ESD - Statisk elektrisitet

Nesten 50% av alle skader på elektronikk skyldes statisk elektrisitet (ESD), dette inkluderer da også data deler. Mange vet at elektronikk kan være følsomt for ESD (Electro Static Discharge), men det er få som tar noen som helst forhåndsregeler.

Grunnen til dette er at det vanlighvis går bra. Dvs. at alt fungere som det skal, men det de ikke vet er at det behøver ikke gå i stykker med en gang, det kan ta dager, måneder før det er merkbart. Jeg velger å si merkbart fordi man vanlighvis merker det ved at maskinen begynner å henge seg og dette skjer hyppigere og hyppigere helt til maskinen ikke lenger er brukbar. Det er da de fleste ringer til produsenten og klager på produksjonsfeil eller lignende, selv om det kanskje er de (sluttbrukeren) som har forårsaket skaden. Men fordi det det kan ta så lang tid før skaden er merkbar kan det like godt ha skjedd på fabrikken eller et av mellom leddene som hos sluttbrukeren. Nettopp derfor erstatter (vanlighvis) produsenten produktet uten noe særlig om og men.

Før du kan gjøre noe for å forhindre det burde du først vite hva ESD egentlig er. Når to forskjellige materialer gnis mot hverandre (f.eks. håret dit mot en ballong eller sokkene dine mot teppet) dannes det statisk elektrisitet. Det er fordi elektronene flytter seg fra det ene til det andre materialet og det ene blir positivt mens det andre blir negativt ladet. Hvor stor den ladningen blir er avhengig av hvor de to matrialene er på den triboelektriske serie. Det er en liste over alle materialer som finnes og jo lenger matrialene er fra hverandre på den lista jo større er ladningspotensialet. Når en ladet gjenstand (f.eks. deg) kommer i kontakt med en gjenstand med en annen elektrisk ladning vil det skje en utladning. Denne utladningen kan være både synlig og følbar. For at den skal være følbar må den være på minimum 3.000V. Hvis den er synlig tilsvarer hver cm ca. 10.000V. Hvis de rette forholdene er til stede (blant annet tørr luft) kan kroppen kom opp i en ladning på ca. 35.000V. Når ladningen blir så stor dannes det et elektrostatisk felt rundt kroppen, noe som gjør at man ikke behøver å fysiske berøre en komponent for å ødelegge den.

Moderne mikroprosessorer har en produksjons prosess på 0,13µm. Dvs. at den tynneste ledningen (kobberbanen) er 0,13 mikrometer bred, det er 0,00000013cm. Kobberbanen inneholder elektroner, når definisjonen av strøm er elektroner i bevegelse og Volt er det som dytter strømmen i gjennom ledningen vil det si at en stor spenning (V) vil kunne dra meg seg kobberelektronene. Dette kalles elektromigrasjon og etterhvert som elektronene forsvinner blir det brudd på kobberbanen og prosessoren vil ikke lenger fungere som den skal. Når ledningen er så tynn kan en svært liten utladning være nok til å svi i stykkere kretsene, vi kjenner ikke noe under 3.000V (husk på at jeg hele tiden snakker om ESD, 230V som du finner i stikkontakten er veldig farlig), men du kan ødelegge en IC (Integrated Circuit, de små svarte rektanglene med mange bein) med så lite som 20V. CMOS brikker tåler mer enn VMOS og MOSFET brikker.

For å forhindre at du ødelegger noe når du fikler inne i maskinen er det et par ting du kan gjøre:

1. Pass på at du og maskinen er jordet for at begge skal ha samme ladning, men dra ut støpselet så du ikke ødelegger noe.
2. Ikke jobb på tepper eller når du går med klær av syntetiske fibrer.
3. Bruk sunn fornuft.

Noe som absolutt anbefales er en håndledslenke. Det er en strikk som du fester rundt håndleddet og det går en spiralsnor fra den strikken som du fester til jordingsklipset i stikkontakten. Det bør være en sikkerhetsmotstand på ca. 1 megaohm for å hindre at krypstrøm som oppstår ved isolasjonsfeil på strømnettet. En slik håndlenke kan du få for under 100kr. Hvis du jobber mye med maskinvare kan det være en fordel å kjøpe en ESD pakke med en matte og en håndlenke. Da kobles matta til jord og håndlenka til matta. Matta har også små lommer der du kan oppbevare komponenter og verktøy. En slik pakke koster ca. 500kr.

Datakomponenter leveres i antistatiske poser, det er det en god grunn til, posen er til ingen nytte hvis innholdet er lagt oppå posen. Datakomponenter skal alltid ligge i antistatiske poser når de ikke befinner seg i maskinen fordi de kan påvirkes av andre materialer som befinner seg i nærheten. PC-er skal stå i rom med tørr luft for å unngå kondens og tørr luft er flott hvis du vil lade kroppen skikkelig opp og ødelegge maskinen din.

Dynamisk elektrisitet er når ladningen går gjennom et ledende materiale, statisk elektrisitet er aldri i ledende materiale, bare i isolatorer. Klær av syntetiske fibrer (f.eks. polyester) er isolatorer og kan derfor lades ganske godt opp, det merker du f.eks. når det spraker når du drar genseren over hodet. Derfor bør du bruke klær av naturfiber (f.eks. bomull). Hvis du leser dette håper jeg du har forstått faren med ESD og husker hva du ikke skal og hva du skal gjøre neste gang.