У промисловості його називають електростатичним розрядом (ОУР) і зараз це набагато більша проблема, ніж це було колись, хоча це дещо пом'якшується досить недавнім поширеним прийняттям політик та процедур, які допомагають знизити ймовірність ураження ШОЕ продуктом.
Незважаючи на те, його вплив на електронну промисловість більший, ніж у багатьох цілих галузях. Це також величезна тема вивчення і дуже складна, тому я просто торкнуся декількох моментів. Якщо вас цікавить, є численні безкоштовні джерела, матеріали та веб-сайти, присвячені цій темі. Багато людей присвячують свою кар’єру цій галузі. Продукти, пошкоджені ОУР, мають дуже реальний і дуже великий вплив на всі компанії, що займаються електронікою - будь то виробник, дизайнер чи споживач, і, як багато речей, які мають справу з промисловістю, її витрати передаються нам.
За Асоціацією ОУР:
«Вік електроніки приніс із собою нові проблеми, пов’язані зі статичною електрикою та електростатичним розрядом. Оскільки електронні пристрої ставали швидшими та меншими, їх чутливість до ОУР зростала. Сьогодні ОУР впливає на продуктивність та надійність виробу практично в усіх аспектах сучасного електронного середовища. Експерти галузі оцінюють середні втрати продукції через статичні показники [до] 33%. Інші оцінюють фактичну вартість шкоди від ОУР для електроніки як набігання мільярдів доларів щорічно ».
Оскільки пристрої та їх розміри функцій (це означає, що найменший розмір компонента, який можна отримати за певною технологією) постійно зменшуються, вони стають більш чутливими до пошкодження ОУР - що має сенс після невеликого роздуму. Механічна міцність матеріалів, що використовуються для побудови електроніки, зменшується в міру зменшення їх розмірів, як і здатність матеріалів чинити опір швидким змінам температури, які зазвичай називають тепловою масою - подібно до об'єктів масштабу "макро". Приблизно в 2003 році найменші розміри характеристик були в діапазоні 180 нм - зараз ми швидко наближаємось до 10 нм.
Подія ОУР, яка 20 років тому була б нешкідливою, може потенційно знищити сучасну електроніку. На транзисторах дуже часто жертвою стає матеріал воріт, але інші елементи, що несуть струм, можуть випаровуватися або плавитися, припаяти на штифтах ІС (технічно поверхневе кріплення, еквівалентне, як масив кульової сітки (BGA), набагато частіше зустрічається в ці дні) на PCB може плавитися, а сам кремній має деякі критичні характеристики (особливо його діелектричне значення), які можуть бути змінені сильним нагріванням; В цілому він може змінити ланцюг від напівпровідника на постійно провідник, який зазвичай закінчується іскрою і неприємним запахом при включенні мікросхеми.
Менші розміри функцій майже повністю позитивні з більшості перспектив метрики - такі речі, як операційна / тактова швидкість, яку можна підтримувати, споживання електроенергії, (і щільно поєднане) вироблення тепла тощо, але чутливість до пошкодження від того, що в іншому випадку вважатиметься тривіальними сумами енергія також збільшується в міру зменшення розміру функції.
Захист ОУР вбудований у багато електроніки сьогодні, але якщо у вас в інтегральній схемі є 500 мільярдів транзисторів, визначити, який шлях статичного розряду буде проходити зі 100% визначеністю, не є простежуваною проблемою.
Тіло людини іноді моделюється (модель людського тіла ; НВМ) як 100-150 пікофара з ємністю; в цій моделі напруга може бути настільки ж високою (залежно від джерела), як 25 кВ (деякі заявляють, що до 3 кВ). При використанні більшої кількості людина отримала б енергетичний "заряд" приблизно 150 міліджаулів. Повністю «заряджена» людина зазвичай не знає про це, і вона вивільняється за частку секунди через перший доступний наземний шлях - часто це електронний пристрій. Зауважте, що ці цифри припускають, що людина не носить одяг, здатний нести додаткову плату, як правило.
Існують різні моделі для обчислення ризику ОУР та рівня енергії, і це стає досить заплутаним надзвичайно швидко, оскільки в деяких випадках вони, здається, суперечать один одному. Я не можу знайти жодного джерела, більш чіткого, ніж інше, тому я просто посилаюся на це чудове обговорення багатьох стандартів та моделей.
Незалежно від конкретного методу, який використовується для його обчислення, він не є і, звичайно, не звучить як багато енергії - але це більш ніж достатньо, щоб знищити сучасний транзистор. За контекстом, 1 джоуль енергії еквівалентний - за Вікіпедією - енергії, необхідній для підняття томата середнього розміру (100 г) на 1 метр вертикально від поверхні Землі.
Це стосується «найгіршого» випадку події, що стосується лише ОУР, коли людина несе заряд і скидає його в сприйнятливий пристрій. Висока напруга від відносно низької кількості заряду виникає, коли людина надзвичайно заземлена. Основним фактором того, що і скільки пошкоджується, є насправді не заряд чи напруга, а струм - який у цьому контексті можна думати про те, наскільки низький опір шляху електронного пристрою до землі.
Люди, які працюють навколо електроніки, як правило, завжди заземлені, на ногах є ремінці для зап'ястя та / або ремінці заземлення. Це не "шорти" до землі - опір розмірів, щоб не допустити, щоб працівники не були блискавковими стрижнями (легко отримували електричний струм) - зап'ясті, як правило, знаходяться в діапазоні 1 Мом, але це все ще дозволяє швидко розряджати накопичену енергію. Ємнісні та ізоляційні предмети, а також будь-які інші матеріали, що генерують або зберігають матеріали, ізолюються від робочих областей - таких як полістирол, упаковка для міхурів та пластикові стаканчики.
Існує буквально незліченна кількість інших матеріалів і ситуацій, які можуть призвести до пошкодження ШОЕ (від позитивних і негативних відмінностей відносних зарядів) пристрою, де людський організм сам не несе заряд «всередині», це просто полегшує його переміщення - мультфільм Прикладом рівня є надягання шерстяного светра та шкарпетки під час прогулянки по килиму, а потім підбирання дотику до металевого предмета - це створює значно більшу кількість енергії, ніж тіло, яке може зберігати сам.
Останнє питання про те, як мало енергії потрібно для пошкодження сучасної електроніки: розмір функціонального транзистора 10 нм (ще не поширений, але буде в найближчі пару років) має товщину затвора менше 6 нм - що наближається до того, що їх називають «моношаром» - єдиним шаром атомів.
Це дуже складна область, і кількість шкоди, яку може спричинити подія ОСР, пристрій важко передбачити через величезну кількість змінних, включаючи швидкість розряду (скільки опору між зарядом і землею), кількість шляхів до ґрунту через пристрій, вологість і температуру навколишнього середовища та багато іншого. Усі ці змінні можуть бути підключені до різних рівнянь, що моделюють наслідки, але вони ще не дуже точні при прогнозуванні фактичної шкоди, але краще при обрамленні "можливого" збитку від події.
У багатьох випадках - і це дуже галузеве (думаю, медичне чи аерокосмічне), катастрофічний збій, що спонукає до події ОСР, є набагато кращим результатом, ніж подія ОСР, яка проходить непомітно через виробництво та тестування, але натомість створює дуже незначний дефект, або можливо, трохи погіршує наявний невиявлений латентний дефект, який в обох сценаріях може погіршитися з часом через додаткові «незначні» події ОСР або просто регулярне використання, в кінцевому рахунку призводить до катастрофічної та передчасної несправності пристрою (також дитячої смертності) у штучно скорочених часових межах, не передбачених моделями надійності (які є основою для графіків обслуговування / заміни). Через цю небезпеку і легко думати про жахливі ситуації - мікропроцесор кардіостимулятора,
Зараз у споживача, який не працює або не знає багато про виробництво електроніки, це може здатися не проблемою - до моменту, коли більшість електроніки буде розфасовано на продаж, існують численні гарантії, що запобігають більшості пошкоджень ОУР - чутливі компоненти є фізично недоступними і доступні «зручніші» шляхи до землі (наприклад, корпус комп'ютера прив’язаний до землі - розрядження ESD в нього майже напевно не пошкодить процесор всередині корпусу, а натомість пройде шлях низького опору до землі через джерело живлення та живлення на стіні) або, можливо, не можливі розумні шляхи перенесення струму - багато мобільних телефонів мають непровідні зовнішні приміщення та мають лише заземлений шлях під час зарядки.
Для запису я повинен проходити навчання ОУР кожні три місяці, щоб я міг просто продовжувати. Але я думаю, що цього має бути достатньо, щоб відповісти на ваше запитання. Я вважаю, що все в цьому є точним, але настійно рекомендую прочитати його безпосередньо, щоб краще ознайомитися з явищами, якщо я назавжди не знищив вашу цікавість.
Одна річ, яку люди вважають протизаконною, - це те, що сумки, в яких ви часто бачите електроніку, що зберігаються та постачаються, - антистатичні сумки - також є провідними. Антистатичний означає, що матеріал не буде збирати будь-якого значущого заряду від взаємодії з іншими матеріалами, але в світі ESD не менш важливо, щоб, наскільки це можливо, все було однаковим «заземленим» напрямком напруги, тому робочі поверхні (килимки ESD ), сумки ОУР та інші матеріали, як правило, тримаються прив’язаними до загального заземлення (або просто не маючи між собою ізоляційного матеріалу), або більш чітко, проводячи шляхи низького опору до землі між усіма робочими лавками, роз'ємами для зап'ястя працівників смуги, підлога та деяке обладнання. Тут є проблеми безпеки - якщо ви працюєте навколо вибухівки та електроніки, Ваша зап'ястка може бути прив’язана безпосередньо до землі, а не за допомогою резистора 1 Мом. Якщо ви працюєте навколо дуже високої напруги, ви взагалі не заземлитесь.
Ще одна цитата щодо витрат на ОЗР від Cisco - яка може бути навіть трохи консервативною, оскільки побічний збиток від пошкоджень на місцях для Cisco, як правило, не призводить до втрати життя, що може збільшити 100-кратне посилання на порядок:
Це дивовижно, коли ви дивитеся на вартість, пов’язану з пошкодженими ОУР компонентами. Витрати, пов'язані з відмовою, залежать від того, коли була виявлена шкода. Підраховано, що якщо шкода буде виявлена:
- Під час складання вартість у 1 рази перевищує вартість складання та праці.
- Під час тесту вартість у 10 разів перевищує вартість складання та праці.
- На сайті замовника вартість у 100 разів перевищує вартість монтажу та праці