一起ESD事件,讓美國工程師淚流滿面!
我不想笑,我既傷心,又惱火。就在幾分鐘之前,當我寫下這些話時,幾天之內我第二次被靜電放電(ESD)擊中。
維基百科是這樣解釋“靜電放電”的:
靜電放電(ESD)是在兩個帶電物體之間由接觸、短路或電介質擊穿引起的突發電流。摩擦或靜電感應會引起靜電累積。當兩個具有不同靜電電位的物體靠近或當它們之間發生介電擊穿時,就會引起ESD,通常會產生看得見的火花。
是的,這個我們都知道。下面我們繼續說ESD(黑體字部分是我自己加的):
ESD可以產生壯觀的電火花。閃電及打雷便是較大規模的ESD事件,還有一些ESD事件,看不見,聽不著,咋一看不是那么驚天動地,但仍足以對靈敏的電子設備造成損害。
幾天前,當我從辦公室外面的凸窗邊上走過時,鬼使神差地,我發現我的BADASS*顯示器與墻面沒有100%平行,我回去輕輕將它對齊到正確位置。在我搬動顯示器時,我的眼角掃到有“火花”閃現。我后退幾步,意識到出問題了。

BADASS顯示器(來源:Max Maxfield)。
從圖中我們可以看到,右邊第二列和第四列完全不工作了,第一列和第三列的最底下的那個LED燈不滅了。天哪!我完全驚呆了(我可不是開玩笑)。我只不過碰了BADASS顯示器的木柜,怎么就發生了ESD毀壞了內部電子設備呢。
“哦,天,” 我對自己說,“這是一個教訓,”但是,事實證明我錯了,我根本沒有吸取教訓。
對不起,我的心情需要一點時間來平復。我顫抖著嘴唇,一滴淚珠從我的臉頰滑下。我試圖堅強一些、勇敢一些,但這很難。
過去一個星期,我一直在搗鼓將要嵌入到我的桃花運勢預測器上的小圓爐。在下面的圖中,可以看到左邊有一個像古董一樣的模擬儀表,由六個螺釘固定。邊框和外殼是從一個壞掉的類似儀表上拆下來的,用來固定即將裝在面板右邊的圓爐。

給小圓爐預留的安裝孔(來源:Max Maxfield)。
這個星期我一直在做這件事。為何需要這么長時間?—— 有趣的事太多,我又沒有那么多時間,所以只能每晚花一小時、周末花幾個小時在這事上了。
我使用的是Adafruit的NeoPixels,你會感到驚訝嗎?在這種情況下,我認為最佳的解決方案是使用每米上有144個LED的NeoPixel帶。第一個任務是把盡可能多的LED擠入到直徑為3.5英寸的圓里面,這是外殼的內部尺寸。
下圖左邊是我建議的LED燈布局。一共有七行,每行有5、10、11、12、11、10、5個LED燈,正好是26 = 64個——神奇的巧合!此外,盡管在圖中并不是很明顯,但每一行都與相鄰的上、下兩行錯位了半個燈的位置,因為我們不想讓它們看起來像二維陣列。

擺放好LED燈(來源:Max Maxfield)。
上圖右邊是制作中的兩個LED陣列。 我打算把其中一個安裝在我辦公室外面凸窗上的預測引擎中,另一個放在家里,我要試試用編碼來實現不同的燈光效果。
然后來看看下面的圖。左下角是一個安裝在外殼中的LED陣列。左上方是一個碎玻璃圓盤。我把一塊玻璃放在一個塑料袋里,用錘子砸了幾下,玻璃就“碎”了。 將這些碎玻璃倒入從麥當勞帶回來的一個塑料杯中,加上一些透明的雙組分環氧樹脂,將它們混合,然后刮到一張蠟紙上,放置過夜。碎玻璃圓盤裝到LED頂部,可以反射并折射光線來產生美妙的效果。

擺好組件準備完成最后的組裝(來源:Max Maxfield)。
碎玻璃圓盤的右邊是一塊帶波紋的玻璃圓片。我希望這些波紋與合適的LED照明效果結合起來能夠產生閃動火焰的效果。旁邊還有兩塊黃銅片,用于將波紋玻璃固定在黑色邊框上。
我將它們組裝好,安裝在運勢測試器木柜中,然后點燃。其實我只是想簡單看一看測試效果,結果卻相當驚人。我本來要拍一段視頻給你們看,想想還是先跑到隔壁凸窗下,把我的密友伊萬叫過來?;氐轿业霓k公室,我決定檢查一下當所有LED滿功率運行時是否會使外殼過熱(之前它讓家里變暖了一點)。
好吧,結果有好有壞,喜憂摻半。好消息是,運勢測試引擎前面的大黃銅片極好地發揮了散熱作用,圓爐LED外殼摸起來一點都沒變熱。壞消息是,我帶有很大的靜電荷。當我的手指碰到外殼時,只聽“咝”的一聲,LED滅了。
你能猜到我接下來要做啥吧(Max傷心地問)?我知道自己至少要做一件事:在重新點亮預測引擎之前,我要把它接地,以預防ESD。
美國讀者評論:
@ avid Ashton
那時我還是一個楞頭小伙,剛開始接受無線電技師培訓。一天,我跟著一個久經沙場的老師傅出門完成一項遠程安裝任務。我們豎起了一根40英尺的桅桿,頂部有一個40MHz的天線,一段RG213同軸電纜(可能是)接到一個PL-259插頭中。安裝起來很容易,只需露出中心的導體,將外面的包層卷回去一點,并將PL-259擰到它上面。這些事由我來做。老師傅看到遠處有亮光,叮囑我:開始之前,要留意天線電纜,務必將它接地。但是我沒把他的囑咐放在心上。我抓起電纜,剝開其外層,碰到了中心的導體,我看到火花從我的指間竄過,我的脊椎有強烈的麻刺感。從此以后,我便把老師傅的忠告牢記在心了。
還有一次,當時我在羅得西亞(Rhodesia)的首席大法官家里安裝一臺無線電設備(我的老板千叮萬囑要我干得漂亮一點)。就在我們裝好設備并進行了一次測試呼叫之后,我們看見了一道很亮的閃光,緊接著是轟隆的響聲,無線電設備周圍也噼里啪啦閃著火花。
在我后來的工作中,我們機房的地毯充滿靜電,因此每個人在進入機房前必須確保先接地。我常常四處走動,然后過去輕輕碰一下我們非常漂亮的秘書,火花滋滋作響,還能感覺到震動。“我們之間有電,你感覺得到嗎?”我問。
@ Rick Curl
除了加強電路的ESD保護,您可能還需要在地毯上使用防靜電噴霧。如果找不到防靜電噴霧,很多織物柔軟劑也可以。
另外我還建議使用濕度指示器來檢測辦公室的空氣。我們辦公室有一個加濕器和一個監視器,如果濕度低于40%,我們就會停止組裝電路板,直到濕度重新超過40%。
@ Elizabeth Simon
ESD是非常棘手的事情。你可能認為保護接地金屬柜內的電子設備并不太難,遺憾的是它比你想象的要復雜得多。
有一個訣竅,即通過盡可能短的路徑將能量分流到地來保護所有暴露的信號。我見過因長地線引起二次脈沖而出現問題的情況。好在大多數次生效應對組件并無致命影響。
@ du00000001
25年以前,我們(工程公司)做了一些客戶專用板(微電腦,LED顯示屏,I / O)。由于數量太大超出了我們的處理能力,所以我們請了一些十來歲的學生幫忙完成手工部分。當時除了一些“常見問題”,一切都很順利。
但是在接下來的10年里,一個又一個的微電腦板(約三分之二)因奇怪的問題被送回維修。
檢查發現,是雙四輸入NAND(74HC)在制造過程中遇到了“ESD冷焊(ESD Cold)”,經過這些年導致四個輸入中的一個輸入失效,使軟件卡住。
隨著時間的推移以及返修電路板數目的增加,我愈發確信自己對這一問題的診斷。修好的板子沒有再出現同樣的問題。
親愛的EETC讀者朋友,您是否親歷過可怕的ESD事件?請與我們分享你的故事。
* 譯注:BADASS(Bodacious Acoustic Diagnostic Astoundingly Superior Spectromatic,直譯是膽大包天聲學診斷、令人震驚優質頻譜分析顯示器,而首字母縮寫BADASS恰好是"無法無天"的意思…真會取名字?。?/em>
編譯:Jenny Liao,EDN China
原文發表于ASPENCORE旗下EETimes姐妹社區EEWeb

關注最前沿的電子設計資訊,請關注“電子工程專輯微信公眾號”