在《靜電專題—跡象》中,我們將靜電釋放過程總結為3種模型:人體模型(HBM)、機器模型(MM)、充電器件模型(CDM)。本文我們闡述靜電試驗相關知識點。
器件級&系統級
在對產品進行靜電ESD試驗時,我們將試驗分為器件級ESD、系統級ESD,但很多設計人員容易把這兩個試驗概念混淆。
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通常芯片公司會測試驗證芯片的器件級ESD性能,以確保芯片在生產或組裝到PCB期間不會發生ESD損傷,而系統級ESD則用于模擬終端用戶在使用整套產品時對外界ESD的抗擾能力。
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器件級ESD測試包含HBM、MM、CDM三種模型,而系統級ESD測試則按照IEC 61000-4-2標準實施。
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系統級ESD電擊強度遠高于器件級。
系統級ESD試驗
在芯片制造和使用過程中,可以通過ESD控制措施來對環境進行管控(相關標準如:IEC 61340),但當電子產品最終產品送達客戶手中后,就無法對消費現場的環境ESD進行約束,因此系統級ESD試驗會比芯片級ESD試驗更加苛刻。
IEC 61000-4-2是國際公認的產品ESD等級標準,標準中明確了兩種放電的測試規格:
接觸放電:2kV-8kV,
空氣放電:2kV-15kV
電壓極性為正負,放電脈沖數>10個,間隔時間>1s,測試設備為供電狀態。
標準規定的等效電路如下:
實際試驗中使用的靜電放電槍如下:
試驗測試臺:
不需試驗的情況
在試驗后出現的故障等級分4類:
A:試驗過程及結束后完全可以正常操作,無任何異常現象出現;
B:試驗過程中出現暫時性功能異常,但可以自動恢復;
C:出現功能異常,需要由操作人員做干涉后才能恢復功能;
D:出現異常且無法恢復正常。
在標準法規中,產品必須符合A級或B級才能被接受。但如下幾種情況可以不進行測試:
在維修和保養過程中才會接觸到的點和表面;
設備安裝固定后或安裝說明使用后不再接觸的點和面;
由于功能要求,對靜電敏感并有靜電警告標簽的區域;
表面涂漆的產品,若設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電層接觸進行放電,若廠家指明漆膜為絕緣層,則應只進行空氣放電,不進行接觸放電。
另,試驗空氣放電時,放電端需要距離被試設備至少15mm,閉合開關,再靠近受試點,直至放電。決不能將圓形放電頭直接放在被試點上面,當放電后應將放電極頭移開并進行靜電清除。