Jag tycker fortfarande att jag empiriskt har bevisat att ESD-problematiken är överdriven.
Sen att folk som du har mycket mer djuplodande insikt i problemet ändrar faktiskt inte fakta.
Hårt uttryckt står där att du har ingen aning om vad ESD är och du uppgraderar den okunskapen till fakta. Det är lätt överdriven och gudomlig tro på din egen förträfflighet och bristande kunskap om vad som är fakta i sammanhanget.
Tyckande kan du aldrig upphöja till fakta, i synnerhet inte när det gäller enkel ellära.
ESD är inte mycket märkligare än att mäta ström och spänning i andra sammanhang. Det som ställer till det lite är att den typ av ESD som vi vanligen menar ger inga för ögat synliga skador utanpå kretsen och mätinstrumenten som kan mäta källan till ESD är inte så vanliga bland hobbyister. ESD-källor omger oss ständigt i vardagen så vi noterar inte dessa eller de fenomen som vi faktiskt kan märka på samma sätt som om vi sätter fingrarna i ett 240-Volt uttag men det är i grunden samma sak.
DC fält-spännings-mätare för att mäta ESD-spänningar kan man bygga själv, jag har gjort det och det är relativt enkelt.
Lite knepigare att mäta resulterande urladdnings-strömmar eftersom de är små och inte helt förutsägbara i vardags-situationer men det som är av intresse är att oavsett hur liten strömmen är, det finns ingen minsta ström som är ofarlig, som inte kommer skada en IC-krets, om energi-pulsen tillåts urladda i kretsen. Det finns däremot ett antal standarder för hur den typiska ESD ström och spänningspulsen uppträder, där man bl.a skiljer på människa och maskin-orsakad urladdning pga skillnader i impedans.
Att det kan spraka så du upplever det påtagligt när du kliver ur bil med syntet-säte eller kammar dej med nylonkam borde inte vara något nytt.
Eftersom du kan känna resulterande urladdning som obehaglig handlar det om rätt höga pulsenergier som blir katastrof om du skickar strömmen genom en ledare som är några atomer tjock alternativt joniserar lagret mellan två ledare vilket skapar en kortvarig men kraftig mini-explosion.
Allmänt säjer man att man känner en aldrig så liten urladdning sett till strömmen om spännings-skillnaden överstiger 4000 Volt.
Oavsett hur liten ESD-urladdningen är, även om den drabbar mitt på ett ytan av ett PCB så uppstår en skada som är högst påtaglig och som syns i mikroskop. Det finns ingen urladdning med någon minsta nivå som inte ger skada.
Problemet blir akut när när skadan är i samma storleksordning som ledaren.
Antag en logisk krets med skyddade ingångar. Den är relativt skyddad när den är inlödd på PCB med samtliga ben anslutna till något med jordreferens.
Om nu samma krets bara är delvis ansluten, t.ex. vid pågående inlödning och du vidrör ett av de andra benen, kommer du att utjämna din egen kropps potential till kretskortsjordens nivå. Det sker genom urladdning. Hur stor skadan blir i kretsen beror på om det uppstår strömträngning eller överbryggning mellan närliggande ledare och vilka ben som var inlödda. Med lite tur är just de benen inlödda till jord som behövs för att ge inbyggda förbilednings-dioder funktion men om inte har du en säker skada. Samma fenomen inträffar även med kretsar som ligger lösa på en arbetsbänk.
Det handlar inte om kanske eller något empiriskt utan skada blir det med 100% säkerhet, vilket efteråt kan ses i mikroskop, finns inget att förneka eller bluddra om. Om skadan omedelbart eller på sikt sätter ner prestanda eller får kretsen att upphöra fungera är däremot från fall till fall.
Är det en krets med tjocka ledningar har det kanske mindre betydelse om man skjutit bort några atomers tjocklek av ledararean men kan bli kritiskt vad gäller strömtålighet och isolation gentemot övriga ledare pga av den kemiska reaktionen som skapas.
För att skada alls ska ske på en TTL-krets måste en mätbar ström färdas genom kretsen på ett sätt som kretsen inte är avsedd för. Vid mätningar kan man då konstatera att man måste upp i typiskt 100 Volt för att registrera någon ström. Strömmen är lika viktig som spänningen för att det ska bli någon effekt, men eftersom spänningen är hög räcker en förhållandevis liten ström för att skada en intern ledare och sker jonisering, aldrig så liten, så är det liktydigt med atom-vandring mellan ledare, vilket är en skada som kommer fortsätta en längre tid.
Relativa spännings-skillnader kan man grovt uppskatta utan instrument, när du upplever att en ballong som hålls nära en arm får håret att resa sej så är det spänningsskillnader på 5kV eller mer. Sitta på en normal skrivbordsstol utan syntetklädet brukar typiskt ligga på 600 Volt och uppåt. Redan vid 1kV kan man märka att små folie-bitar kan lyftas "magnetiskt" någon mm från ett skrivbord mha av en tråd som man håller i.
Är man uppladdad uppåt 10000 Volt eller mer kan förpacknings-frigolit ge motsvarande effekt.
Är du mycket kraftigt uppladdad kan vanligt skrivpapper vilja klistra fast sej i handen trots att du försöker släppa. Det är då i storleksordningen 30kV och uppåt. Urladdningar till jordat föremål upplevs av många som obehagligt från 40kV och urladdningsgnistan kan då med lite tur både ses och höras.
Vid 40kV kan man direkt-döda en TTL-krets trots att den är inlödd. Beröring av utsidan av kapseln med ett finger räcker, eftersom urladdningen kan gå rätt in i chippet utan att gå via skyddade ingångar och även om urladdningen går via skyddade ingångar är det kraftigare förlopp än vad skydds-dioderna klarar.
Allt ovan är lätt att mäta och verifiera och är så gjort många gånger.
Statistik är svårare men det uppskattas att ca 20% av all konsument-elektronik för eller senare får bristande funktion pga ESD-skador och hälften av dessa skador uppstod vid sammansättningen.
Lite spridda bilder från nätet:
esd1.png
ESD01.jpg
ESD0.jpg
HBM_damage.jpg
ESD_clamping.png
Om problemet med ESD var överdrivet så skulle man aldrig bry sej om att skydda ingångar med som i detta fallet fyra dioder.
Det står en del om detta i den första lilla PDF-skriften jag bifogade länk till tidigare i denna tråden.
EASD-stress.gif
ESD_cor.jpg
ESD_ww.jpg
Detta var alla skador som uppstår av mindre kraftig ESD. Vid kraftigare ESD kan det bli mini-smällar som förångar metalledare på ett större utrymme och direkt-dödar kapseln, men det är mer sällsynt och skadan är vid produktion inte lika stor eftersom felet ger sej tillkänna innan det når marknaden.
Ska man producera medicin-elektronik, t.ex. pacemakers eller kritisk elektronik för flyg-industrin krävs särskilda produktionsmetoder för att minimera problem typ ESD. Det är komplicerade och dyra processer men det är inte heller kul när sådan elektronik börjar ge falska mätvärden. Du får tipsa dom att de inte behöver bry sej, du har ju dina empiriska fakta att visa.