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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Statische Aufladung bei ICs


Autor: Michael (Gast)
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Hallo

Wie gefährlich ist eigentlich statische Aufladung für ICs? Wenn man
einen PC-Prozessor kauft, wird man nur so zugeschüttet mit
ganzsseitigen Warnungen vor Berührung des Chips und es wird
ausdrücklichst darauf hingewiesen, dass man eine antistatische Matte
verwenden soll etc. Bei meinen Microcontrollern habe ich noch nichts
davon gelesen, auch bei anderen ICs nicht. Wie sieht es in der Tat aus?
Alles nur Paranoia oder ist die Angst berechtigt? Wie sieht es bei
unterschiedlichen Chip-Arten aus? Worauf soll man achten?

Gruss

Michael

Autor: Niko (Gast)
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also ich habe die erfahrung machen müssen.
wir sind mit mehrere man in einer ausbildungswerkstatt wo wier von
einem entwiglungs ing. betreut werden und ich habe einen nagelneuen
90s8535 ausgepackt aufs progrmierboard gesteckt und er ging nicht. das
ganze noch 2 mal und wir dachten das board hat nen knackz haben die
cotroller auf anderen schaltungen getestet und sie gingen nicht. dann
hat jemand anderes ein mc ausgepackt und eingesteckt und es
funktionierte. nach langem überlegen sind wir auf die uns einzig
erklärbare lösung gekommen.ich hatte an dem tag ein wollpulli an und
wir dachten das es daran liegen könnte also haben wir es ausprobiert
erst habe ich den pulli ausgezogen ic probiert und es funktionierte als
ich ihn wieder angezogen habe das ganze nochmal mc wieder im a...
somit waren 4 mc´s hin und wird sind zur erkentniss gekommen das es
wohmöglich an der statischen aufladung liegen muss.

Autor: Rufus T. Firefly (Gast)
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Die statische Aufladung an sich ist nicht das Problem - die Entladung
aufgrund von Potentialunterschieden ist sehr wohl eines.
Der oft zitierte Rat, "sich zu erden", durch Berühren eines
Heizungsrohrs o.ä. ist nur dann sinnvoll, wenn das Material, mit dem
man arbeitet, ebenfalls auf Erdpotential ist.
Beim Arbeiten an einem PC ist es sinnvoller, vor dem Anfassen teurer
Komponenten einen Potentialausgleich mit der Masse des PCs durch
Berühren eines Metallteiles herzustellen.

Auch einfache Halbleiter sterben durch Potentialunterschiede an ihren
Anschlüssen - einen µC in die Hand genommen, über den Teppich
geschlurft und dann den µC einem Kollegen in die Hand drücken - das
kann des µC Tod sein. Vorher dem Kollegen die Hand geschüttelt, ist die
Chance für's Überleben des µC deutlich höher.

Wenn Du bei irgendwelchen ICs keine Warnhinweise auf ESD
('electrostatically sensitive devices') gesehen hast, dann solltest
Du vielleicht Deinen Händler wechseln - der nämlich sollte Halbleiter
in geeigneten Verpackungen verkaufen, und auf denen sind in der Regel
die Warnhinhweise abgedruckt.

Autor: Benedikt (Gast)
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Ich sags mal so:
Einerseits wollen die Hersteller möglichst wenige Reklamationen wenn
irgendjemand seinen CPU schießt weil er auf 10kV geladen ist, und damit
er nachher nicht sagen kann, er wusste nichts davon wird er eben darauf
hingewiesen.
Andererseite sind die Dinger auch derart hochentwickelt und daher
scheißempindlich, vor allem bei den niedrigen internen Abständen, da
reicht eine Überspannung von ein paar Volt aus und das Ding ist
hinüber.

Mikrocontroller sind da sehr viel robuster, da eigentlich in allen
heutigen ICs Schutzdioden an den Eingängen eingebaut sind.

Bei der Serienproduktion ist das was anderes. Sagen wir mal die Chance
dass ein IC kaputt geht ist 1:1000. Bis man zuhause 1000uC hat, werden
mindestens 10 davon kaputt sein, weil man versehentlich das IC falsch
rum in den Sockel gesteckt hat, Spannung falsch angeklemmt hat o.ä.
Wenn man aber bei einer Kleinserie 1000 ICs am Tag lötet und
durchschnittlich einen davon zerstört, (bzw. auch nur leicht
beschädigt, so dass es im ersten Moment nicht auffällt), dann ist das
nicht so gut.

Autor: Zotteljedi (Gast)
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AFAIK hängt das von der Art der Chips ab. So ist CMOS z.B. anfälliger
als normale TTLs. Die Größe der Strukturen, also die
Integrationsdichte, spielt auch eine Rolle, je kleiner der Krempel da
drin, je geringer die Abstände, desto leichter kann bei einer hohen
statischen Spannung etwas zerbraten.

Beim Einbau von Hardware hat es bei mir bisher jedes mal gelangt vorher
durch Griff an etwas großes metallisches die Ladung zu verteilen, bzw.
mich zu erden. Man sollte mit dem RAM in der Hand natürlich nicht auf
dem Boden scharren und dann den Riegel an die Heizung annähern :-)

Ist wohl auch eine Frage der Statistik. Auch wenn die Gefahr gering
ist, so steigt natürlich die Wahrscheinlichkeit was kaputtzumachen,
wenn man viel damit arbeitet. Wenn Du zu den Gewohnheitstätern gehörst,
dann wäre so ein Antistatik-Armband sicher ein nettes Accessoire.

DIL-Teile kamen von Reichelt bisher immer in normalen Tütchen,
SMD-Teile in solchen mit dem ESD-Hinweis. Vielleicht ist da ja was
dran.

Autor: ...HanneS... (Gast)
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Die DIL-Teile stecken bei Reichelt aber auf schwarzem (leitfähigen)
Schaumstoff. Oder?

Autor: Zotteljedi (Gast)
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Fast immer, hatte vereinzelt schon welche auf dem normalen weißen
Schaumstoff, das war dann allerdings eher ein Versehen.

Nichts desto trotz fehlen Hinweise auf Anfälligkeit für statische
Aufladung, die bei den SMD-Teilen vorhanden sind, darauf wollte ich
hinaus.

Autor: Rufus T. Firefly (Gast)
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Tja, das ist dann dem Händler, nicht aber den Bauteilen vorzuwerfen.
Ob ein Chip nun in einem SMD-Gehäuse oder in ein DIP-Gehäuse verpackt
ist - seine elektrostatischen Befindlichkeiten ändern sich dadurch
nicht.

Übrigens stehen in einem Datenblatt entsprechende Hinweise.

Autor: Zotteljedi (Gast)
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Das heißt also, daß Reichelt bei SMD-Teilen die Tüten mit Warnung
verwendet, und bei DIL nicht, ist just for fun und hat keinen tieferen
Sinn? Das überrascht mich ein wenig.

Autor: ...HanneS... (Gast)
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Nööö...

Dem schwarzen Schaumstoff sieht jeder (der mit solchen Teilen umgeht!)
die Leitfähigkeit an. Den Tüten allerdings nicht, deshalb tragen die
Tüten diesen Hinweis. Den SMD's lassen sich nunmal nicht so gut auf
Schaumstoff aufspießen...

;-)

...HanneS...

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Thema Schutzdioden:

Z.b. hat bei den AVRs der Reset-Pins keine Schutzdioden. Falsche
Spannung an den Reset-Pin, AVR futsch.

Ausserdem sind solche Schutzdioden keine "Lichtpanzer-Rüstungen" die
vor allen erdenklichem Gefahren schützen. Diese Schutzdioden können
lahme Gleichspannung die im eingebauten Zustand auftreten können,
ableiten. Bei Spannung von 10.000 Volt helfen die Dioden kaum etwas, da
auch sie einen ohmschen Widerstand in Durchlassrichtung haben. Das
nächste Problem ist, Dioden schalten nicht beliebig schnell.

Nächster Denkfehler: ESD-Schäden sind nicht immer "Total-Tod"
Schäden. D.h. solche Schäden können sich dadurch äussern, dass ein
Schaltkreis eine verkürzte Lebensdauer hat, oder bei bestimmten
Temperaturen nicht richtig funktioniert, dass sich die elektrischen
Eigenschaften verändern wie z.B. Flankensteilheit usw.

ESD-Schäden sind fies, die will man nicht haben. Deshalb: Eine
ESD-Ausrüstung ist nicht wirklich teuer. Das Geld für eine Unterlage
inkl. Armband plus Zubehör sollte sich jeder leisten, der mehr als
einmal in 5 Jahren einen PC aufschraubt oder mehr als einmal in 5
Jahren einen Mikrokontroller in eine Schaltung einbaut.

Autor: Zotteljedi (Gast)
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Mein Tiny12 hatte eine lustige Macke, von der ich nicht weiß worauf sie
zurückzuführen ist: das zweite Byte im Flash ist defekt, es gibt beim
Lesen ein oder zwei Bit falsch wider. Das war erstmal nicht schlimm,
hab meine Programme halt mit einem nop begonnen, das war speicherbar.

Später als ich Interrupts verwenden wollte wurde es haariger, weil ich
keinen Reset-Handler setzen konnte, und er immer in den nächsten
Handler gerutscht ist, das war der vom Timer. Auch noch nicht so
schlimm, der hat dann ein paar Zeilen spendiert bekommen, anhand derer
er erkennen konnte, ob es ein Timer- oder Reset-Interrupt ist (z.B. ob
im GIMSK das Bit an ist), im Reset-Fal gab es einen Sprung nach main.

Irgendwann später fing gelegentlich auch das zweite Word sowie
irgendwo weiter hinten was an zu schwächeln. Da habe ich dann langsam
die Geduld verloren. Irgendwann fing der Interrupt an zu spinnen, und
ich dachte mir, daß der Controller wohl echt was abbekommen haben muß.

Später stellte sich heraus, daß das Zucken vom Interrupt tatsächlich
vom TSOP-Baustein (Empfänger für IR-Fernbedienungen, in meinem Fall bei
36 kHz) kam. Es war die Leuchtstoffröhre in meiner Schreibtischlampe...

Langer Rede kurzer Sinn: vertraue einem Gerät, das sich nachweisbar
undefiniert verhält, am besten gar nicht mehr. Hätte ich noch einen
Tiny12 rumliegen gehabt, wäre ich auf die Interrupt-Springerei gar
nicht erst eingegangen.

Autor: Walter B (Gast)
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PC CPUs sind sehr robust verglichen mit anderen CMOS ICs. Jedoch werden
diese oft von extrem unkundigem Personal eingesetzt, so daß selbst
triviale Warnhinweise nötig erscheinen.

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