Kita semua telah mendengar peringatan untuk memastikan bahwa kita di-ground dengan benar ketika bekerja pada perangkat elektronik kita, tetapi apakah kemajuan teknologi telah mengurangi masalah kerusakan listrik statis atau apakah masih sama seperti sebelumnya? Posting SuperUser Q & A saat ini memiliki jawaban komprehensif untuk pertanyaan pembaca yang ingin tahu.
Sesi Tanya & Jawab hari ini hadir untuk memberi kami hak milik SuperUser-sub divisi Stack Exchange, pengelompokan situs web Q & A berbasis komunitas.
Foto milik Jared Tarbell (Flickr).
Pembaca SuperUser Ricku ingin tahu apakah kerusakan listrik statis masih menjadi masalah besar dengan elektronik sekarang:
Saya telah mendengar bahwa listrik statis adalah masalah besar beberapa dekade yang lalu. Apakah ini masih merupakan masalah besar sekarang? Saya percaya bahwa jarang seseorang “menggoreng” komponen komputer sekarang.
Apakah kerusakan listrik statis masih menjadi masalah besar dengan elektronik sekarang?
Kontributor SuperUser Argonauts memiliki jawabannya untuk kami:
Dalam industri, ini disebut sebagai Electro-Static Discharge (ESD) dan jauh lebih menjadi masalah sekarang daripada yang pernah terjadi; meskipun telah sedikit dimitigasi oleh adopsi kebijakan dan prosedur yang cukup baru-baru ini yang membantu menurunkan kemungkinan kerusakan ESD terhadap produk. Terlepas dari itu, dampaknya terhadap industri elektronik lebih besar daripada banyak industri lainnya.
Ini juga merupakan topik studi yang sangat besar dan sangat kompleks, jadi saya hanya akan menyentuh beberapa poin. Jika Anda tertarik, ada banyak sumber, materi, dan situs web gratis yang didedikasikan untuk subjek tersebut. Banyak orang mendedikasikan karir mereka ke area ini. Produk yang rusak oleh ESD memiliki dampak yang sangat nyata dan sangat besar pada semua perusahaan yang terlibat dalam elektronik, apakah itu sebagai pabrikan, perancang, atau "konsumen", dan seperti banyak hal yang ditangani dalam suatu industri, biayanya diteruskan ke kami.
Dari Asosiasi ESD:
Karena perangkat dan ukuran fitur mereka terus menjadi lebih kecil, mereka menjadi lebih rentan rusak oleh ESD, yang masuk akal setelah sedikit berpikir. Kekuatan mekanik dari bahan yang digunakan untuk membangun elektronik umumnya turun ketika ukurannya menurun, seperti kemampuan material untuk menahan perubahan suhu yang cepat, biasanya disebut sebagai massa termal (seperti dalam objek skala makro). Sekitar tahun 2003, ukuran fitur terkecil berada di kisaran 180 nm dan sekarang kita mendekati 10 nm.
Peristiwa ESD yang 20 tahun lalu tidak berbahaya dapat berpotensi menghancurkan elektronik modern. Pada transistor, material gerbang sering menjadi korban, tetapi elemen pembawa lainnya saat ini dapat diuapkan atau dilelehkan juga. Solder pada pin IC (permukaan mount setara seperti Ball Grid Array jauh lebih umum hari ini) pada PCB dapat meleleh, dan silikon itu sendiri memiliki beberapa karakteristik penting (terutama nilai dielektriknya) yang dapat diubah dengan panas tinggi. . Secara keseluruhan, ia dapat mengubah sirkuit dari semi-konduktor menjadi konduktor-selalu, yang biasanya berakhir dengan percikan dan bau busuk ketika chip dinyalakan.
Ukuran fitur yang lebih kecil hampir seluruhnya positif dari sebagian besar perspektif metrik; hal-hal seperti kecepatan operasi / jam yang dapat didukung, konsumsi daya, pembangkitan panas yang digabungkan secara ketat, dll., tetapi kepekaan terhadap kerusakan dari apa yang akan dianggap sebagai jumlah energi yang sepele juga sangat meningkat ketika ukuran fitur menurun.
Perlindungan ESD dibangun ke banyak elektronik saat ini, tetapi jika Anda memiliki 500 miliar transistor dalam sirkuit terpadu, itu bukan masalah yang sulit untuk menentukan jalur mana yang akan diambil oleh statis dengan kepastian 100 persen.
Tubuh manusia kadang-kadang dimodelkan (Model Tubuh Manusia; HBM) memiliki 100 hingga 250 pikofarad kapasitansi. Dalam model itu, tegangan bisa menjadi tinggi (tergantung pada sumber) sebagai 25 kV (meskipun beberapa klaim hanya setinggi 3 kV). Menggunakan angka yang lebih besar, orang itu akan memiliki "muatan" energi sekitar 150 millijoule. Orang yang “terisi” penuh biasanya tidak akan menyadarinya dan itu akan habis dalam sepersekian detik melalui jalur darat pertama yang tersedia, seringkali perangkat elektronik.
Perhatikan bahwa angka-angka ini mengasumsikan orang tersebut tidak mengenakan pakaian yang mampu membawa muatan tambahan, yang biasanya demikian. Ada berbagai model untuk menghitung risiko dan tingkat energi ESD, dan itu menjadi sangat membingungkan sangat cepat karena mereka tampaknya saling bertentangan dalam beberapa kasus. Berikut ini adalah tautan ke diskusi yang sangat bagus tentang banyak standar dan model.
Terlepas dari metode khusus yang digunakan untuk menghitungnya, itu tidak, dan tentu saja tidak terdengar seperti banyak energi, tetapi lebih dari cukup untuk menghancurkan transistor modern. Untuk konteks, satu joule energi adalah ekuivalen (menurut Wikipedia) dengan energi yang dibutuhkan untuk mengangkat tomat ukuran sedang (100 gram) satu meter secara vertikal dari permukaan Bumi.
Ini jatuh pada sisi "skenario terburuk" dari peristiwa ESD yang hanya manusia, di mana manusia membawa muatan dan membuangnya ke perangkat yang rentan. Tegangan yang tinggi dari jumlah muatan yang relatif rendah terjadi ketika orang tersebut sangat tidak kuat. Faktor kunci dalam apa dan berapa banyak yang rusak sebenarnya bukan muatan atau tegangan, tetapi arus, yang dalam konteks ini dapat dianggap sebagai seberapa rendah hambatan dari jalur perangkat elektronik ke tanah.
Orang yang bekerja di sekitar elektronik biasanya dibekali dengan tali pergelangan tangan dan / atau tali pengikat pada kaki mereka. Mereka bukan "celana pendek" untuk landasan; resistansi berukuran untuk mencegah para pekerja dari melayani sebagai penangkal petir (mudah tersengat listrik).Wrist band biasanya dalam kisaran 1M Ohm, tetapi itu masih memungkinkan untuk pemakaian cepat dari akumulasi energi. Capacitive dan item terisolasi bersama dengan muatan lain yang menghasilkan atau menyimpan bahan terisolasi dari area kerja, hal-hal seperti polistiren, bungkus gelembung, dan gelas plastik.
Ada banyak bahan dan situasi lain yang dapat mengakibatkan kerusakan ESD (dari perbedaan muatan relatif positif dan negatif) ke perangkat di mana tubuh manusia itu sendiri tidak membawa muatan “secara internal”, tetapi hanya memfasilitasi gerakannya. Contoh tingkat kartun akan mengenakan sweater wol dan kaus kaki sambil berjalan melintasi karpet, lalu mengambil atau menyentuh benda logam. Itu menciptakan jumlah energi yang jauh lebih tinggi daripada yang bisa disimpan oleh tubuh itu sendiri.
Satu titik terakhir tentang seberapa kecil energi yang dibutuhkan untuk merusak elektronik modern. Transistor 10 nm (belum umum, tetapi akan ada dalam beberapa tahun mendatang) memiliki ketebalan gerbang kurang dari 6 nm, yang semakin dekat dengan apa yang mereka sebut monolayer (satu lapisan atom).
Ini adalah subjek yang sangat rumit, dan jumlah kerusakan yang disebabkan oleh kejadian ESD ke perangkat sulit diprediksi karena banyaknya variabel, termasuk kecepatan debit (berapa banyak resistansi antara muatan dan tanah) , jumlah jalur ke tanah melalui perangkat, kelembaban dan suhu ambien, dan banyak lagi. Semua variabel ini dapat dicolokkan ke berbagai persamaan yang dapat memodelkan dampak, tetapi mereka tidak terlalu akurat dalam memprediksi kerusakan sebenarnya, tetapi lebih baik dalam membingkai kemungkinan kerusakan dari suatu peristiwa.
Dalam banyak kasus, dan ini sangat spesifik industri (berpikir medis atau kedirgantaraan), peristiwa kegagalan bencana yang diinduksi ESD adalah hasil yang jauh lebih baik daripada peristiwa ESD yang melewati manufaktur dan pengujian tanpa disadari. Peristiwa ESD yang tidak diketahui dapat menciptakan cacat yang sangat kecil, atau mungkin sedikit memperburuk cacat laten yang sudah ada dan tidak terdeteksi, yang pada kedua skenario dapat menjadi lebih buruk dari waktu ke waktu karena baik peristiwa ESD minor tambahan atau hanya penggunaan biasa.
Mereka akhirnya menghasilkan kegagalan dan kegagalan prematur perangkat dalam kerangka waktu yang diperpendek artifisial yang tidak dapat diprediksi oleh model keandalan (yang merupakan dasar untuk jadwal pemeliharaan dan penggantian). Karena bahaya ini, dan mudah untuk memikirkan situasi yang mengerikan (mikroprosesor alat pacu jantung atau instrumen kontrol penerbangan, misalnya), datang dengan cara untuk menguji dan memodelkan defek ESD yang diinduksi laten adalah bidang utama penelitian saat ini.
Untuk konsumen yang tidak bekerja atau tahu banyak tentang manufaktur elektronik, ini mungkin tidak menjadi masalah. Pada saat sebagian besar barang elektronik dikemas untuk dijual, ada banyak perlindungan di tempat yang akan mencegah sebagian besar kerusakan ESD. Komponen sensitif secara fisik tidak dapat diakses dan jalur yang lebih nyaman ke tanah tersedia (yaitu chassis komputer terikat ke tanah, pemakaian ESD ke dalamnya hampir pasti tidak akan merusak CPU di dalam casing, tetapi mengambil jalur resistansi terendah ke tanah melalui catu daya dan sumber daya stop kontak dinding). Alternatifnya, tidak ada jalan pembawa arus yang masuk akal yang mungkin; banyak ponsel memiliki eksterior non-konduktif dan hanya memiliki jalur tanah ketika sedang diisi daya.
Sebagai catatan, saya harus mengikuti pelatihan ESD setiap tiga bulan, jadi saya bisa terus melakukannya. Tapi saya pikir ini seharusnya cukup untuk menjawab pertanyaan Anda. Saya percaya bahwa semua jawaban ini akurat, tetapi saya akan sangat menyarankan untuk membaca langsung mengenai hal itu agar lebih mengenal fenomena tersebut jika saya belum menghancurkan rasa ingin tahu Anda untuk selamanya.
Satu hal yang orang temukan kontra-intuitif adalah bahwa tas Anda sering melihat elektronik disimpan dan dikirim di (tas anti-statis) juga konduktif. Anti-statis berarti bahwa materi tidak akan mengumpulkan muatan yang berarti dari berinteraksi dengan materi lain. Tetapi di dunia ESD, itu sama pentingnya (sedapat mungkin) bahwa semuanya memiliki referensi tegangan tanah yang sama.
Permukaan kerja (tikar ESD), kantong ESD, dan bahan-bahan lainnya semua biasanya disimpan terikat pada landasan bersama, baik dengan hanya tidak memiliki bahan terisolasi di antara mereka, atau lebih eksplisit dengan memasang jalur resistansi rendah ke tanah di antara semua bangku kerja; konektor untuk gelang pergelangan tangan pekerja, lantai, dan beberapa peralatan. Ada masalah keamanan di sini. Jika Anda bekerja di sekitar bahan peledak tinggi dan elektronik, gelang pergelangan tangan Anda mungkin terikat langsung ke tanah daripada resistor 1M Ohm. Jika Anda bekerja di sekitar tegangan yang sangat tinggi, Anda tidak akan membumi sama sekali.
Berikut ini adalah kutipan biaya dari ESD dari Cisco, yang mungkin bahkan sedikit konservatif, karena kerusakan kolateral dari kegagalan lapangan untuk Cisco biasanya tidak mengakibatkan hilangnya nyawa, yang dapat menaikkan 100x yang disebut oleh perintah besarnya :
Memiliki sesuatu untuk ditambahkan ke penjelasan? Bicaralah di komentar. Ingin membaca lebih banyak jawaban dari pengguna Stack Exchange yang paham teknologi lainnya? Lihat diskusi lengkap di sini.
