¿No es mi terreno diferente al de la fábrica?

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Entiendo que las cosas de seguridad ESD (alfombrillas, muñequeras, soldadores especialmente marcados) están diseñadas para llevar todo lo que pueda tocar un componente a la misma energía potencial eléctrica: la tierra.

Pero parece irracional esperar que no haya voltaje entre mi escritorio y la fábrica donde se produjeron mis componentes. Después de todo, es probable que la fábrica esté al otro lado del mundo, y la resistencia entre aquí y allá es significativa.

Entonces, digamos que un componente es cuidadosamente empaquetado y enviado a mí en una de esas pequeñas bolsas a prueba de ESD. Antes de abrir la bolsa, cuidadosamente me puse a tierra a mí y a mi estación de trabajo. A pesar de esto, el componente se destruye tan pronto como lo toco porque el suelo al que me até es muy diferente del suelo al que estaba atado el componente cuando se produjo.

¿Qué precauciones se toman contra esto? ¿Es algo que puede suceder en teoría pero que no es un problema en la práctica?

Maxpm
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La tierra es básicamente la misma en todas partes, excepto justo después de un rayo ...
vicatcu
Su componente fue separado de la fábrica, por lo tanto flota en relación con él. Tan pronto como se une a su suelo, se conecta a usted. El voltaje es relativo.
Wesley Lee
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@WesleyLee Obviamente. Pero presumiblemente, mientras el componente está flotando, permanece en el potencial que se dejó la última vez que se conectó a algo. La diferencia entre ese potencial y mi potencial es el voltaje dañino del que estoy hablando.
Maxpm
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@Maxpm Creo que el elemento que falta es que las bolsas ESD no son aislantes, se están conduciendo en varios grados y están diseñadas para disiparse y evitar la acumulación de carga estática. El componente está tocando la bolsa, por lo que tienen el mismo potencial, si tiene un potencial diferente cuando toca la bolsa, la bolsa disipará la carga sin causar daño. en.wikipedia.org/wiki/Antistatic_bag
Sam
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Si compra a un proveedor acreditado, estos incluirán una pequeña bolsa de tierra local en la que debe pararse mientras manipula los componentes.
Ian Bland

Respuestas:

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Los componentes están dañados por dos o más de sus pasadores al estar en una diferencia de potencial lo suficientemente grande. Si el componente tiene una carcasa conductiva, o almohadilla, eso también cuenta como un 'pin'.

Es posible romperlos intentando cargarlos a un nuevo potencial a través de un pin sensible, mientras que el voltaje de los otros pines se mantiene más o menos constante a través de la capacitancia a tierra. Esa puede ser la situación en la que, quizás cargado a 15kV con respecto a tierra, recoja un componente que esté en potencial de tierra mediante (digamos) el cable de la puerta.

El embalaje conductivo pone en cortocircuito todos los pasadores juntos. Lo que debe hacer es llevar primero la bolsa conductora a su potencial . Cualquier corriente de carga que tenga que fluir hacia el componente lo hace a través de todos los pines, por lo que no daña el componente.

Digamos que un cartón aislado de componentes en bolsas conductoras cargadas a 100kV llega a su estación de trabajo. Usted y la estación de trabajo están castigados. Abre la caja de cartón y, tan pronto como toca una bolsa de componentes, fluye una corriente entre usted y la bolsa para descargarla al potencial de tierra. Mientras tanto, la bolsa ha mantenido todos los pines del componente con el mismo potencial, por lo que no se aplica voltaje dañino a través del componente. Ahora, usted y el componente tienen el mismo potencial, puede abrir y tocar.

¿Por qué el componente llegó a 100kV? ¿Seguramente el otro terreno de la fábrica no es tan diferente al suyo? No, pero la última parte del viaje podría haberla llevado un tipo con zapatos de nylon. Cuando las cosas están debidamente empaquetadas, no importa si las etapas intermedias del viaje lo llevan a una forma potencial diferente del suelo.

Neil_UK
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Me da la impresión de que a veces el embalaje conductivo acorta los pasadores. Si todos estuvieran incrustados en un bloque de espuma disipativa estática, obviamente podemos esperar que todos se muevan aproximadamente al unísono. Sin embargo, considere el caso de un disco duro envuelto en una bolsa antiestática. Es probable que sus alfileres no toquen la bolsa. En tales casos, asumiría que hay un poco más de diseño a considerar.
Cort Ammon - Restablece a Monica el
@CortAmmon Sí, para evitar complicaciones, deliberadamente no entré en el efecto de protección Faraday del recinto conductor, que mantiene el campo cero en el interior. Entonces los pines no necesitan tocarlo.
Neil_UK
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Me parece que esta respuesta es, en el mejor de los casos, solo parcialmente correcta. En un IC típico, no todas las partes del chip están conectadas directamente a los pines. Incluso si conecta a tierra todos los pines simultáneamente, habrá algo de corriente transitoria entre los puntos donde se conectan los pines y el resto del chip. Probablemente no (casi) tanto como lo hubiera hecho si solo conectara a tierra un pin y dejara que los demás se descargaran a través del chip, pero aún así algunos. AFAICT, la verdadera razón por la cual funcionan las bolsas antiestáticas se da en la respuesta de The Photon: tienen una resistencia lo suficientemente alta como para ralentizar la descarga a una velocidad segura.
Ilmari Karonen
Los componentes también se dañan cuando la caja tiene un potencial diferente al de los pasadores (u otras partes). El cortocircuito de los pasadores no protege contra el daño estático, una lección mortal que se aprende al manejar motores de cohetes de combustible sólido.
Brock Adams
Además, cualquier cosa acoplada capacitivamente a través de la caja del componente probablemente se verá agravada por una conexión a tierra real de baja impedancia de los pines ...
rackandboneman
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Esperemos que sus piezas estén empaquetadas en una bandeja o bolsa con disipación de ESD. Luego, cuando los coloque en su tapete ESD en su laboratorio, cualquier carga acumulada en ellos puede drenarse a través del empaque y el tapete. No se descargarán lo suficientemente rápido como para dañar los componentes porque tanto la bolsa como el tapete tienen una resistencia sustancial (1 megaohmio a tierra es común para los tapetes ESD y las muñequeras).

El fotón
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Las piezas sensibles a la estática nunca deben enviarse en bolsas o bandejas disipativas, ya que no hacen nada para evitar que una descarga estática dañe las piezas. Las partes aún pueden ser destruidas por un choque estático a través de materiales disipativos. Todas las partes deben enviarse en materiales antiestáticos.
Keltari
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Entiendo que las cosas de seguridad ESD están diseñadas para llevar todo lo que puede tocar un componente a la misma energía potencial eléctrica.

Ahí es cuando tienes razón.

suelo.

Y aquí es cuando te equivocas. No existe el "terreno universal". Ni siquiera la Tierra lo es. Simplemente elija un punto de un circuito y diga "Por el presente, por el poder que me confiere la Ciencia de la Ingeniería Eléctrica, lo declaro como El Terreno y todos los demás terrenos como nulos". y en lugar de una espada, la tocas con una cosa de seguridad ESD. Eso es.

No importa si su tierra es igual o 1000V diferente a la tierra que usaron en la fábrica. Como ha dicho, el equipo seguro ESD está diseñado para llevar la pieza de forma segura (léase: lentamente) a su suelo.

Agent_L
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Una extensión lógica de esto sería enviar un PCB de reemplazo a la ISS o un satélite donde "tierra" en el sentido de lo que está parado está muy lejos y separado por el vacío. Se pueden acumular grandes cargas en el espacio , por lo que habrá una diferencia potencial significativa. En un sentido eléctrico, no hay problema siempre y cuando junte las dos bases correctamente (lentamente a través de una resistencia significativa y sin causar una gran diferencia de potencial en todo el circuito; consulte la respuesta de Neil_UK)

Chris H
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Electrostática básica: si una bolsa o caja de metal u otro contenedor conductor rodea completamente a algún objeto, el potencial de ese objeto es efectivamente cero, independientemente de si está conectado a tierra o a una fuente de alimentación de 10KV. (Sospecho que hay una excepción para la CA de alta frecuencia, pero podemos ignorar eso).

Cuando el objeto se embolsa en la fábrica, la bolsa se conecta a tierra con la tierra de fábrica para la transferencia. Puede pasar por una fluctuación de varios miles de voltios entre allí y donde se encuentra, pero el potencial entre dos puntos dentro de la bolsa sigue siendo cero.

Cuando recibe la bolsa, primero la pone a tierra en el escritorio y luego la abre. A medida que su mano llega a él, es un cero en relación con el suelo del escritorio porque su correa para la muñeca lo asegura, y el componente está en el suelo del escritorio porque la bolsa (y todo lo que contiene) también está conectada a su escritorio.

Hot Licks
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Esto solo es cierto para los objetos dentro de la bolsa / caja que están conectados eléctricamente a ella. Como señala @CortAmmon , si algunas partes están tocando la bolsa pero otras están aisladas, cargar / descargar la bolsa puede crear una diferencia potencial entre las diferentes cosas dentro de la bolsa. (Ningún aislante es perfecto, pero puede llevar mucho tiempo cargarlo para igualarlo). De todos modos, es por eso que hay bandejas conductoras, no solo bolsas.
Peter Cordes
Si coloca un objeto en la bolsa, pero aislado de él, entonces aumenta el potencial de la bolsa sellada, el potencial del objeto aumenta en una cantidad similar.
Hot Licks