Sekalaiset

Mikä on sähköstaattinen purkaus: ESD-perusteet

Mikä on sähköstaattinen purkaus: ESD-perusteet


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Sähköstaattinen purkaus tai ESD on tosiasia jokapäiväisessä elämässä, ja se on erityisen tärkeää elektroniikkateollisuudessa nykyään.

Vuosia sitten, kun termionisia venttiilejä / tyhjiöputkia käytettiin, se ei ollut ongelma, ja jopa transistoreiden käyttöönoton yhteydessä harvat pitivät sitä ongelmana. Kuitenkin, kun MOSFET-laitteita otettiin käyttöön, niiden vikaantumisaste nousi, ongelmaa tutkittiin ja todettiin, että staattinen kertyminen riitti aiheuttamaan laitteen oksidikerroksen vikaantumisen.

Siitä lähtien tietoisuus ESD: stä on noussut huomattavasti, koska sen on osoitettu vaikuttavan moniin laitteisiin. Itse asiassa monet valmistajat pitävät nykyään kaikkia komponentteja staattisesti herkkiä, ei vain MOS-laitteita, jotka ovat alttiimpia vaurioille.

ESD: lle kiinnitetyn merkityksen seurauksena elektroniikkalaitteiden valmistajat käyttävät tuhansia puntia varmistaakseen, että heidän työpaikkansa on suojattu staattisilta vaikutuksilta. Ne varmistavat, että heidän valmistamillaan tuotteilla ei ole suuria vikoja valmistustestin aikana, ja ne pystyvät osoittamaan korkean luotettavuuden pitkällä aikavälillä.

Mikä on ESD?

Staattinen on yksinkertaisesti varauksen muodostuminen kahden pinnan välille. Se syntyy, kun pinnat hankautuvat yhteen ja tästä seuraa ylimääräinen elektronien määrä toisella pinnalla ja puute toisella.

Pintoja, joille varaus muodostuu, voidaan pitää kondensaattoreina. Lataus pysyy paikallaan, ellei sillä ole polkua, jonka läpi se voi virrata. Koska usein ei ole todellista polkua, jonka kautta varaus voi virrata, syntyvä jännite voi pysyä paikallaan jonkin aikaa, ja tästä syntyy termi "staattinen sähkö".

Kun johtotie kuitenkin on olemassa, virta virtaa ja varaus pienenee. Purkautumiseen liittyy aikavakio. Suuri vastus tarkoittaa, että pienempi virta virtaa pidempään. Pieni vastus aiheuttaa paljon nopeamman purkauksen.

Luonnollisesti syntyvät jännite- ja virtatasot riippuvat monista tekijöistä. Henkilön koko, aktiivisuustaso, esine, jota vastaan ​​päästöt tehdään, ja tietysti ilman kosteus. Näillä kaikilla on selvä vaikutus, joten on melkein mahdotonta ennustaa tapahtuvien päästöjen tarkkaa kokoa.

Kuitenkin yksi tärkeimmistä tekijöistä, jotka vaikuttavat tuotettuihin jännitteisiin, on materiaalityypit, joita hierotaan yhteen. On havaittu, että eri materiaalit antavat erilaiset jännitteet. Tuotettu jännite riippuu kahden materiaalin sijainnista sarjassa, joka tunnetaan nimellä tribo-sähköinen sarja.

Tribo-sähköinen sarja

Mitä kauempana toisistaan ​​ne ovat sarjassa, sitä suurempi on jännite. Sarjan yläpuolella oleva saa positiivisen varauksen ja alempi negatiivisen varauksen. Tarkasteltaessa alla olevaa tribo-electric-sarjaluetteloa voidaan nähdä, että hiusten kampaaminen muovikammella aiheuttaa positiivisen varauksen hiuksille ja kampa tulee latautumaan negatiivisesti.

Tribo-sähköinen sarja

Positiivinen lataus
Iho
Hiukset
Villa
Silkki
Paperi
Puuvilla
Puu
Kumi
Rayon
Polyesteri
Polyeteeni
Pvc
Teflon
Negatiivinen varaus

Maksuja voidaan rakentaa monella tapaa. Jopa maton poikki käveleminen voi aiheuttaa erittäin suuria jännitteitä. Tyypillisesti tämä voi johtaa 10 kV: n potentiaaliin. Pahoissa tapauksissa se voi jopa johtaa potentiaaliin, joka on kolminkertainen tähän arvoon. Jopa vinyylilattian yli käveleminen voi johtaa noin 5 kV: n potentiaalien syntymiseen. Itse asiassa mikä tahansa liike, jossa pinnat hankautuvat yhteen, johtaa staattisen sähkön muodostumiseen. Joku, joka työskentelee penkillä elektronisia komponentteja käyttäen, voisi helposti tuottaa 500 V: n tai sitä suuremman staattisen potentiaalin.


Käytännön esimerkkejä ESD: stä

Yksi yleisimmin näkyvistä esimerkeistä latauksen muodostumiselle on kävelemällä huoneen poikki. Jopa tämä arjen tapahtuma voi tuottaa yllättävän korkeita jännitteitä. Todelliset jännitteet vaihtelevat huomattavasti useista tekijöistä riippuen, mutta ongelman laajuuden havainnollistamiseksi voidaan antaa arvioita.

Seuraavassa taulukossa on kuvattu useita esimerkkejä ongelman laajuuden havainnollistamiseksi:


Todennäköiset jokapäiväisten toimien aiheuttamat ESD-jännitteet
Latauksen syntymisen syyTodennäköisesti syntyvä jännite (kV) *
Kävely maton poikki30
Poimitaan polyeteenipussi20
Kävely vinyylilaatatulla pinnalla15
Työskentely penkillä5

* Nämä ovat likimääräisiä lukuja, ja niiden suhteellisen kosteuden oletetaan olevan jopa 25%. Kosteuden noustessa nämä tasot laskevat: kun kosteus on noin 75%, staattiset tasot voivat laskea kertoimella erittäin noin 25 tai enemmän. Kaikki nämä luvut ovat hyvin likimääräisiä, koska ne ovat hyvin riippuvaisia ​​erityisolosuhteista, mutta ne antavat suuruusluokan oppaan odotettavissa oleville ESD-tasoille.

Vaikka ESD: n tulokset näyttävät olevan erittäin korkeita, ne kulkevat yleensä huomaamatta. Pienin tuntuva sähköstaattinen purkaus on noin 5 kV, ja silloinkin tämä purkautumisen suuruus voi tuntua vain toisinaan. Syynä on, että vaikka tuloksena olevat huippuvirrat saattavat olla hyvin korkeita, ne kestävät vain hyvin lyhyen aikaa, eikä keho havaitse niitä, koska niiden takana oleva varaus on suhteellisen pieni. Tämän suuruisilla jännitteillä sähkö- tai sähkölaitteista, joissa enemmän virtaa voidaan tuottaa ja paljon pidempään, on paljon suurempi vaikutus ja ne voivat olla erittäin vaarallisia.


Staattinen siirto

Staattisia varauksia voidaan siirtää puolijohdelaitteille useilla tavoilla, mikä aiheuttaa ESD-vaurioita. Ilmeisin on, kun heitä koskettaa esine, joka on ladattu ja johtava. Ilmeisin esimerkki tästä voi tapahtua, kun puolijohde on työpöydällä ja joku kävelee lattian poikki rakentamalla varauksen ja nostaa sen sitten.

Varautunut sormi välittää puolijohteelle staattisen varauksen erittäin nopeasti vahingoittumisen mahdollisuudella. Työkalut voivat olla vieläkin haitallisempia. Metalliruuvimeisselit ovat vieläkin johtavampia ja antavat varauksen vielä nopeammin, mikä johtaa korkeampaan huippuvirtaan.

Komponenttien koskettaminen ei kuitenkaan ole välttämätöntä niiden vahingoittamiseksi. Muovikuppien kaltaisilla esineillä on erittäin suuri varaus, ja yhden tällaisen asettaminen lähelle mikropiiriä voi "indusoida" mikropiiriin vastakkaisen varauksen. Tämäkin voi vahingoittaa puolijohdelaitetta. Tekokuidusta tehdyt siteet ovat myös ESD-vaara, koska ne voivat ladata ja ripustua helposti herkkien elektronisten laitteiden lähellä.

ESD-vikamekanismit

On olemassa useita tapoja, joilla ESD voi vahingoittaa puolijohdekomponentteja. Ilmeisimmät tulokset erittäin korkeasta staattisesta jännitteestä, mikä johtaa korkeisiin huippuvirtoihin, jotka voivat aiheuttaa paikallisen palamisen. Vaikka virta kulkee hyvin lyhyen ajan, integroitujen piirien minuuttitoimintojen koot tarkoittavat, että vahinko aiheutuu erittäin helposti. Itse sirun toisiinsa kytketyt johdot tai alueet voidaan sulattaa suurella huippuvirralla.

Toinen tapa, jolla vaurioita voi esiintyä ESD: n seurauksena, on, kun korkea jännitetaso saa aikaan rikkoutumisen itse laitteen komponentissa. Se voi hajottaa laitteen oksidikerroksen, jolloin laite ei toimi. Joissakin IC: ssä mitat ovat paljon pienemmät kuin mikronia, ei ole tuskin yllättävää, että jopa suhteellisen matalat jännitteet voivat aiheuttaa rikkoutumisen.

Vaikka ESD: n aiheuttamat vahingot voivat välittömästi tuhota laitteet, niillä on myös mahdollisuus luoda piileviä vikoja. Tämä johtuu siitä, että ESD ei tuhoa laitetta kokonaan, mutta aiheutetut vahingot vain heikentävät sitä, jolloin se on vaarassa epäonnistua myöhemmin elämässään. Näitä piileviä vikoja ei yleensä voida havaita. Tuloksena on, että luotettavuuden yleinen taso on huomattavasti heikentynyt tai (enemmän analogisten laitteiden tapauksessa) suorituskyky voi heikentyä. ESD: n aiheuttamat piilevät viat voivat olla erittäin kalliita, koska korjaus tuotteen ollessa käytössä on paljon kalliimpaa kuin tehtaalla epäonnistuneen tuotteen korjaaminen. Syynä tähän on se, että korjausteknikon on yleensä korjattava esine paikan päällä tai se on toimitettava korjaamoon.

Latentteja vikoja voi aiheutua, kun yhteenliittäminen on osittain sulatettu ESD: n kautta. Staattinen purkaus on usein tuhonnut osan johtimesta, jolloin se on myöhemmin haavoittuva. Toinen tapa sirujen vaurioitumiseksi on, kun vaurioista johtuva materiaali levitetään puolijohteen pinnan yli, mikä voi johtaa vaihtoehtoisiin johtoreitteihin.

Sen seurauksena, että komponentit voivat helposti vahingoittua ESD: llä, useimmat valmistajat käsittelevät kaikkia puolijohteita staattisina herkkiä laitteina, ja tämän lisäksi monet käsittelevät kaikkia laitteita, mukaan lukien passiiviset komponentit, kuten kondensaattorit ja vastukset, myös staattisina herkkinä. Tätä tarkasteltaessa on muistettava, että useimmissa massatuotetuissa laitteissa käytetään nykyään pinta-asennuskomponentteja, joiden mitat ovat paljon pienemmät kuin perinteiset komponentit, mikä tekee niistä paljon alttiimpia ESD-vaurioille.


Katso video: Xbox 360 emolevyn uudelleen juottaminen reflow (Heinäkuu 2022).


Kommentit:

  1. Arakora

    Ainakin pari ymmärtäväistä henkilöä löytyi

  2. Eagon

    Well done, what a necessary phrase ..., the excellent idea



Kirjoittaa viestin