靜電專題—試驗(yàn)

本文原創(chuàng)：硬件大熊，作者：雕塑者

在《靜電專題—跡象》中，我們將靜電釋放過程總結(jié)為3種模型：人體模型（HBM）、機(jī)器模型（MM）、充電器件模型（CDM）。本文我們闡述靜電試驗(yàn)相關(guān)知識點(diǎn)。

器件級&系統(tǒng)級

在對產(chǎn)品進(jìn)行靜電ESD試驗(yàn)時(shí)，我們將試驗(yàn)分為器件級ESD、系統(tǒng)級ESD，但很多設(shè)計(jì)人員容易把這兩個(gè)試驗(yàn)概念混淆。

通常芯片公司會測試驗(yàn)證芯片的器件級ESD性能，以確保芯片在生產(chǎn)或組裝到PCB期間不會發(fā)生ESD損傷，而系統(tǒng)級ESD則用于模擬終端用戶在使用整套產(chǎn)品時(shí)對外界ESD的抗擾能力。

器件級ESD測試包含HBM、MM、CDM三種模型，而系統(tǒng)級ESD測試則按照IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

系統(tǒng)級ESD電擊強(qiáng)度遠(yuǎn)高于器件級。

系統(tǒng)級ESD試驗(yàn)

在芯片制造和使用過程中，可以通過ESD控制措施來對環(huán)境進(jìn)行管控（相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如：IEC ?61340）,但當(dāng)電子產(chǎn)品最終產(chǎn)品送達(dá)客戶手中后，就無法對消費(fèi)現(xiàn)場的環(huán)境ESD進(jìn)行約束，因此系統(tǒng)級ESD試驗(yàn)會比芯片級ESD試驗(yàn)更加苛刻。

IEC 61000-4-2是國際公認(rèn)的產(chǎn)品ESD等級標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中明確了兩種放電的測試規(guī)格：

接觸放電：2kV-8kV，

空氣放電：2kV-15kV

電壓極性為正負(fù)，放電脈沖數(shù)＞10個(gè)，間隔時(shí)間＞1s，測試設(shè)備為供電狀態(tài)。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的等效電路如下：

實(shí)際試驗(yàn)中使用的靜電放電槍如下：

試驗(yàn)測試臺：

不需試驗(yàn)的情況

在試驗(yàn)后出現(xiàn)的故障等級分4類：

A：試驗(yàn)過程及結(jié)束后完全可以正常操作，無任何異?，F(xiàn)象出現(xiàn)；

B：試驗(yàn)過程中出現(xiàn)暫時(shí)性功能異常，但可以自動恢復(fù)；

C：出現(xiàn)功能異常，需要由操作人員做干涉后才能恢復(fù)功能；

D：出現(xiàn)異常且無法恢復(fù)正常。

在標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)中，產(chǎn)品必須符合A級或B級才能被接受。但如下幾種情況可以不進(jìn)行測試：

在維修和保養(yǎng)過程中才會接觸到的點(diǎn)和表面；

設(shè)備安裝固定后或安裝說明使用后不再接觸的點(diǎn)和面；

由于功能要求，對靜電敏感并有靜電警告標(biāo)簽的區(qū)域；

表面涂漆的產(chǎn)品，若設(shè)備廠家未說明漆膜為絕緣層，則因刮開漆膜后使電極頭與導(dǎo)電層接觸進(jìn)行放電，若廠家指明漆膜為絕緣層，則應(yīng)只進(jìn)行空氣放電，不進(jìn)行接觸放電。

另，試驗(yàn)空氣放電時(shí)，放電端需要距離被試設(shè)備至少15mm，閉合開關(guān)，再靠近受試點(diǎn)，直至放電。決不能將圓形放電頭直接放在被試點(diǎn)上面，當(dāng)放電后應(yīng)將放電極頭移開并進(jìn)行靜電清除。