ESD測(cè)試培訓(xùn)教材

1、 electrostatic discharge test (e.s.d.) 美的生活電器有限公司品質(zhì)與oem中心 一.什麼是靜電放電什麼是靜電放電 (esd) 1.1. 定義:由于物體表面的不平衡電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移至 使物體表面出現(xiàn)過?；虿蛔愕撵o止電荷稱之為靜 電 2. 靜電電場(chǎng)的能量達(dá)到一定程度后擊穿其間介 質(zhì)而進(jìn)行放電的現(xiàn)象稱之為靜電放電. a.嚴(yán)寒的冬天，當(dāng)您脫下暖和的毛衣，您會(huì)聽到嗶 嗶啪啪聲 b.乾燥的冷天，當(dāng)伸手去開車門或窗戶，會(huì)感到 觸電的感覺 3.靜電可通過多種途徑來產(chǎn)生 摩擦感應(yīng)現(xiàn)象離子裂變光電效應(yīng)結(jié) 冰粒子束游離輻射衰變噴霧場(chǎng)效應(yīng)與 帶電物體接觸等 4. 人體靜電量測(cè)量 a)

2、溫度24.5,相對(duì)濕度 rh 為55 %測(cè)量 所穿鞋子 動(dòng) 作 產(chǎn)生靜電壓(volts) 皮 鞋 原地慢速踏步 150200 皮 鞋 原地快速跑步 200250 球 鞋 原地慢速踏步 200250 球 鞋 原地快速跑步 250350 b)當(dāng)不同條件下，靜電壓之變化 產(chǎn)生方法 10%20%相對(duì)濕度 65%95%相對(duì)濕度 走過地毯 35,000 1,500 走過塑膠地毯 12,000 250 在椅子上工作 6,000 100 拿起塑膠文件夾 7,000 600 工作椅墊摩擦 18,000 1,500 二. 靜電的危害 靜電的放電會(huì)使電子元器件的功能性能劣化甚至 失效并且會(huì)干擾鄰近儀器及設(shè)備的正常工

3、作. 據(jù)統(tǒng)計(jì)電子工業(yè)由于靜電每年損失上百億美元 各類半導(dǎo)體材料抗靜電能力之比較 晶片種類 靜電破壞電壓 mosfet 100200 eprom 100 cmos 2503,000 schottky diode 3002,500 ttl 3002,500 bipolar transistor 3807,000 ecl 500 scr 68010,000 由上可知，大體而言只要100v以上的靜電壓 就可以對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)生傷害，故 esd 之防護(hù)工作，我 們不可不慎 三. 靜電防護(hù) 靜電的產(chǎn)生是不可避免的，但是可以防止它產(chǎn) 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(nèi)，使它不致於產(chǎn)生危害

4、 1.疏導(dǎo)接地: 所有接觸電子器件、生產(chǎn)調(diào)試和維修電路板的 工作人員都必須佩戴靜電環(huán)（必須戴在手腕上),靜 電環(huán)必須接大地。這樣，人體、衣服和工作臺(tái)上的 靜電，不論它從哪裡來，大部分被引導(dǎo)到大地中， 從而降低靜電電位 2. 離子中和 在工作臺(tái)上加裝離子發(fā)生器，利用它產(chǎn)生的離子 來中和絕緣體上極性相反的靜電。離子發(fā)生器間歇 性輪流產(chǎn)生正離子和負(fù)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farady cage 之原理使靜電場(chǎng)被 摒蔽在容器之外圍. 四. 靜電模擬測(cè)試 1.測(cè)試目的: a.評(píng)估靜電對(duì)產(chǎn)品(系統(tǒng))功能的影響,以及找出

5、潛 在的故障. b.確認(rèn)待查物體能夠承受一定要求的靜電; c.找出待查物體比較薄弱的點(diǎn)進(jìn)行改善. 2. 測(cè)試規(guī)范要求 符合iec61000-4-2; gb/t17626.2 標(biāo)準(zhǔn) x：表示開放等級(jí)，此等級(jí)特定設(shè)備需求而由買賣雙方規(guī) 定，指定之電壓則需要特別之測(cè)試設(shè)備 等級(jí) 接觸放電測(cè)試電壓 空氣放電測(cè)試電壓 12kv 2kv 24kv 4kv 36kv 8kv 48kv 15kv x特定值 特定值 等級(jí) 指示電 壓(kv) 放電的第一 個(gè)峰值電流 (10%)a 峰值電流 上升時(shí)間 tr (ns) 在30ns時(shí) 的電流 (30%) a 在60ns時(shí) 的電流 (30%) a 1 2 3 4 2 4

6、 6 8 7.5 15 22.5 30 0.7-1 0.7-1 0.7-1 0.7-1 4 8 12 16 2 4 6 8 3.詞組定義 1接觸放電:試驗(yàn)發(fā)生器的電極保持與受試設(shè)備的直 接接觸進(jìn)行放點(diǎn)的一種試驗(yàn)方法. a.直接接觸放電:直接對(duì)受試設(shè)備實(shí)施放電 b.間接接觸放電: 對(duì)受試設(shè)備附近的耦合板實(shí)施 放電,以模擬人員對(duì)受試設(shè)備附件的物體放電對(duì)受試 設(shè)備的影響. 2空氣放電: 將試驗(yàn)發(fā)生器電極靠近受試設(shè)備并由 火花對(duì)受試設(shè)備的放電. 3 耦合板: 一塊金屬片和金屬板. (垂直耦合板 水 平耦合板 ) 4 接地參考平面: 一塊導(dǎo)電平面,其電位作為公共 參考電位. 5儲(chǔ)能電容: 靜電發(fā)生器中的

7、充電電容器,用以代表 人體充電至試驗(yàn)電壓值時(shí)的電容量. 4. 測(cè)試實(shí)驗(yàn)室要求 1 環(huán)境: 溫度溫度：15-35 濕度：30-60% 大 氣壓：86-106kpa 2 測(cè)試桌(木制) 高度 : 80cm 寬度: 最小80cm 長度: 最小160cm 3 接地參考平面(金屬板):必須獨(dú)立接地 至少1平方米; 一般要求大于測(cè)試桌面積, 比測(cè) 試桌各邊長0.5m 4 水平耦合板(hcp): 1.6x0.8m (金屬板) 5 垂直耦合板(vcp): 0.5x0.5m (金屬板) (所有測(cè)試板厚度要求, 金屬材料為銅和鋁時(shí)最小厚度0.25mm,其它金屬材料 時(shí)最小厚度0.65mm) 6 hcp/vcp與接

8、地參考平面連接要求 串結(jié)電阻的大小:470k 串接電阻的個(gè)數(shù): 2個(gè) 電阻到接線端的距離: 30cm 7 hcp 絕緣片厚度要求至少0.05mm. 8 測(cè)試設(shè)備離墻壁至少1m距離. 9 靜電發(fā)生器要求： 接觸放電至少達(dá)到8kv 空氣放電至少達(dá)到15kv 儲(chǔ)能電容：150 pf 10% 放電電阻：33010% 充電電阻：50m100m之間 放電頭: 尖頭/圓頭各1個(gè) 5. 操作測(cè)試要求 1被測(cè)試設(shè)備在空載和滿載條件下測(cè)試. 2測(cè)試點(diǎn)選擇: a.接觸放電主要針對(duì)一些人手容易觸摸到的金屬 部分及底部螺絲等. 待測(cè)物應(yīng)承受至少200次(正負(fù)極性各100次) 放 電. 測(cè)試點(diǎn)至少4點(diǎn)(每點(diǎn)至少放電50次

9、),且其中一 點(diǎn)選在 hcp的前緣,其餘三點(diǎn)選在待測(cè)物上. 如果待 測(cè)物上找不到接觸放電的點(diǎn)時(shí),則應(yīng)對(duì)vcp進(jìn)行至少 200次放電. 對(duì)hcp放電時(shí)待測(cè)物需平行於hcp之邊緣,且距離 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(duì)vcp放電時(shí)待測(cè)物需平行於vcp邊緣,且距離vcp 之邊緣0.1m. 放電須在vcp耦合平面之垂直邊緣之中 心點(diǎn)施行 b.空氣放電主要對(duì)一些人體觸摸不到的孔、洞及縫 隙進(jìn)行放電. 當(dāng)對(duì)待測(cè)物無法進(jìn)行接觸放電時(shí), 應(yīng)選擇在待測(cè) 物正常操作下, 使用者容易觸摸到的孔、洞及縫隙 進(jìn)行測(cè)試,對(duì)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行至少20次(正負(fù)

10、極性各 10次)放電. 3 放電模式 a. 接觸放電: 以1p/s對(duì)測(cè)試點(diǎn)放電，共50次.（正 負(fù)極性各25次) 須先將e.s.d槍槍頭先接觸測(cè)試點(diǎn),然后啟動(dòng)測(cè)試. 每單一測(cè)試點(diǎn)單一極性測(cè)完後(正/負(fù)25 次)后, 需 接地放電一次,再進(jìn)行下一極性或下一測(cè)試點(diǎn)的測(cè)試 , 以確保待測(cè)物上無殘餘電荷. b.空氣放電: 以1p/s對(duì)測(cè)試點(diǎn)/區(qū)域放電，若為一 點(diǎn)，則放電20次（正負(fù)極性各10次），若為一區(qū)域， 則以1cm的間隔放電. 先觸發(fā)電極后 放電圓頭需盡可能快速接近測(cè)試點(diǎn), 通過空氣放完電後且接觸到測(cè)試點(diǎn). 在每一次放電後, 放電圓頭電極需移離測(cè)試點(diǎn), 然後靜電發(fā)生器在觸發(fā) 新的單一放電. 6. 測(cè)試結(jié)果評(píng)估 1在規(guī)范限度中待測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)的操作狀態(tài)及功能 正常，criterion a 2 在規(guī)范限度中待測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)的操作狀態(tài)及功 能劣化或喪失，但可自行恢復(fù)，criterion b 3在規(guī)范限度中待測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)的操作狀態(tài)及功能 劣化或喪失，需操作人員處理或系統(tǒng)重新設(shè)定方可 恢復(fù)，criterion c 4在規(guī)范限度中待測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)由于設(shè)備或軟件損