防城港ESD静电放电测试CNAS认可 专注服务

CNAS认可项目：是
微电子电路面临的风险比以往任何时候都大，罪魁祸首是静电放电(ESD)。这些祸害是隐秘的**，特别*攻击敏感的IC。单次静电放电事件就可以将PCB送入地狱。抗静电放电设计只要错失一步就可能意味着延误上市时间、影响开发进度，以及激怒客户。在某些高压力情况下，甚至意味着你的饭碗不保。
在尺寸不断缩小的微电子时代，如果ESD瞬变未加抑制地在PCB走线上出现之前你不去主动地阻止它们，那么ESD事件很可能毁了你的产品。
1. 静电放电概述 静电放电（ESD)是一种自然现象,经验表明,人在合成纤维的地毯上行走时,通过鞋子与地毯的摩擦,只要行走几步,人体上积累的电荷就可以达到10-6库仑以上(这取决于鞋子与地毯之间的电阻),在这样一个"系统"里(人/地毯/大地)的平均电容约为几十至上百pF。
研究不同的人体产生的静电放电,会有许多不同的电流脉冲,电流波形的上升时间在100ps至30ns之间.电子工程师们发现,静电放电多发生于人体接触半导体器件的时候,有可能导致数层半导体材料的击穿,产生不可挽回的损坏.静电放电以及紧跟其后的电磁场变化,可能危害电子设备的正常工作。
静电放电抗扰度试验(ESD)的国家标准为GB/T17626.2(等同于国际标准IEC61000-4-2).
2. 静电放电试验 GB/T17626.2国内静电放电标准描述的是在低湿度环境下,通过摩擦使人体带电.带了电的人体,在与设备接触过程中就可能对设备放电.
静电放电抗扰度试验模拟了两种情况:⑴设备操作人员直接触摸设备时对设备的放电,和放电对设备工作的影响;⑵设备操作人员在触摸邻近设备时,对所关心这台设备的影响. 其中**种情况称为直接放电(直接对设备放电);后一种情况称为间接放电(通过对邻近物体的放电,间接构成对设备工作的影响).静电放电可能造成的后果是: ⑴通过直接放电,引起设备中半导体器件的损坏,从而造成设备的*性失效. ⑵由放电(可能是直接放电,也可能是间接放电)而引起的近场电磁场变化,造成设备的误动作.
3. 静电放电的模拟 高压真空继电器是目前能产生重复和高速放电波形的器件.线路中的150pF电容代表人体的储能电容,330Ω电阻代表人体在手握钥匙和其他金属工具时的人体电阻.标准认为用这种人体放电模型(包括电容量和电阻值)来描述静电放电是足够严酷的.从放电电流波形(标准规定是放电电极对作为电流传感器的2Ω电阻接触放电时的电流波形)可以预见它含有较其丰富的谐波成分,因此它加大了试验的严酷程度. 作为对静电放电发生器的校核(这是确保采用不同品牌放电发生器试验结果可比性与重复性的关键),标准要求在4个不同电压下进行测量,测量中要用带宽至少为1GHz的示波器.
4. 试验中的放电方式 静电放电试验有直接和间接两种.标准规定直接放电以接触放电为方式,只有在不能用接触放电的地方才改用气隙放电. 对间接放电,标准中是用金属板来模拟被试设备附近的放电物体.由于是金属板,对间接放电无一例外是采用接触放电为的放电方式. 标准之所以用接触放电为的放电方式,是因为经历了IEC61000-4-2标准的前身IEC801-2标准执行过程中暴露出来的不足.IEC801-2标准以气隙放电为其的放电方式,标准执行中发现这种放电方式的测试结果重复性和可比性都比较差.
造成这种情况的主要原因是气隙放电的放电电流波形受制于下列因素: ①放电电极接近被试设备的速度; ②被测设备表面的形状对电极场强分布的影响; ③环境(如温度,湿度和气压)对放电的影响; ④放电电压对放电电流波形频谱的影响(例如,8kV的放电电流上升时间典型值为1ns～5ns;**8kV的电流上升时间可能达到5～30ns). 此外,在IEC801-2:1984标准中采用气隙放电为放电方式,还和当时找不到合适的测量仪器有关(示波器的带宽还不足以观察到上升速率为1ns的波形). 气隙放电对测试结果带来的种种弊病,在1991年出版的IEC801-2标准草案中得到改正,草案决定用接触放电为放电方式.仍保留气隙放电作为对非导电性表面的设备(如塑料机箱,或表面复有绝缘物的金属外壳)的试验方式.这种情况一直延续到IEC61000-4-2标准的颁布.
5. 实验室的型式试验 静电放电分实验室的型式试验和现场试验两种,标准规定,实验室的型式试验是设备鉴定和咨询采用的试验方式.现场试验则受制于现场环境,主要用于现场情况摸底,而不能作为鉴定试验.现场试验要征得用户和制造商双方一致同意后才能进行. Ⅰ. 试验配置 由于静电放电的电流波形十分陡峭,*己经达到0.7～1ns,其包含的谐波成分至少要达到500MHz以上。
因此试验室里试验配置的规范性是保证试验结果重复性和可比性的一个关键.配置可以由用户自行制作,标准对此作出了规定,归结起来有以下几点:
(1)参考接地板采用0.25mm以上铜板或铝板(铝板易氧化,慎用).如用其他金属,厚度至少是0.65mm以上.参考接地板实际尺寸不限,要求四周均**出被试设备(指地面设备)或试验桌台面水平耦合板(用于台式设备)的每边0.5m以上.参考接地板要和试验室的保护接地线相连.
(2)水平耦合板(仅台式设备有)和垂直耦合板(后者有绝缘支架)的材料与参考接地板相同.两块耦合板各有一根两端接有470kΩ电阻的电缆线与参考接地板相连,以便泄放试验中静电电荷.要求所用电阻有承受放电的能力;整个电缆有绝缘保护,避免与接地板短路.
(3)对台式设备,在水平耦合板上覆一块0.5mm的绝缘薄板,要求试验中此板不明显积聚电荷.在台式设备试验中,水平耦合板至少比试品的每一边大出0.1m.如试品太大,要么选用更大的试验台;要么选用两张同样的试验台来摆放试品,桌面上的水平耦合板不必焊在一起,而可以在两张桌子的并合处覆一块同样材质的金属,只要各压住每个桌面0.3m以上即可.但要求两张桌子的水平耦合板用电阻线分别与参考接地板相连.
(4)对地面设备,在参考接地板上要有一个0.1m高的绝缘支座,试品和试品电缆放在绝缘支座上.
(5)所有连接线(包括参考接地板的接地电缆;耦合板上的带电阻的连接电缆;以及放电接到参考接地板上的接地回线等)都必须保持低阻抗的连接.
(6)其他应注意的地方 A.在距试品1m以内应无墙壁和其他金属物品(包括仪器). B.试验中的试品要尽可能按实际情况布局(包括电源线,信号线和安装脚等等).接地线要按生产厂的规定接地(没有接地线的就不接),不允许有额外的接地线. C.放电时,放电的接地回线与试品表面至少保持0.2m的间距,避免相互间有附加感应,影响试验结果. Ⅱ. 试验方法 标准规定,凡被试设备正常工作时,人手可以触摸到的部位,都是需要进行静电放电试验的部位(这样的部位,除机壳以外,其他如控制键盘,显示屏,指示灯,旋钮,钥匙孔,电源线等都在考核范围内). 试验时,被试设备处在正常工作状态. 试验正式开始前,试验人员对试品表面以20次/秒的放电速率扫视一遍,以便寻找试品的敏感部位(凡扫视中有引起试品数显跳动,动作异常迹象的部位,都作为正式试验时的重点考查部位,应记录在案,并在正式试验时应在其周围多增加几个考查点). 正式试验时,放电以1次/秒的速率进行(也有规定为1次/5秒的产品),以便让试品来得及作出响应.通常对每一个选**上放电20次(其中10次是正的,还有10次是负的).
原则上,凡可以用接触放电的地方一律用接触放电.对有镀漆的机壳,如制造厂未说明是作绝缘的,试验时便用放电的刺破漆膜对试品进行放电.如厂家说明是做绝缘使用时,则改用气隙放电.对气隙放电应采用半圆头形的电极,在每次放电前,应先将放电从试品表面移开,然后再将放电慢慢靠近试品,直到放电发生为止.为改善试验结果的重复性和可比性,放电电极要垂直试品表面 间接放电: ①对水平耦合板,放电垂直地在离开试品0.1m处用接触放电方式进行放电. ②对垂直耦合板,耦合板应放在离试品0.1m处,放电要垂直于耦合板一条垂直边的中心位置上进行放电.对试品垂直方向的四个面都要用垂直耦合板做间接放电试验.
6. 现场试验 现场试验是设备在安装条件下进行的试验.通常是设备在现场受挫后,作为摸底,由制造商和用户协商后进行的试验. 现场试验的布置，为了便于静电放电的接地回线电缆的连接,应将参考接地板铺设在地面上,并保持与试品及其系统0.1m的距离.参考接地板的材料和厚度都与实验室配置的要求相同.在条件允许的情况下,接地板的尺寸为0.3m×2m.参考接地板与现场的安全地相连,或连接在试品及其系统的接地端子上.发生器的接地回线接在靠近试品及其系统放电点的参考接地平面上. 当试品及其系统安装在金属桌子上时,而金属桌子又未与现场的安全地连接时,则应将金属桌子通过一根两端带有470kΩ的电阻线接到参考接地平面上,以防止静电积累.
7. 试验等级 标准将试验等级分成四级:对接触放电分别设为2kV,4kV,6kV和8kV;对气隙放电分别设为2kV,4kV,8kV和15kV。 试验等级的选择与环境因素有关(环境越干燥,试验电压等级也越高).但对一台具体的产品来说,往往已在相应的产品族标准或产品标准试中给出(连同试品的合格评定准则也一并给出)。
8. 标准点评 ①标准之所以用接触放电作为放电的方式,是因为接触放电的不确定因素较少。 ②接触放电有着较其陡峭的上升时间,因此放电电流波形中包含了较其丰富的谐波成分,即使选择比较低的试验电压,也能取得比同样等级中电压较高的气隙放电有更加严格的测试结果。
如对静电放电测试项目还有疑问的地方，请联系讯科标准，我司工程师将给予一一解答！
耦合板 coupling plane
一块金属片或金属板,对其放电用来模拟对受试设备附近物体的静电放电
HCP: 水平耦合板; VCP :垂直耦合板
接触放电方法 contact discharge method
试验发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法
静电放电ESD测试简介
当带电物体接触不同电位的另一物体时，两个物体之间的电荷均衡。发生这种情况时的电压v（t）和电流i（t）瞬态如下图所示，瞬变的幅度和波形取决于电流路径中的电压差和总阻抗。脉冲将被感应并可能产生可能影响附近电子电路的信号。
如果通过产品的放电电流试图采取包括气隙的路径，则在设备内可能发生二次放电。间隙上的电压增加，直到间隙发生故障。
设计中用于避免ESD问题的一些步骤是：
a）选择对短暂瞬变无响应的电路配置。
b）布置PCB图案以小化关键节点处的感应电压。
c）防止不可避免的放电瞬变耦合到电路和电缆中。
d）尽可能设计外壳以防止发生排放。
ESD测试符合IEC 61000-4-2
IEC 61000-4-2是抗扰度ESD测试的标准。它在称为ESD的手持发生器的*电压电平下施加定义的电流波形。
它使用由高压电源提供的电容器，其充电电压通过接触点通过串联阻抗放电到地。使用两种放电方法。它们是接触放电和空气放电。
ESD测试-接触放电
在接触放电方法中，应力可以直接施加到EUT或邻近EUT的耦合平面。在每个测试脉冲之前，电容器充电到所需的电平，但其电压通过真空继电器保持在发生器的探头上。
将探针应用于EUT或耦合平面上的适当选择的点。然后触发发电机，使继电器触点闭合，电容器电压通过探头施加到EUT。
当电压通过发生器，EUT和接地平面的组合串联阻抗放电时，这会产生电流脉冲。在每个位置以适当的极性和水平重复该动作所需的次数。
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秉承“质量，客户至上”的服务宗旨;坚持“行为公正，方法科学，数据准确，服务高效”的质量方针和、务实、创新、恪守、实证、实战、实效的原则;坚持用实力说话，用业绩说话，唯实唯用。维护商业机密和技术机密。
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ESD测试-空气放电
相同的发电机用于空气放电方法，但具有圆形而不是尖的探针。电容器如前所述充电到所需的电平，但电压现在连续施加到探头上，探头远离EUT。
对于每个测试脉冲，被巧妙地提升到EUT上的选**，直到它接触为止。就在此之前，和EUT之间的气隙将被击穿并且放电电流将流动，如前所述受到发电机的组合串联阻抗，气隙，EUT和返回路径的限制。
同样，在每个位置以适当的极性和水平重复动作所需的次数。
静电放电ESD测试布局
ESD脉冲具有亚纳秒的上升时间，因此射频布局预防措施至关重要。
1.测试必须重新创建实际发现的上升时间，因为这是决定放电通过EUT的路径和EUT本身的响应的重要参数。接地参考平面（GRP）是设置的组成部分，发电机的返回引线必须与其良好连接，因为此连接形成电流返回路径的一部分。
2.测试的间接放电部分使用另外两个不同于GRP的平面，称为水平耦合平面（HCP）和垂直耦合平面（VCP）。这些飞机的放电模拟了从现实生活中放射到附近物体的辐射场所产生的应力。
3.每个耦合平面通过电阻引线连接到GRP，以确保任何电荷在几微秒内流出。这些引线的结构至关重要：每端应靠近一个电阻，使它们之间的引线长度与连接隔离，并且与它的杂散耦合被中和。
4.虽然额定功率并不重要，但电阻器本身应能承受高脉冲dV / dt而不会损坏，因此碳成分类型适合。
5.对于几十纳秒的ESD事件，该平面承载全应力电压，该电压电容耦合到EUT。从平面到EUT以外的物体的任何杂散电容都会修改平面的电压和电流波形，从而修改所施加的应力。
6.因此，重要的是在EUT周围保持至少1米的净空间，这意味着桌面设置与墙壁或其他物体有一些分离。
7.同样，从VCP到EUT的分离规定为10cm; 即使这个距离的微小变化也会导致与EUT的耦合发生很大的变化，因此控制它的便利方法，例如平面表面上的塑料10cm间隔物，是有帮助的。
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电磁兼容性(EMC) electromagnetic compatibility
设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁 扰的能力
ESD静电放电测试
ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge 的缩写，即"静电放电"的意思。ESD是本世纪中期以来形成的以研究静电的产生、危害及静电防护等的学科。因此，国际上习惯将用于静电防护的器材统称为“ESD”，中文名称为静电阻抗器。
ESD知识介绍
静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦等。静电的特点是高电压、低电量、小电流和作用时间短的特点。
人体自身的动作或与其他物体的接触，分离，摩擦或感应等因素，可以产生几千伏甚至上万伏的静电。
静电在多个领域造成严重危害。摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危害。
生产过程中静电防护的主要措施为静电泄露、耗散、中和、增湿，屏蔽与接地。
人体静电防护系统主要有防静电手腕带，脚腕带，工作服、鞋袜、帽、手套或指套等组成，具有静电泄露，中和与屏蔽等功能。
静电防护工作是一项长期的系统工程，任何环节的失误或疏漏，都将导致静电防护工作的失败。
静电的危害：
静电在我们的日常生活中可以说是无处不在，我们的身上和周围就带有很高的静电电压，几千伏甚至几万伏。平时可能体会不到，人走过化纤的地毯静电大约是35000伏，翻阅塑料说明书大约7000伏，对于一些敏感仪器来讲，这个电压可能会是致命的危害。
静 电 放 电 模 式
目前工业界大致定义了以下三种常见静电放电模式：
HBM人体模式：
人体模式是ESD模型中建立早和主要的模型之一, 在IC制造和使用过程中, 人体和IC接触的机会多, 由人体静电损伤造成IC失效的比例也, 而且在实际应用中, 工业界也大多采用HBM模式来标注IC的静电等级. 人体模式指人体在地上走动、摩擦或者其他因素在人体上已积累了静电, 当此人直接接触IC时, 人体上的静电便会经IC管脚进入IC内, 再由IC 放电到地. 此放电过程会在短至几百纳秒的时间内产生数安培的瞬间放电电流, 此电流会把IC内部元件烧毁.
MM机器放电模式：
机器本身积累了静电, 当此机器接触IC时, 该静电便经过IC 管脚放电. 金属制造的机器放电等效电阻较小, 因此其放电过程更短, 在几纳秒到几十纳秒之内会有数安培的瞬间放电电流产生, 因此对元件的破坏力更大.
CDM充电元器件模式：
因摩擦或接触到其他物体的静电电荷, IC内部积累了静电, 但在静电积累的过程中IC没有受伤. 此带有静电的IC在处理过程中, 当其pin直接接地或间接接地时, 静电便会经过pin从IC的内部释放, 从而造成放电现象. 此种模式的放电时间更短, 放电上升时间小于1nS, 尖峰电流15安培, 持续时间小于10纳秒。
对应法规：GB/T17626.2
CNAS认可项目：是
1. 静电放电抗扰度测试概述
静电放电抗扰度试验(ESD)的国家标准为GB/T17626.2(等同于国际标准IEC61000-4-2).
静电放电（ESD)是一种自然现象,经验表明,人在合成纤维的地毯上行走时,通过鞋子与地毯的摩擦,只要行走几步,人体上积累的电荷就可以达到10-6库仑以上(这取决于鞋子与地毯之间的电阻),在这样一个"系统"里(人/地毯/大地)的平均电容约为几十至上百pF,可能产生的电压要达到15kV.研究不同的人体产生的静电放电,会有许多不同的电流脉冲,电流波形的上升时间在100ps至30ns之间.电子工程师们发现,静电放电多发生于人体接触半导体器件的时候,有可能导致数层半导体材料的击穿,产生不可挽回的损坏.静电放电以及紧跟其后的电磁场变化,可能危害电子设备的正常工作。
2. 静电放电抗扰度测试
GB/T17626.2国内静电放电标准描述的是在低湿度环境下,通过摩擦使人体带电.带了电的人体,在与设备接触过程中就可能对设备放电.静电放电抗扰度试验模拟了两种情况:⑴设备操作人员直接触摸设备时对设备的放电,和放电对设备工作的影响;⑵设备操作人员在触摸邻近设备时,对所关心这台设备的影响.
其中**种情况称为直接放电(直接对设备放电);后一种情况称为间接放电(通过对邻近物体的放电,间接构成对设备工作的影响).静电放电可能造成的后果是:
⑴通过直接放电,引起设备中半导体器件的损坏,从而造成设备的*性失效.
⑵由放电(可能是直接放电,也可能是间接放电)而引起的近场电磁场变化,造成设备的误动作.
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间接放电 indirect application
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近的物体的放电