ESD protectie meting - normaal gedrag?

Ik denk dat ESD-vrije opbergdoosjes enkel zoverre "geleidend" moeten zijn, dat ze geen spanning opbouwen door wrijving met droge lucht, of met droge kleding e.d. Veel moet dat dus niet zijn.
Die truuk met de MOSFET is evenwel goed bedacht...

Over ESD protectie is aardig wat te vinden, maar kwa opbergen gaat het meestal over zakjes.
Ik lees zoal over diverse materialen als : (1) antistatic, (2) dissipative and (3) shielding.
Hier is (1) bijvoorbeeld het roze spul. Anti-static, in de zin dat het geen statische elektriciteit opwekt. Maar in de buurt van een externe hoop lading bieden ze geen bescherming. (2) is leuk voor de minder kritische omgevingen. (3) is het veiligst en zie je in de vorm van metallized bags. Deze kunnen opgedampt zijn, maar ook een embedded laag hebben. Vaak van een anti-static laagje voorzien.

Maar hoe ik die SMD doosjes nu moet lezen weet ik nog niet. Ze lijken niet duidelijk in een van de drie categorieen te vallen.

Op het idee van die MOSFET kwam ik omdat ik ergens ooit had gelezen dat de lekstroom in de datasheet meestal veel te conservatief is. De fabrikant zou geen zin hebben het echt uit te zoeken en geeft maar een max leakage aan die de meeste gebruikers toch al wel ok vinden. Er was iemand die lading had aangebracht die er een dag later nog op zat.
Ik heb nog even in SPICE zitten spelen. Bij die 10 seconden halfwaardetijd zit ik op 150 TOhm. Dat lijkt me nog niet eens slecht voor een krokodilkabeltje.

Echt testen moet je deze dingen bij hoogspanning, als je vonken kunt trekken naar je doosje geleiden ze

die dingen zijn 'dissipatief' niet conductief.

Het gaat erom dat je geen lading kan opbouwen op 1 plaats. de lading bouwt uniform op.

een spanning staat altijd TUSSEN 2 punten. die dozen kunnen wel lading opslaan ten opzichte van iets wat zich daarbuiten bevindt. maar intern in de doos zijn er geen potentiaal verwchillen.

het feit da je je gate kan 'ontladen' betekent dat er genoeg ladings overdracht is om de boel te vereffenen over tijd.

je kan op ene stuk plastic of ander niet geleidend materialal perfect op 1 plaats een lading aanbrengen. die lading blijft daar mooi staan ( condensatoren doen het alle dagen... ) zo kan bijvoorbeeld op de buitenmantel van de hoogspaningskabel van een tv ook ene hoge spanning staan. ( glas van de buis vooraan ook. je raakt een punt aan en je hoort hetknetteren. je raakt ander punt aan : knettert terug : gaat naar 1e punt. knettert niet meer. daar was jij en de buis al uniform.

trouwens ene fotokopieermachine doet niks anders. op een niet geleidende drum wordt ene hoge lading aangebracht via de corona draad. daar waar de drum belicht wordt vloeit de lading weg. ( dat meteriaal gaat van isolator naar geleider onder invloed van licht. )

dan draai je door poeder wat op ene ander potentiaal staat. daar waar er nog lading staat springt dat poeder heen.
en dan roo je het op een vel papier wat weer op een ander potentiaal staat zodat het poeder van de drum nu naar papier springt.

Op 9 januari 2010 20:41:43 schreef free_electron:
die dingen zijn 'dissipatief' niet conductief.

Het gaat erom dat je geen lading kan opbouwen op 1 plaats. de lading bouwt uniform op.

een spanning staat altijd TUSSEN 2 punten. die dozen kunnen wel lading opslaan ten opzichte van iets wat zich daarbuiten bevindt. maar intern in de doos zijn er geen potentiaal verwchillen.

het feit da je je gate kan 'ontladen' betekent dat er genoeg ladings overdracht is om de boel te vereffenen over tijd.

Ik heb twee punten in hetzelfde doosje aangesloten. De GND en de gate. Desondanks loopt de gate niet leeg en blijft er iets van 12-15V staan. Dat lijkt me toch een potentiaalverschil in het doosje zelf.

Beweeg ik een keer of drie, vier, over de wand of bodem van de doos, dan is de gate en condensator leeg. Dat is 100pF geheel ontladen. Daarbij denk ik niet dat zo'n klein stukje plastic de lading volledig opslaat. Van een enkel plaatje kunststof van nog geen 2x2 cm lijkt me het onwaarschijnlijk dat zoveel capaciteit zou hebben dat het de lading van 100pF zo volledig verdeelt dat het haast niet waarneembaar is. Daar zou het ruim 1000pF voor moeten zijn. Dus zal het ook wel weglekken.

Het blijft een eigenaardige combinatie dat dissipative materiaal.
Hier een omschrijving uit een artikel over ESD:

Static Dissipative Materials
Static dissipative materials have an electrical resistance between insulative and conductive materials (1 x 10E5 - 1 x 10E12 ohms/sq (surface resistivity) and 1 x 10E4 - 1 x 10E11 ohm-cm (volume resistivity). There can be electron flow across or through the dissipative material, but it is controlled by the surface resistance or volume resistance of the material.
As with the other two types of materials, charge can be generated triboelectrically on a static dissipative material. However, like the conductive material, the static dissipative material will allow the transfer of charge to ground or other conductive objects. The transfer of charge from a static dissipative material will generally take longer than from a conductive material of equivalent size. Charge transfers from static dissipative materials are significantly faster than from insulators, and slower than from conductors.

Als 10E12 aan de bovenkant zit van de range, zou ik toch met twee pinnen in hetzelfde doosje een gegeven moment wat moeten zien ontladen. Met 0.15E12 is dat 10 seconden voor een halvering. Ik zal eens kijken of ik de draadjes zo kan neerplanten dat ze geen ondersteuning nodig hebben. Iedere object dat iets aanraakt is een potentiel lekkanaal en kan de meting beinvloeden.

Interessant, ben benieuwd en hopelijk voldoen ze!

Nog even een laatste meting gedaan, nu met de krokodilklemmen elk aan een kant van een doosje geklemd. Hij loopt gestaag af. De halveringstijd is nu c.a. 100 seconden. Wat overeen zou moeten komen met 1.5E12 Ohm van wand tot wand.
Het dekseltje geleid overigens niet.

Ik denk dat de componentjes wel iets veiliger in deze opslag zijn, maar ik laat ze maar waar mogelijk toch maar in hun stripjes zitten. De doosjes zijn toch al ietsjes groter dan ik had verwacht, dus die ruimte kan van pas komen.

Jojo: zo maar een idee, ik heb me er niet in verdiept.

De componenten gaan kapot van een snelle statische ontlading door het component, dacht ik. Nu kun je dus zorgen dat het component afgeschermd wordt (het gemetaliseerde zakje) maar ook dat eventuele lading zich niet kan opbouwen doordat er een zekere lage geleiding is. Zoals met dat zwarte antistatische foam of zoals je ESD armband. De static kan weg, maar langzaam. Zou jou doosje zo'n functie hebben. De lading kan weg maar niet in een keer met de schade die dat oplevert.

Fred, dat is zeker wat er zou moeten gebeuren. Alleen de geleiding is een stuk lager dan ik zou verwachten.

Hier een overzicht van het materiaal wat ik onder de loep heb genomen. Enkele metingen zijn opnieuw gedaan en alles is op afstand van 1cm gemeten, tenzij anders aangegeven.

Wat verder nog opviel aan de metalized bag was dat de ontlading afnam bij een spanning van c.a. 2.6V. Mogelijk is er een soort barrière te nemen vergelijkbaar met de band gap bij halfgeleiders.
Dit kan echter geen verklaring zijn waarom de Fluke > 1 Tohm meet, want de SMD box ontlaadt geheel zonder dit effect. Misschien is de oude Fluke niet helemaal schoon meer en lekt er wat stroom in het meetcircuit.

Het beruchte burden voltage ?

Nah, burden voltage is de spanning die je kwijt bent over je stroom shunt.

En die hoogspannings opmerking die ik boven plaatste was geen geintje, met een paar kV kun je naar die raster zakjes bijvoorbeeld vonken trekken.

Een megger is misschien een betere meet methode ( en dan het liefst op 1kV )

Een Megger is leuk voor lekken te vinden voor 230V AC. Maar als mijn arme halfgeleiders eerst tientallen volts of meer moeten opbouwen eer de ESD protectie gaat werken is het al gedaan vrees ik.
Die 2.6V lijkt me nog wel acceptabel.

Als ik het goed heb dan ligt de weerstand van die ESD boxjes toch veels te hoog? Nog hoger dan de isolatie van je krokodillensnoer, het lijkt wel een gewone isolator?

Dat is iets te kort door de bocht. De meeste materialen zijn op 1cm afstand gemeten. Maar de isolatie van dat krokodillensnoertje is denk ik nog geen 0.5mm dik. Verder is het een gebruikt snoertje en kan er dus wat vuil/vet over de hele lengte aanwezig zijn.

Maar zo goed geleidend als in een stukje stripje van een reel-verpakking voor smd componenten is het doosje zeker niet. Het ligt ongeveer op het niveau van een gemetalliseerd zakje. Alleen heeft zo een zakje dan weer een verborgen geleidende laag die een goede shield is. En dat verwacht ik niet bij de opbergdoosjes. Althans, ik kan het niet ontdekken.

Verder zijn de dekseltjes niet geleidend. Mogelijk is het non-static, in de zin dat het niet snel lading opwekt als er wat langs wrijft. Maar ook dat is niet bewezen.

Het lijkt me dus niet optimaal om zeer gevoelige componenten uit de fabrieksverpakking te halen en zo op te bergen. Wel kun je zeggen dat het op het zwarte deel geen lading langdurig lokaal zal kunnen blijven staan. Pak je het dus beet voor het openen, of zet je het op een antistatische werkmat, dan zul je geleidelijk op hetzelfde potentiaal met de componenten komen te staan.
Maar breng je sterke velden in de buurt van de componenten (plakbandje lostrekken, papiertje of transparantje optillen) dan dringt dat volgens mij tijdelijk nog goed door tot in de box.

Kortom het is beter dan niks, maar niet de ultieme veiligheid die je zou wensen.

Je zou eens kunnen testen of iets zoals EMI 35 of GRAPHIT 33 van Kontactchemie de eigenschappen van die doosjes kunnen verbeteren.

Hier staan ze tussen.
http://www.crcind.com/csp/web/functdisp.csp?lng=3&country=BE&b…

Pak dan die anti static bus.
Bedankt voor de testen Jojo.

Op 9 januari 2010 18:56:24 schreef jojo:
... zit geleidend materiaal toch wel onder de 1 TOhm (per meter?). Nu heeft mijn oude Fluke een standje 200nS met als laagste uitslag iets onder de 1n Siemens, wat met 1 TOhm overeenkomt. Maar ik zie daar geen uitslag als ik de probe punten een mm of zo van elkaar tegen tegen de wand van een SMD doosje druk. Nu heb ik dat standje nog nooit eerder uitgeprobeerd en is het een 2ehandsje, maar toch.

Ik kan me vergissen, maar 1nSiemens komt overeen met 1GΩ,
1nS=> 1*10exp-9 en het omgekeerde ervan is 1*10exp9 dus GΩ, 1 TΩ zit nog een factor 1000 hoger.

- - big bang - -

Ach, je hebt gelijk. Je kunt wel nagaan dat ik bezig ben in een range waar ik niet vaak kom
Gelukkig heb ik in de tabel xx E9 neergezet. Dat klopt dan weer wel. De Fluke is dus misschien nog wel in orde. Ik zal eens kijken of ik nog wat 10M weerstandjes heb om in serie te zetten.

Nog even een kleine toevoeging aan de experimenten. Bij het opruimen kwam ik nog wat roze zakjes tegen. Eentje had als opdruk "dissipative". Dat bleek ook zo te zijn: 60E9 (60 GOhm als ik het nu goed heb...). De roze zakjes van mijn favoriete leveranciers zijn gelukkig redelijk vergelijkbaar. Andere geleiden weer helemaal niet.

[Bericht gewijzigd door jojo op dinsdag 12 januari 2010 00:14:16 (11%)

Ja, de dissipatieve vereffenen lading, maar geleiden in de regel zo goed als niet, daar waar andere een wel geleiden.
Zet maar eens de meetpunten van een ohm multimeter op een stuk CMOS schuim, daarvan ligt de weerstand niet zo hoog.

- - big bang - -

graphit van kontact chemie werkt heeeeel goed.

big bang, je bedoelt dat zwarte schuim waar DIP ic's in geprikt worden? Dat staat al in de tabel. Mijn meeste schuimpjes zaten rond de 10K (1cm).

Ik zal verder mijn ogen eens open houden voor zo'n spuitbus Graphit.

Ja, die bedoelde ik.
@Free: die Graphit kan je op isomo plaat spuiten, maar droogt dat netjes op zodat je ICs achteraf niet vol hangen?

Nog ene: het gaat misschien met een spuitbus nickel screening ook, waar ze de binnenkant van behuizingen geleidend mee maken (afscherming)

- - big bang - -

Jojo ik heb de ESD smd boxjes ook binnen. Ze zien er stevig uit. Zwakste punt lijkt het scharniertje van de klepjes maar ik denk dat die zich wel aardig goed houden.

Verder zijn de dekseltjes niet geleidend. Mogelijk is het non-static, in de zin dat het niet snel lading opwekt als er wat langs wrijft. Maar ook dat is niet bewezen.

Ik heb niet kunnen testen met meetapparatuur. Maar als je ze over je haren wrijft (deksel/onderkant, merk geen verschil, misschien omdat ze nog geladen waren) en ze dan bij je arm houdt merk je dat ze heel licht statisch zijn. Vergeleken met het plastic van de aldi bakjes een enorm verschil. Maar dit gaat dan over de lading aan de buitenkant. Ik denk dat je ze als dissipative moet zien.

Op 18 januari 2010 12:25:25 schreef JuuL:Ik denk dat je ze als dissipative moet zien.

Ik betwijfel het.
Na een half uur was de gate nog niet ontladen. Om te zien of ik geen lekstroom had in omgegekeerde richting (gate loopt vol), had ik ook nog na laden de voeding 5V omhoog gegooid. Bij lek in die richting zou de gatespanning dan moeten toenemen. Dat gebeurde ook niet.
Dus hooguit geleidt het klepje precies zo veel als mijn meetsysteem lekt. En dat is naar inschatting een factor 10 hoger dan de geleiding van de doosjes zelf met 180E9. Dat zou ik toch echt niet dissipatief meer noemen.