ESD 测试培训教材

ElectrostaticDischargeTest(E.S.D.)方明美的生活电器有限公司品质与OEM中心一.什麼是靜電放電(ESD)1.定义:由于物体表面的不平衡電荷發生轉移﹐至使物体表面出現過剩或不足的靜止電荷﹐稱之為靜電2.靜電電場的能量達到一定程度后﹐擊穿其間介質而進行放電的現象﹐稱之為靜電放電.a.嚴寒的冬天，當您脫下暖和的毛衣，您會聽到嗶嗶啪啪聲b.乾燥的冷天，當伸手去開車門或窗戶，會感到觸電的感覺3.靜電可通過多种途徑來產生﹕摩擦﹑感應現象﹑离子裂變﹑光電效應﹑結冰﹑粒子束﹑游离輻射衰變﹑噴霧﹑場效應﹑与帶電物体接触等4.人體靜電量测量A)温度24.5℃,相對濕度RH為55%測量所穿鞋子動作產生靜電壓(Volts)皮鞋原地慢速踏步150~200皮鞋原地快速跑步200~250球鞋原地慢速踏步200~250球鞋原地快速跑步250~350B)當不同條件下，靜電壓之變化產生方法10%~20%相對濕度65%~95%相對濕度走過地毯35,0001,500走過塑膠地毯12,000250在椅子上工作6,000100拿起塑膠文件夾7,000600工作椅墊摩擦18,0001,500二.静电的危害靜電的放電會使电子元器件的功能性能劣化甚至失效﹐并且會干扰鄰近儀器及設備的正常工作.据統計﹕電子工業由于靜電每年損失上百億美元各類半導體材料抗靜電能力之比較晶片种类静电破坏电压MOSFET100~200EPROM100~CMOS250~3,000SCHOTTKYDIODE300~2,500TTL300~2,500BipolarTransistor380~7,000ECL500~SCR680~10,000由上可知，大體而言只要100V以上的靜電壓就可以對半導体產生傷害，故ESD之防護工作，我們不可不慎三.静电防护靜電的產生是不可避免的，但是可以防止它產生影響，也就是說可以采取有效措施把靜電電位控制在一定范圍內，使它不致於產生危害1.疏導接地:所有接觸電子器件、生產調試和維修電路板的工作人員都必須佩戴靜電環（必須戴在手腕上),靜電環必須接大地。這樣，人體、衣服和工作台上的靜電，不論它從哪裡來，大部分被引導到大地中，從而降低靜電電位2.离子中和在工作台上加裝離子發生器，利用它產生的離子來中和絕緣体上極性相反的靜電。離子發生器間歇性輪流產生正離子和負離子，以中和人體、電子器件、電路板上的電荷，使它們的靜電電壓降低到可以容忍的程度3.靜電屏蔽此種方法利用FaradyCage之原理使靜電場被摒蔽在容器之外圍.四.静电模拟测试1.测试目的:a.評估靜電對产品(系統)功能的影響,以及找出潛在的故障.b.确認待查物体能夠承受一定要求的靜電;c.找出待查物体比較薄弱的點进行改善.2.测试规范要求符合IEC61000-4-2;GB/T17626.2标准X：表示开放等级，此等级特定设备需求而由买卖双方规定，指定之电压则需要特别之测试设备等级接触放电测试电压空气放电测试电压12kV2kV24kV4kV36kV8kV48kV15kVx特定值特定值等级指示电压(kV)放电的第一个峰值电流(±10%)A峰值电流上升时间tr(ns)在30ns时的电流(±30%)A在60ns时的电流(±30%)A123424687.51522.5300.7-10.7-10.7-10.7-148121624683.词组定义1接触放电:试验发生器的电极保持与受试设备的直接接触进行放点的一种试验方法.a.直接接触放电:直接对受试设备实施放电b.间接接触放电:对受试设备附近的耦合板实施放电,以模拟人员对受试设备附件的物体放电对受试设备的影响.2空气放电:将试验发生器电极靠近受试设备并由火花对受试设备的放电.3耦合板:一块金属片和金属板.(垂直耦合板水平耦合板)4接地参考平面:一块导电平面,其电位作为公共参考电位.5储能电容:静电发生器中的充电电容器,用以代表人体充电至试验电压值时的电容量.4.测试实验室要求1环境:温度温度：15-35℃湿度：30-60%大气压：86-106kPa2测试桌(木制)高度:80cm宽度:最小80cm长度:最小160cm3接地参考平面(金属板):必须独立接地至少1平方米;一般要求大于测试桌面积,比测试桌各边长0.5m4水平耦合板(HCP):1.6x0.8m(金属板)5垂直耦合板(VCP):0.5x0.5m(金属板)(所有测试板厚度要求,金属材料为铜和铝时最小厚度0.25mm,其它金属材料时最小厚度0.65mm)6HCP/VCP与接地参考平面连接要求串結電阻的大小:470k串接電阻的個數:2个電阻到接線端的距离:30cm7HCP绝缘片厚度要求至少0.05mm.8测试设备离墙壁至少1m距离.9静电发生器要求：接触放电至少达到8KV空气放电至少达到15KV储能电容：150pF±10%放电电阻：330Ω±10%充电电阻：50M～100MΩ之间放电头:尖头/圆头各1个5.操作测试要求1被测试设备在空载和满载条件下测试.2测试点选择:a.接触放电主要针对一些人手容易触摸到的金属部分及底部螺丝等.待測物應承受至少200次(正負極性各100次)放電.測試點至少4點(每點至少放電50次),且其中一點選在HCP的前緣,其餘三點選在待測物上.如果待測物上找不到接触放电的點時,則應對VCP進行至少200次放電.對HCP放電时待測物需平行於HCP之邊緣,且距离HCP之邊緣前端0.1m.放電電極須在放電期間垂直於其前端邊緣,放電電極須接觸到HCP前緣.對VCP放電时待測物需平行於VCP邊緣,且距离VCP之邊緣0.1m.放電須在VCP耦合平面之垂直邊緣之中心點施行b.空气放电主要对一些人体触摸不到的孔、洞及缝隙进行放电.當對待測物無法進行接触放电時,應選擇在待測物正常操作下,使用者容易觸摸到的孔、洞及缝隙进行测试,對每個測試點進行至少20次(正負極性各10次)放電.3放电模式a.接触放电:以1P/S对测试点放电，共50次.（正负极性各25次)須先將E.S.D槍槍頭先接觸測試點,然后启动測試.每單一測試點單一極性測完後(正/負25次)后,需接地放電一次,再進行下一極性或下一測試點的測試,以確保待測物上無殘餘電荷.b.空气放电:以1P/S对测试点/区域放电，若为一点，则放电20次（正负极性各10次），若为一区域，则以1cm的间隔放电.先触发电极后放電圓頭需盡可能快速接近測試點,通过空氣放完電後且接觸到測試點.在每一次放電後,放電圓頭電極需移離測試點,然後静电发生器在觸發新的單一放電.6.测试结果评估1在规范限度中待测设备及系统的操作状态及功能正常，CriterionA2在规范限度中待测设备及系统的操作状态及功能劣化或丧失，但可自行恢复，CriterionB3在规范限度中待测设备及系统的操作状态及功能劣化或丧失，需操作人员处理或系统重新设定方可恢复，CriterionC4在规范限度中待测设备及系统由于设备或软件损坏或流失，而无法恢复，CriterionD接触放电空气放电等级0~≦4KV0~≦8KVPerformanceCriterionA4KV~≦6KV8KV~≦10KVPerformanceCriterionB(≦30seconds)6KV~≦8KV10KV~≦15KVPerformanceCriterionC