Ist mein Boden nicht anders als der Fabrikboden?

Mein Verständnis ist, dass ESD-Sicherheitsgegenstände (Matten, Handgelenkbänder, speziell gekennzeichnete Lötkolben) so konzipiert sind, dass sie alles, was eine Komponente berühren kann, auf das gleiche elektrische Potenzial bringen – Masse.

Aber es scheint unvernünftig zu erwarten, dass zwischen meinem Schreibtisch und der Fabrik, in der meine Komponenten hergestellt wurden, keine Spannung anliegt. Schließlich liegt die Fabrik wahrscheinlich auf der anderen Seite der Welt, und die Widerstände zwischen hier und dort sind groß.

Angenommen, eine Komponente wird sorgfältig verpackt und in einer dieser kleinen ESD-sicheren Tüten an mich verschickt. Bevor ich die Tüte öffne, erde ich mich und meinen Arbeitsplatz sorgfältig. Trotzdem wird das Bauteil zerstört, sobald ich es berühre, weil der Boden, an dem ich mich festgebunden habe, sich stark von dem Boden unterscheidet, an dem das Bauteil bei seiner Herstellung befestigt war.

Welche Vorkehrungen werden dagegen getroffen? Ist das nur etwas, das theoretisch passieren kann, aber in der Praxis kein Problem darstellt?

Die Erdung ist im Grunde überall gleich, außer wie direkt nach einem Blitzeinschlag ...
Ihr Bauteil wurde werkseitig gelöst, schwebt also relativ dazu. Sobald es mit deinem Grund verbunden ist, ist es in Bezug auf dich geerdet. Spannung ist relativ.
@WesleyLee Offensichtlich. Aber vermutlich bleibt die Komponente, während sie schwebt, auf dem Potential, das sie hatte, als sie das letzte Mal mit etwas verbunden war. Der Unterschied zwischen diesem Potential und meinem Potential ist die schädliche Spannung, von der ich spreche.
@Maxpm Aber diese Spannung soll nicht schädlich sein, solange das Gerät nicht in irgendeiner Weise aufgeladen, dh auf ein deutlich anderes Potential als das ursprüngliche (oder meins) gebracht wurde.
@Maxpm Ich denke, das Element, das Sie vermissen, ist, dass ESD-Taschen nicht isolieren, in unterschiedlichem Maße leiten und so konzipiert sind, dass sie sich ableiten und den Aufbau statischer Ladung verhindern. Die Komponente berührt den Beutel, sodass sie auf demselben Potenzial liegen. Wenn Sie beim Berühren des Beutels ein anderes Potenzial haben, leitet der Beutel die Ladung harmlos ab. en.wikipedia.org/wiki/Antistatic_bag
@Maxpm, "Während die Komponente schwebt, bleibt sie auf dem Potenzial, das sie beim letzten Mal, als sie mit etwas verbunden war, belassen hat." ist eine sehr schlechte Annahme. Während es schwebt, wird es wahrscheinlich eine beträchtliche Ladung aufnehmen, nur weil ein paar Elektronen im Wind auf das Teil geblasen oder von ihm weggeblasen werden.
Ich denke, es kommt darauf an, auf welchem ​​Planeten du bist?
Solange Sie den (leitenden Teil des) Beutels vor dem Bauteil berühren, während das Bauteil auch den (leitenden Teil des) Beutels berührt, sind Sie normalerweise in Ordnung. Die akzeptierte Antwort hat die lange Version derselben Sache.
@vicatcu, außer in Situationen, in denen die Frage "für welche Definitionen von Basic" vorgeschlagen wird
Wenn Sie von einem seriösen Lieferanten kaufen, enthalten diese eine kleine Tüte mit lokaler Erde, auf der Sie stehen müssen, während Sie die Komponenten handhaben.

Antworten (5)

Bauteile werden dadurch beschädigt, dass zwei oder mehr ihrer Pins eine ausreichend große Potentialdifferenz aufweisen. Wenn die Komponente ein leitfähiges Gehäuse oder Pad hat, dann zählt das auch als „Pin“.

Es ist möglich, sie zu brechen, indem versucht wird, sie über einen empfindlichen Stift auf ein neues Potential aufzuladen, während die Spannung der anderen Stifte durch Kapazität gegen Masse mehr oder weniger konstant gehalten wird. Dies kann die Situation sein, in der Sie, möglicherweise auf 15 kV in Bezug auf Masse aufgeladen, eine Komponente aufnehmen, die sich auf Massepotential befindet, beispielsweise durch die Gate-Leitung.

Leitende Verpackung schließt alle Stifte kurz. Was Sie tun, ist, den leitfähigen Beutel zuerst auf Ihr Potenzial zu bringen . Ein etwaiger Ladestrom, der in das Bauteil fließen muss, geht über alle Pins und beschädigt das Bauteil somit nicht.

Angenommen, ein isolierter Karton mit Komponenten in leitfähigen Beuteln, die auf 100 kV aufgeladen sind, kommt an Ihrem Arbeitsplatz an. Sie und die Workstation sind geerdet. Sie öffnen den Karton und sobald Sie einen Komponentenbeutel berühren, fließt ein Strom zwischen Ihnen und dem Beutel, um ihn auf Erdpotential zu entladen. In der Zwischenzeit hat der Beutel alle Komponentenstifte auf dem gleichen Potential gehalten, sodass keine schädliche Spannung über die Komponente angelegt wird. Jetzt haben Sie und die Komponente das gleiche Potenzial, Sie können sich öffnen und berühren.

Warum hat die Komponente 100 kV erreicht? Das andere Werksgelände ist doch nicht so anders als deins? Nein, aber das letzte Stück der Reise könnte von einem Typen mit Nylonschuhen getragen worden sein. Wenn die Sachen richtig verpackt sind, spielt es keine Rolle, ob Zwischenstationen der Reise sie auf einen möglichen Weg vom Boden führen.

Es fällt mir auf, dass manchmal die leitfähige Verpackung die Stifte kurzschließt. Wenn sie alle in einen statisch dissipativen Schaumstoffblock eingebettet wären, können wir natürlich erwarten, dass sie sich alle ungefähr im Einklang bewegen. Betrachten Sie jedoch den Fall einer Festplatte, die in eine antistatische Tasche gewickelt ist. Seine Stifte berühren wahrscheinlich nicht die Tasche. In solchen Fällen würde ich davon ausgehen, dass etwas mehr Design berücksichtigt werden muss.
@CortAmmon Ja, um Komplikationen gering zu halten, bin ich absichtlich nicht auf den Faraday-Abschirmeffekt des leitfähigen Gehäuses eingegangen, das im Inneren ein Nullfeld aufrechterhält. Die Stifte müssen es also nicht berühren.
Mir scheint, dass diese Antwort bestenfalls nur teilweise richtig ist. Bei einem typischen IC sind nicht alle Teile des Chips direkt mit den Pins verbunden. Selbst wenn Sie alle Pins gleichzeitig erden, gibt es einen Übergangsstrom zwischen den Punkten, an denen die Pins verbunden sind, und dem Rest des Chips. Wahrscheinlich nicht (fast) so viel wie Sie hätten, wenn Sie nur einen Pin geerdet und die anderen durch den Chip entladen hätten, aber immer noch einige. AFAICT, der wahre Grund, warum antistatische Beutel funktionieren, wird in der Antwort von The Photon angegeben: Sie haben einen ausreichend hohen Widerstand, um die Entladung auf eine sichere Rate zu verlangsamen.
Bauteile werden auch beschädigt, wenn das Gehäuse ein anderes Potential hat als die Stifte (oder andere Teile). Das Kurzschließen der Stifte schützt nicht vor statischen Schäden – eine tödliche Lektion, die man beim Umgang mit Feststoffraketenmotoren gelernt hat.
Außerdem wird alles, was kapazitiv durch das Komponentengehäuse gekoppelt ist, wahrscheinlich durch eine wirklich niederohmige Erdung der Stifte verschlimmert ...

Hoffentlich sind Ihre Teile in einer ESD-ableitenden Schale oder Tasche verpackt. Wenn Sie sie dann in Ihrem Labor auf Ihre ESD-Matte legen, kann jede Ladung, die sich darauf aufgebaut hat, durch die Verpackung und die Matte abfließen. Sie entladen sich nicht schnell genug, um die Komponenten zu beschädigen, da sowohl der Beutel als auch die Matte einen erheblichen Widerstand haben (1 Megaohm gegen Masse ist für ESD-Matten und Handgelenkbänder üblich).

Statisch empfindliche Teile sollten niemals in dissipativen Beuteln oder Schalen versandt werden, da diese nichts dazu beitragen, die Beschädigung der Teile durch einen statischen Schock zu verhindern. Auch durch dissaptive Materialien hindurch können die Teile noch durch einen statischen Schlag zerstört werden. Alle Teile sollten in antistatischen Materialien versendet werden.

Mein Verständnis ist, dass ESD-Sicherheitsdinge so konzipiert sind, dass sie alles, was eine Komponente berühren kann, auf die gleiche elektrische potentielle Energie bringen

Da hast du recht.

Boden.

Und hier liegen Sie falsch. Es gibt keinen „allgemeinen Boden“. Nicht einmal die Erde ist es. Sie wählen einfach einen Punkt eines Stromkreises aus und sagen: "Hiermit erkläre ich Sie mit der Macht, die mir von der Wissenschaft der Elektrotechnik übertragen wurde, als The Ground und alle anderen Gründe für null und nichtig." und anstelle eines Schwertes berühren Sie es mit einem ESD-Sicherheitsding. Das ist es.

Es spielt keine Rolle, ob Ihre Masse gleich oder um 1000 V anders ist als die Masse, die sie im Werk verwendet haben. Wie Sie gesagt haben, ist die ESD-sichere Ausrüstung so konzipiert, dass sie das Teil sicher (sprich: langsam) auf Ihren Boden bringt .

Eine logische Erweiterung wäre, eine Ersatzplatine zur ISS oder einem Satelliten zu schicken, wo "Boden" im Sinne dessen, worauf Sie stehen, weit entfernt und durch Vakuum getrennt ist. Im Weltraum können sich große Ladungen aufbauen , daher wird es einen erheblichen Potentialunterschied geben. In elektrischer Hinsicht gibt es kein Problem, solange Sie die beiden Erdungen richtig zusammenbringen (langsam durch einen erheblichen Widerstand und ohne einen großen Potentialunterschied über den Stromkreis zu verursachen - siehe Antwort von Neil_UK).

Grundlegende Elektrostatik: Wenn ein Beutel oder eine Metallbox oder ein anderer leitfähiger Behälter ein Objekt vollständig umgibt, ist das Potenzial dieses Objekts praktisch Null, unabhängig davon, ob es mit Erde oder einer 10-kV-Stromquelle verbunden ist. (Ich vermute, es gibt eine Ausnahme für Hochfrequenz-Wechselstrom, aber das können wir ignorieren.)

Wenn der Gegenstand in der Fabrik verpackt wird, wird die Tasche für den Transfer mit dem Fabrikboden geerdet. Zwischen dort und dort, wo Sie sich befinden, kann es mehrere tausend Volt Schwankungen geben, aber das Potential zwischen zwei beliebigen Punkten in der Tasche ist immer noch Null.

Wenn Sie die Tasche erhalten, erden Sie sie zuerst auf Ihrem Schreibtischboden und öffnen Sie sie dann. Wenn Ihre Hand hineinreicht, ist es eine Null relativ zur Schreibtischerde, weil Ihr Handgelenkband dies sicherstellt, und die Komponente befindet sich auf der Schreibtischerde, weil die Tasche (und alles darin) auch mit Ihrem Schreibtisch geerdet ist.

Dies gilt nur für Gegenstände in der Tüte/Kiste, die damit elektrisch verbunden sind. Wie @CortAmmon betont , kann das Laden / Entladen der Tasche einen potenziellen Unterschied zwischen verschiedenen Dingen in der Tasche verursachen, wenn einige Teile die Tasche berühren, andere jedoch isoliert sind. (Kein Isolator ist perfekt, aber das Aufladen zum Ausgleich kann sehr lange dauern.) Wie auch immer, deshalb gibt es leitfähige Schalen, nicht nur Taschen.
Wenn Sie einen Gegenstand in den Beutel legen, aber davon isoliert, und dann das Potenzial des verschlossenen Beutels erhöhen, wird das Potenzial des Objekts um einen ähnlichen Betrag erhöht.
Ist mein Boden nicht anders als der Fabrikboden?
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