数十年前には静電気が深刻な問題になっていたと聞いています。しかし、今では多くのコンピュータビルダーは、システムで作業をする際に静電気放電（ESD）ストラップなどの対策を気にすることはないようです
今のパソコンはESDに弱い？
34 Ricku 2016-07-06
業界では、静電気放電 (ESD) と呼ばれ、これまで以上に問題となっています
それにもかかわらず、エレクトロニクス産業への影響は、多くの産業全体よりも大きい。また、研究対象としては非常に大きなトピックであり、非常に複雑なので、ここではいくつかのポイントに触れておきます。興味のある方は、このテーマに特化した無料の情報源、資料、ウェブサイトが多数あります。多くの人がこの分野でキャリアを積んでいます。ESD による損傷を受けた製品は、製造者、設計者、消費者を問わず、電子機器に関わるすべての企業に非常に現実的で非常に大きな影響を与えます
ESD協会による
“エレクトロニクスの時代は、静電気や静電気放電に関連した新たな問題をもたらしました。また、電子機器の高速化と小型化に伴い、ESD に対する感度が高まっています。今日、ESD は、今日のエレクトロニクス環境のほぼすべての面で、生産性や製品の信頼性に影響を与えています。業界の専門家によると、静電気による製品の平均損失は 33%に達すると推定されています。また、電子機器業界における ESD 被害の実際のコストは、年間数十億ドルに上るとの試算もあります
デバイスとその機能サイズ（ゆるく言えば、ある技術で生産可能な最小の部品サイズを意味します）が継続的に小さくなると、ESD による損傷を受けやすくなります。一般的に電子機器の製造に使用される材料の機械的強度は、サイズが小さくなるにつれて低下し、通常は熱質量と呼ばれる急激な温度変化に対する抵抗力も低下します。2003年頃には、最小の機能サイズは180nmの範囲にありましたが、現在では10nmに急速に近づいています
20 年前には無害だったはずの ESD イベントが、現代の電子機器を破壊する可能性があります。トランジスタの場合、ゲート材料が犠牲になることが非常に多いのですが、他の通電素子が気化したり溶融したり、ICのピンにハンダ付けされたり（技術的には、ボールグリッドアレイ (BGA) のような表面実装と同等のものが最近でははるかに一般的です) PCB上のICピン上のはんだが溶けたり、シリコン自体が高熱によって変化することができるいくつかの重要な特性(特にその誘電率)を持っていたりします
サポート可能な動作/クロック速度、消費電力、(緊密に結合された)発熱など、ほとんどのメトリクスの観点から見ると、機能サイズが小さくなることはほぼ完全にプラスになりますが、そうでなければ些細なエネルギー量と考えられるもののダメージに対する感度も、機能サイズが小さくなるにつれて大幅に上昇します
今日では多くの電子機器にESD保護が組み込まれていますが、集積回路に5,000億個のトランジスタを搭載している場合、静電気放電がどのような経路をたどるかを100％確実に判断するのは容易な問題ではありません
人体は、100～250ピコファラッドの静電容量を持つとしてモデル化されることがあります（human-body model; HBM）。大きな数字を使用して、人は約150ミリジュールのエネルギー「電荷」を持つことになります。完全に「充電された」人は、通常、それに気づかないだろうし、それは最初に利用可能な接地経路（多くの場合、電子機器）を介して数秒で放電されます。これらの数字は、人が通常の場合である追加の電荷を運ぶことができる服を着ていないと仮定していることに注意してください
ESDリスクとエネルギーレベルの計算には、異なるモデルが存在します。他のものよりも決定的な情報源を見つけることができないので、規格やモデルの多くについての優れた議論にリンクしておきます
それを計算するために使用された特定の方法にかかわらず、それは大したエネルギーではないし、確かに大したエネルギーのようには聞こえません – しかし、それは現代のトランジスタを破壊するのに十分以上です。ウィキペディアによると、1ジュールのエネルギーは、中サイズのトマト（100g）を地表から1メートル垂直に持ち上げるのに必要なエネルギーに相当します
これは、人が電荷を持っていて、それが影響を受けやすいデバイスに放電されるという、人だけの ESD イベントの「最悪のケース」側のものです。比較的少量の電荷からこれほど高い電圧が発生するのは、人間の接地が極端に悪い場合です。何がどの程度損傷を受けるかの重要な要因は、実際には電荷や電圧ではなく、電流であり、この文脈では、電子デバイスのアースへの経路の抵抗がどれだけ低いかと考えることができます
電子機器の周りで作業する人は、通常、リストストラップや足にアースストラップをつけて常に接地しています。これらはアースへの「短絡」ではありません。抵抗は、作業者が避雷針（感電しやすい）になるのを防ぐために大きさが決められています。静電容量性および絶縁性のアイテムは、他の電荷を発生させたり蓄積したりする材料とともに、作業エリアから隔離されています – ポリスチレン、バブルラップ、プラスチックカップのようなもの
ウールのセーターと靴下を着てカーペットの上を歩いている時に金属の物体に触れてピッキングをするような漫画レベルの例を挙げれば、身体が蓄えられるエネルギーよりもはるかに高いエネルギー量が発生します
現代の電子機器にダメージを与えるのに必要なエネルギーがどれだけ少ないかという点について、最後にもう一つ指摘しておきます。10nmのトランジスタの機能サイズ（まだ一般的ではないが、今後数年のうちに実現するだろう）は、ゲートの厚さが6nm以下で、原子の単層である「単層」と呼ばれるものに近づいてきている
この分野は非常に複雑で、放電の速度（電荷と接地間の抵抗値）、デバイスを通る接地への経路の数、湿度や周囲温度など、膨大な数の変数があるため、ESD イベントがデバイスに与える損傷の量を予測することは困難です。これらの変数はすべて、衝撃をモデル化するさまざまな方程式に差し込むことができますが、実際の損傷を予測する上ではまだ非常に正確ではありませんが、イベントからの「可能性のある」損傷をフレーミングする上では優れています
多くの場合、これは非常に業界特有のものですが（医療や航空宇宙などを考えてみてください）、製造や試験で気づかずに通過してしまう ESD イベントよりも、壊滅的な故障を誘発する ESD イベントの方が、非常に軽微な欠陥が発生したり、既存の検出されていない潜在的な欠陥をわずかに悪化させたりするよりも、はるかに良い結果をもたらすことができます。どちらのシナリオでも、追加の「軽微な」ESDイベントや通常の使用によって時間の経過とともに悪化し、最終的には信頼性モデル（メンテナンスや交換のスケジュールの基礎となる）では予測できない 人為的に短縮された時間枠の中で、デバイスの壊滅的な早期故障（乳幼児の死亡率など）を引き起こす可能性があります。このような危険性があるため、ペースメーカーのマイクロプロセッサや飛行制御機器などの恐ろしい状況が容易に思い浮かびますが、ESD によって誘発される潜在的な欠陥を試験し、モデル化する方法を考案することが、現在の主要な研究分野となっています
ほとんどの電子機器が販売のためにパッケージ化される頃には、ほとんどの ESD 損傷を防ぐ多数の安全装置が設置されています。例えば、コンピュータの筐体はアースに接続されています。そこに ESD を放電しても、ケース内の CPU に損傷を与えることはほぼ確実になく、代わりに電源や壁の電源を介して低抵抗の経路でアースに接続されています）、あるいは代わりに、合理的な電流を流す経路が存在しません
念のために言っておきますが、私は3ヶ月ごとにESDの訓練を受けなければならないので、このまま続けてもいいのです。しかし、あなたの質問に答えるにはこれで十分だと思います。私は、この中に書かれていることはすべて正確だと信じていますが、あなたの好奇心を破壊していないのであれば、この現象をよりよく知るために、直接読んでみることを強くお勧めします
電子機器を保管したり出荷したりする際によく目にする帯電防止袋には、導電性のものが入っていることがあります。静電気防止とは、他の物質との相互作用によって意味のある電荷を集めないことを意味しますが、ESD の世界では、可能な限りすべてのものが同じ「接地」電圧基準を持つことも同様に重要なことなので、作業面（ESD マット）や ESD バッグ、その他の物質はすべて、一般的に共通の接地に接続されています（間に絶縁性のある物質を介在させないことで）。ここに安全問題があります-高い爆発物および電子機器のまわりで働けば、リストバンドは 1 Mohm の抵抗器とではなく地面に直接結ばれるかもしれません。非常に高い電圧の周りで働けば、あなた自身を全く接地しません
Cisco からの ESD のコストについてのもう一つの引用 – Cisco のフィールド障害からの巻き添え被害は通常、生命の損失にはならないので、少し保守的になるかもしれませんが、その 100 倍のオーダーオブマグニチュードで言及されています
ESDで損傷を受けた部品に関連するコストを見ると、驚くべきことです。故障に関連するコストは、損傷がいつ発見されたかによって異なります。損傷が発見された場合と推定されます
- 組立時には、組立工賃の1倍のコストがかかります
- 試験中は、組立・人件費の10倍のコストがかかります
- お客様の現場では、組立・人件費の100倍のコストがかかっています
62 Argonauts 2016-07-06
私は、@ArgonautsさんのESDについての議論をアウトにしようとするつもりはありません。) しかし、その答えに何かを付け加えたいと思います。Argonauts氏は、多くの/ほとんどの家電製品にはセーフガードがあることを指摘しています。あなたの質問に対する答えは、これらのセーフガードが（ほとんどの場合）劇的に改善されているということだと思います
また、このような状況下でも、ゲームを楽しむことができるように、ゲームを楽しむことができるようになります。これは9ピンの「オス」コネクタ1で、右に曲がって何をしているのか見ていない限り、スイッチを感じながら露出したコネクタのピンにブラシをかける可能性は比較的高いでしょう
これに加えて、いくつかのソフトウェアでは、特定のジョイスティックのポートを使用する必要がありました…つまり、ある時点または別の時点で、ジョイスティックをポート 1 から引き出してポート 2 (またはその逆) に挿入するために手こずっている可能性が高いことを意味します。繰り返しになりますが、2つのポートのどちらかに触れてESDを引き起こす可能性がかなり高いのです
今日のジョイスティックは、おそらくUSB（”A”）コネクタを使用しています。しかし、もっと重要なのは、USBコネクタのピンがケーシングの内側に凹んでいて、触れることができないか、またはほとんど触れないことです（少なくとも指では）
同様に、私が使っていたCommodore(と私の記憶の中では似たような年代の他のコンピュータ)のカートリッジ・インターフェースは、ピンが露出していて、外部のケーシングと面一になっていました。これはESDだけでなく、カートリッジの接続に支障をきたすホコリの蓄積の機会となっていました
しかし、(任天堂の)ファミコンが登場する頃には、カートリッジスロットにはバネ式のカバー「ドア」が付いていました
ESD は、PC（またはコンソールなど）の内部をいじくりまわしている場合には、今でも（潜在的な）問題です。しかし、数十年前までは、システムを開けずに ESD によってシステムを損傷させることは比較的簡単でした。電子機器はESDの可能性を考慮して設計されているため、その危険性ははるかに低くなっています
- このコネクタインターフェイスは、すでにアタリ2600のコンソールで使用されていたため、サードパーティ製のハードウェアが豊富に用意されていました
11 David 2016-07-06
