Come eliminare i rischi legati all'elettricità statica
L'elettricità statica rappresenta una minaccia per tutti i prodotti elettronici; prevenirlo efficacemente è una priorità assoluta nel settore dell’elettronica.
I. Il pericolo delle scariche elettrostatiche per i chip: i computer sono composti da circuiti stampati e schede, la maggior parte delle quali sono prodotte utilizzando la tecnologia MOS; i circuiti al loro interno sono altamente sensibili all'-elettricità statica ad alta tensione. Quando una persona o un oggetto carico di carica statica tocca questi componenti, si verifica una scarica elettrostatica (ESD). Quando l'elettricità statica ad alta-tensione colpisce un circuito MOS, lo strato di ossido interno può essere perforato o distrutto, causando il guasto immediato o il malfunzionamento del componente. Naturalmente, i componenti soggetti a ESD non sempre si guastano all'istante-motivo per cui molte persone sottovalutano il problema. Infatti, dato che l’elettricità statica è onnipresente nella vita quotidiana, l’esperienza insegna che l’elettricità statica deve raggiungere almeno 3,5 kV per essere percepita, oltre 4,5 kV per essere udibile e oltre 5 kV per produrre scintille visibili (come quelle viste su un maglione).
Oltre a causare danni fisici diretti, le scariche elettrostatiche possono innescare un effetto di "latch-up" (noto anche come effetto tiristore parassita) all'interno dei circuiti MOS. Ciò si traduce in un massiccio aumento della corrente interna e in un guasto delle funzioni logiche interne. Una volta che un circuito MOS entra in questo stato bloccato, rimane bloccato finché l'alimentazione è collegata; un bloccaggio prolungato può bruciare il circuito o peggiorarne le prestazioni. Ad esempio, se il "collegamento a caldo-" di un cavo della stampante provoca malfunzionamenti del computer (come un mouse che non risponde o avvisi di errore della stampante), il rimedio immediato è spegnere il computer.
Per risolvere questo problema, le organizzazioni internazionali hanno stabilito standard specifici che classificano i guasti elettrici legati all'ESD-come segue:
1. Guasti ESD operativi: si verificano quando un utente portatore di una carica statica tocca l'esterno del computer-come la tastiera, il mouse o il pulsante di ripristino. Ciò può portare a problemi come riavvii imprevisti, pause o arresti anomali del sistema. Casi minori potrebbero richiedere un ripristino del sistema o una reinstallazione del software, mentre casi gravi potrebbero richiedere la sostituzione dell'hardware.
2. Guasti ESD di manutenzione: si verificano quando un utente portatore di una carica statica tocca le parti metalliche conduttrici all'interno del case del computer. Ad esempio, toccare i circuiti stampati interni o le schede con le mani può innescare i suddetti guasti. 3. Guasti ESD durante la manutenzione o la riparazione: se una persona che maneggia il computer trasporta una carica statica e tocca componenti come la CPU o i circuiti stampati, l'ESD risultante può danneggiare le parti.
II. Misure per eliminare l’ESD
1. Messa a terra adeguata: i computer moderni in genere includono un cavo di messa a terra collegato all'ingresso dell'alimentazione CA; questa linea di terra è collegata alle linee attive e neutre tramite due piccoli condensatori. Una messa a terra inadeguata può causare agli utenti sensibili una lieve scossa elettrica quando toccano il telaio metallico (che coinvolge 110 V ma corrente molto bassa). Poiché i chip hanno una tolleranza di tensione molto inferiore a 110 V, la mancata messa a terra corretta di tutte le apparecchiature del computer (come l'unità di sistema, la stampante e il monitor) può causare danni a componenti come le porte della stampante e le schede grafiche. Molte prese multiple di bassa-qualità sembrano avere un design a tre-pin ma non dispongono di un'effettiva connessione di terra interna; gli utenti dovrebbero essere particolarmente cauti al momento dell'acquisto.
2. Imballaggio per il trasporto di chip e schede elettroniche: i produttori in genere danno priorità alla protezione ESD, utilizzando sacchetti anti-statici per i componenti dei computer prima della spedizione. I materiali di imballaggio con proprietà isolanti elevate-come il pluriball o il polistirolo- tendono a generare scariche elettrostatiche e non sono adatti per l'imballaggio di componenti di computer.
3. Gestione dell'elettricità statica sul personale: operatori e tecnici devono rimanere costantemente consapevoli dei rischi di ESD ed evitare di toccare i circuiti interni quando possibile. Se è necessario il contatto con i circuiti interni, è necessario indossare un braccialetto con messa a terra.
4. Gestione dell'elettricità statica sul posto di lavoro: ove possibile, è necessario installare una pavimentazione anti-statica (nota: camminare sui tappeti può facilmente generare elettricità statica ad alta-tensione, così come una bassa umidità interna). L'intervallo di umidità ideale è compreso tra il 40% e il 60%.
5. Montaggio dei chip sui circuiti stampati per migliorare la resistenza alle scariche elettrostatiche: i singoli chip hanno una bassa resistenza alle scariche elettrostatiche, mentre il loro montaggio sui circuiti stampati ne aumenta significativamente la resilienza. Questo principio spiega perché i chip CMOS vulnerabili vengono spesso trasportati con i pin corto-insieme.