¿Qué tan grande es la amenaza de ESD, de manera cuantificable? [cerrado]

La EDS es uno de esos problemas en los que es difícil probar y en realidad es la causa del fracaso en muchas ocasiones; rara vez se devolverá un dispositivo a un fabricante para un análisis exhaustivo de fallas.

Dicho esto, he visto fallas de ESD, principalmente en situaciones secas; a medida que el voltaje de ruptura del aire se reduce con la humedad, un golpe dado tendrá una menor probabilidad de dañar un dispositivo, y esta es la razón por la que se recomienda una humedad relativa del 40% como un paso de mitigación para que la fabricación / retrabajo minimice los problemas de ESD. p>

El mayor problema es que la ESD puede causar fallas latentes debido a una pieza dañada durante la fabricación, pero no lo suficiente como para fallar en las pruebas. Sin embargo, puede haber suficiente daño como para causar una falla temprana en la vida.

He visto muchas unidades devueltas donde la única conclusión lógica fue el daño por ESD en algún momento.

Otro problema es el tamaño de las características; cuando comencé a hacer electrónica por dinero (1970), los tamaños de las características podían soportar la mayoría de los eventos de ESD; No teníamos equipo de laboratorio especial en ese momento, como recuerdo.

Con los tamaños de las funciones actuales al menos 100 veces más pequeños que a principios de los 90, la posibilidad de daños por ESD aumenta dramáticamente.

Incluso los diodos de protección ESD no son realmente muy fuertes; Unos pocos mA suelen ser suficientes para destruirlos, pero el fallo suele ser un circuito abierto e indetectable; el dispositivo ahora tiene un mayor riesgo de daños.

En resumen, la EDS puede causar fallas en los dispositivos, pero con todas las variables involucradas, solo podemos tomar precauciones basadas en la posibilidad de fallas en los dispositivos.

Tengo tu edad y trabajo (aunque solo recientemente) en el campo del diseño electrónico. Sin embargo, creo que no puedo darte lo que llamas una experiencia cuasiquantificable en lugar de compartir algunas observaciones y razonamientos.

De acuerdo con mi experiencia, yo tampoco presencié dispositivos electrónicos dañados por ESD. Sin embargo ...

• esto no significa necesariamente que la protección contra ESD esté sobrevalorada . El hecho es que la mayoría de los componentes y dispositivos electrónicos están diseñados teniendo en cuenta la protección ESD. Pueden resistir a la ESD a un cierto nivel, lo que significa que podría ser que el nivel promedio de ESD en la vida diaria esté bien cuidado.

• Es posible que se produzca algún tipo de desgaste por ESD , es decir, los altos voltajes en huelgas repetidas pueden muy bien y progresivamente causar daños permanentes a largo plazo. Un diodo lo destruye, ¿verdad? Sin embargo, uno tendría que analizar las capas de silicio de chips decapados bajo un microscopio. No tengo idea de si eso se ha hecho.

• La cuantificación de la ESD es tediosa porque hay muchas circunstancias en las que las "cosas" se frotan entre sí y generan cargas, y mucho menos cuántos materiales, condiciones de humedad ... La industria solo puede proporcionar un entorno de prueba bien controlado que al menos coincida con las condiciones reales observadas y conocidas.

En cuanto a sus estudiantes, que parece que aún no han observado los daños causados a sus tablas, la precaución indica que no hay razón suficiente para sospechar que no sucedió nada. Puede haber daños al acecho, aún así, pero no se observan si ocurrió en partes no utilizadas de su hardware o si sus tableros se están degradando lentamente, por ejemplo. En este caso solo el tiempo lo dirá.

Por la respuesta a la que está vinculado, es obvio que la humedad juega un papel muy importante en la reducción de los cargos acumulados, por ejemplo. El sentido común es utilizar al menos la protección contra ESD mientras se transportan dispositivos electrónicos sin protección. Si los daños no parecen ser reglas de precaución observables, aún.

En cuanto a los daños de ESD, me gusta este video de demostración de un youtuber llamado Kevin Darrah. Se las arregla para destruir un ATmega328 simplemente frotando sus pies contra la alfombra y tocando un alfiler del chip. Pero el chip termina destruido. Es interesante cómo los daños parecen acumularse hasta el punto en que el chip se termina definitivamente.

EDIT : en otro video , también logra destruir el canal N Transistores MOSFET haciendo el mismo ejercicio. También demuestra una protección básica y lo intenta.

Eso, en mi humilde opinión, es suficiente para tratar la EDS con seriedad. ¿Tal vez hacer algunos experimentos con sus estudiantes?

Esa es una pregunta interesante ...

Algunos estudiantes graduados pueden haber realizado un análisis estadístico para determinar las tasas reales de fallas de los dispositivos debido a la descarga estática, aunque dudo que esas cifras sean precisas. Rara vez se analiza por qué un dispositivo falló, excepto en circunstancias en las que un dispositivo en particular falla con la frecuencia suficiente para garantizar el estudio, ya sea por parte del ensamblador o por el fabricante del dispositivo. Además, en realidad, una gran cantidad de fallas de dispositivos se atribuyen a ESD, simplemente porque no se puede encontrar ninguna otra razón. Si ha estudiado la vida útil de los componentes, sabrá acerca de la curva bath-tub . Es prácticamente imposible saber cuándo un dispositivo simplemente no funcionará si era ESD o solo una parte débil. Necesitaría abrirlo y mirarlo bajo un microscopio para detectar daños por ESD. Incluso si viera alguno, nunca podría estar seguro de cuándo o dónde se dañó realmente.

Sin embargo, ese no es el punto. Se trata del costo.

Sabemos que la ESD puede matar a los semiconductores.

  

la cantidad de hardware que se tira en el contenedor de basura de la planta debido a ESD

En realidad, muy pocas tablas se destruyen durante el montaje. En su lugar, se hacen intentos de depurar y repararlos. Esto agrega un costo significativo a todo el proceso de ensamblaje.

Otras partes pueden dañarse, pero no lo suficiente como para fallar hasta después de su envío. El reemplazo de campo es extremadamente costoso, tanto en dólares como en reputación.

Para minimizar esos costos, es prudente hacer todo lo posible para garantizar que la menor cantidad posible de tableros termine en la sección de depuración. Eso incluye asegurarse de que todas las piezas se manejen adecuadamente durante el proceso de ensamblaje. Eso, por supuesto, incluye minimizar la posibilidad de daños debidos a ESD.

Las inversiones requeridas para manejar adecuadamente la ESD son bastante grandes, sin embargo, generalmente son un costo de una sola vez que, al agregarse durante los años de ensamblaje, ofrece un importante retorno de la inversión.

Eso significa, en última instancia, que realmente no importa cuán frecuentes hayan sido los fallos, uno es demasiado.

He realizado la capacitación teórica para convertirme en un ingeniero de mantenimiento de aviónica, y aunque no tengo mucha experiencia práctica, puedo decir esto:

Es una amenaza lo suficientemente grande como para que las aerolíneas se arriesguen a que un avión se caiga del cielo en serio. No estoy seguro de que haya habido incidentes de seguridad reales que hayan sido atribuidos a ESD, pero las aerolíneas y los reguladores de la aviación no están asumiendo el riesgo.