Investigation of ES920LR startup failure (no response)

Technical Information/etc.

  

ES920LRの起動不良（無応答）に関する調査

ES920LR用ブレイクアウト基板をお買い上げいただいたお客様から問い合わせのあったES920LRの起動不良（無応答）の発生原因について、調査を行いました。*1
なお、通信モジュールES920LRの実装に関しては下記の通りモジュールのメーカー様より注意がなされています。

• https://easel5.com/faq/ より引用：

  Ｑ ES920LRが無応答となってしまいました。
  Ａ 過去に半田ごてからのリーク電圧によってモジュールが破損した事例があります。
  　また、静電気等によりモジュールが破損した可能性もあります。半田ごてに関して
  　は、セラミック素材であってもヒーターの劣化等により、リーク電圧が高くなる
  　ことがあります。弊社では、より安全なアース接地付き半田ごてを推奨しています。

  

調査内容

DIYで実装を行うお客様の作業を想定して調査を行いました。リーク電圧の大きいハンダこてを入手できないため、導電性カラーマット（以下、導電マットと呼称）で静電対策されている作業机にて、導電マットのアース端子が外れてグランド電位からフローティング状態となったケースにてES920LR及びその他の部材ををB0037基板に実装した後、動作確認を行いました。

• 下記測定データの電圧はいずれも、アース端子つきハンダコテのコテ先を基準電位(0V)とした測定値になります。測定値なので計算値とはあっていない場合があります。
• ハンダコテのアース端子は、ACケーブルタップのアース端子に接続してあります。
• ACケーブルタップのアース端子は、家電用のアース端子に接続しています。
• オシロスコープのカップリングはACです。なお、測定したAC電圧の周波数は全て60Hzとなります。
• 作業者はアースへの接地をしない帯電防止バンドのみを装着しました。
• 作業机を設置している床は特に静電対策を行っていません。

  

調査結果

1. 導電マットに接触させたグランドアース線をケーブルタップのアース端子から外した場合
   • オシロスコープでの測定：
     • 18Vpp (6Vrms)　（導電マットのアース端子）　このとき、 6Vpp (1.9Vrms) が導電マット上に置いたモジュールのGND端子に誘起*2。
   • ハンディデジタルテスタでの測定：
     • (AC 7.3V)　（導電マットのアース端子）　このとき、 (AC 0.4V) が導電マット上に置いたモジュールのGND端子に誘起。
   • この状態でES920LRをB0037基板に実装してみたところ、無応答の不具合が発生しました。
2. 導電マットに接触させたグランドアース線をケーブルタップのアース端子に接続した場合
   • オシロスコープでの測定：
     • 1.04Vpp (0.85Vrms)　（導電マットのアース端子）　このとき、0.26Vpp (0.1Vrms) が導電マット上に置いたモジュールのGND端子に誘起。
   • ハンディデジタルテスタでの測定：
     • (AC 0.25V)　（導電マットのアース端子）　このとき、 (AC 0.09V) が導電マット上に置いたモジュールのGND端子に誘起。
   • この状態でES920LRをB0037基板に実装してみたところ、正常動作となりました。
3. 上記１．の状態で、STM32L010F4用ブレイクアウト基板 の部品を実装した場合
   • 実装後動作確認を行ったところ、マイコンに正常に書き込みでき、また正常に動作しました。

  

まとめ

• ES920LRが、AC電源のリーク電圧 18Vpp (実装基板上では6Vp-p）程度の環境で実装作業を行うと、起動時無応答の不具合が生じることを確認しました。
• 他のマイコン(STM32L010F4P6)を同様の環境で実装したところ、正常に動作しました。つまり、ES920LRは一般の電子部品よりリーク電圧に弱い「らしい」ことを確認しました。
• ES920LRが、AC電源のリーク電圧 1Vpp (実装基板上では0.26Vp-p）程度の環境で実装作業を行うと、起動時無応答の不具合が生じないことを確認しました。

以上の調査の結果、メーカー様の指定通りの環境では不具合は生じないと考えられます。とはいえ一般的な電子部品よりは破損しやすいようですので、ユーザー様におかれましては実装前にAC電源のリーク電圧のチェック、および静電気への対策を行う事をおすすめいたします。

  

使用機材

• ミニステーションはんだこて PX-501AS (goot)
• 卓上導電マット A3サイズ ZCM-06 (エンジニア)
• グランドアース線 導電性カラーマット用 ZC-62 (エンジニア)
• 静電気防止リストバンド コードレスタイプ TK-SE11 (サンワサプライ)
• デジタルテスター ミニ 15-142 (STRAIGHT)
• THS710A 絶縁オシロスコープ (Tektronix)