำนวนมากรวมถึงความเร็วของการคายประจุ (ความต้านทานระหว่างประจุและพื้นดิน) เท่าใด ของเส้นทางสู่พื้นดินผ่านอุปกรณ์ความชื้นและอุณหภูมิและอื่น ๆ อีกมากมาย ตัวแปรทั้งหมดเหล่านี้สามารถเสียบเข้ากับสมการต่างๆที่เป็นแบบจำลองผลกระทบ แต่พวกเขายังไม่แม่นยำในการทำนายความเสียหายที่เกิดขึ้นจริง
ในหลายกรณี - และนี่เป็นเรื่องเฉพาะของอุตสาหกรรม (คิดว่าทางการแพทย์หรือการบินและอวกาศ) ความล้มเหลวอย่างรุนแรงที่ทำให้เกิดเหตุการณ์ ESD นั้นเป็นผลลัพธ์ที่ดีกว่าเหตุการณ์ ESD ที่ผ่านการไม่สังเกตเห็นผ่านการผลิตและการทดสอบ แต่กลับสร้างข้อบกพร่องเล็กน้อย บางทีอาจแย่ลงเล็กน้อยซึ่งเป็นข้อบกพร่องแฝงที่ตรวจไม่พบก่อนหน้านี้ซึ่งในสถานการณ์ทั้งสองอาจเลวร้ายลงเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากเหตุการณ์ ESD 'เพิ่มเติม' เล็กน้อยหรือการใช้งานปกติเพียงอย่างเดียวทำให้เกิดภัยพิบัติและอุปกรณ์ล้มเหลวก่อนกำหนด ในกรอบเวลาที่สั้นลงซึ่งไม่ได้จำลองโดยแบบจำลองความน่าเชื่อถือ (ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับตารางการบำรุงรักษา / การเปลี่ยนทดแทน) ด้วยเหตุนี้และเป็นเรื่องง่ายที่จะคิดถึงสถานการณ์ที่น่ากลัว - ไมโครโปรเซสเซอร์เครื่องกระตุ้นหัวใจ
ตอนนี้จากผู้บริโภคที่ไม่ได้ทำงานหรือรู้เรื่องการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากนักดูเหมือนว่ามันจะไม่เป็นปัญหา - ในขณะที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่บรรจุอยู่เพื่อการจำหน่ายมีมาตรการป้องกันหลายอย่างที่จะป้องกันความเสียหาย ESD ส่วนใหญ่ ส่วนประกอบไม่สามารถเข้าถึงได้ทางกายภาพและมีเส้นทาง 'ที่สะดวกสบาย' ไปยังพื้นดินมากขึ้น (เช่นโครงเครื่องคอมพิวเตอร์ผูกติดอยู่กับพื้น - การปล่อย ESD ลงไปนั้นจะไม่ทำให้เกิดความเสียหายกับ CPU ในเคส แหล่งจ่ายไฟและกำลังไฟติดผนัง) หรือไม่มีเส้นทางพกพาที่เหมาะสมในปัจจุบัน - โทรศัพท์มือถือจำนวนมากมี exteriors ที่ไม่นำไฟฟ้าและมีเส้นทางกราวด์เมื่อถูกชาร์จเท่านั้น
สำหรับบันทึกฉันต้องทำการฝึกอบรม ESD ทุกสามเดือนดังนั้นฉันจึงสามารถไปต่อได้ แต่ฉันคิดว่านี่น่าจะเพียงพอที่จะตอบคำถามของคุณ ฉันเชื่อว่าทุกอย่างในที่นี้จะถูกต้อง แต่ฉันขอแนะนำให้อ่านโดยตรงเพื่อทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์ถ้าฉันไม่ได้ทำลายความอยากรู้ของคุณให้ดีขึ้น
สิ่งหนึ่งที่ผู้คนพบว่าเป็นสิ่งที่ต่อต้านได้ง่ายก็คือกระเป๋าที่คุณเห็นอิเล็กทรอนิกส์ที่จัดเก็บและจัดส่งเป็นประจำ - ถุงป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ก็เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเช่นกัน Anti-static หมายถึงวัสดุจะไม่เก็บประจุที่มีความหมายใด ๆ จากการมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุอื่น แต่ในโลก ESD มันมีความสำคัญเท่า ๆ กันซึ่งเท่าที่เป็นไปได้ทุกอย่างมีการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้า 'กราวด์' เดียวกัน ) ถุง ESD และวัสดุอื่น ๆ ทั้งหมดมักจะผูกติดอยู่กับพื้นดินทั่วไป (โดยเพียงแค่ไม่มีวัสดุฉนวนระหว่างพวกเขา) หรือมากกว่าอย่างชัดเจนโดยการเดินสายไฟเส้นทางต้านทานต่ำไปยังพื้นดินระหว่างม้านั่งทำงานทุกตัวเชื่อมต่อสำหรับข้อมือคนงาน วงดนตรีพื้นและอุปกรณ์บางอย่าง มีปัญหาด้านความปลอดภัยอยู่ที่นี่ - ถ้าคุณหลีกเลี่ยงวัตถุระเบิดและอิเล็กทรอนิกส์ที่สูง แถบข้อมือของคุณอาจถูกผูกติดกับพื้นโดยตรงแทนที่จะใช้ตัวต้านทาน 1 Mohm หากคุณหลีกเลี่ยงไฟฟ้าแรงสูงคุณจะไม่กราวด์ตัวเองเลย
การอ้างถึงค่าใช้จ่ายของ ESD จาก Cisco - ซึ่งอาจจะค่อนข้างอนุรักษ์นิยมเนื่องจากความเสียหายของหลักประกันจากความล้มเหลวของฟิลด์สำหรับ Cisco โดยทั่วไปจะไม่ส่งผลให้เกิดการสูญเสียชีวิต
เป็นเรื่องที่น่าอัศจรรย์เมื่อคุณดูต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบที่เสียหายจาก ESD ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับความล้มเหลวขึ้นอยู่กับความเสียหายที่ถูกค้นพบ ประมาณว่าหากพบความเสียหาย:
- ในระหว่างการประกอบค่าใช้จ่ายคือ 1 เท่าของค่าใช้จ่ายในการประกอบและแรงงาน
- ในระหว่างการทดสอบค่าใช้จ่ายคือ 10 เท่าของค่าใช้จ่ายในการประกอบและค่าแรง
- ที่ไซต์ลูกค้ามีค่าใช้จ่าย 100 เท่าของค่าใช้จ่ายในการประกอบและค่าแรง