在《静电专题—迹象》中,我们将静电释放过程总结为3种模型:人体模型(HBM)、机器模型(MM)、充电器件模型(CDM)。本文我们阐述静电试验相关知识点。
器件级&系统级
在对产品进行静电ESD试验时,我们将试验分为器件级ESD、系统级ESD,但很多设计人员容易把这两个试验概念混淆。
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通常芯片公司会测试验证芯片的器件级ESD性能,以确保芯片在生产或组装到PCB期间不会发生ESD损伤,而系统级ESD则用于模拟终端用户在使用整套产品时对外界ESD的抗扰能力。
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器件级ESD测试包含HBM、MM、CDM三种模型,而系统级ESD测试则按照IEC 61000-4-2标准实施。
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系统级ESD电击强度远高于器件级。
系统级ESD试验
在芯片制造和使用过程中,可以通过ESD控制措施来对环境进行管控(相关标准如:IEC 61340),但当电子产品最终产品送达客户手中后,就无法对消费现场的环境ESD进行约束,因此系统级ESD试验会比芯片级ESD试验更加苛刻。
IEC 61000-4-2是国际公认的产品ESD等级标准,标准中明确了两种放电的测试规格:
接触放电:2kV-8kV,
空气放电:2kV-15kV
电压极性为正负,放电脉冲数>10个,间隔时间>1s,测试设备为供电状态。
标准规定的等效电路如下:
实际试验中使用的静电放电枪如下:
试验测试台:
不需试验的情况
在试验后出现的故障等级分4类:
A:试验过程及结束后完全可以正常操作,无任何异常现象出现;
B:试验过程中出现暂时性功能异常,但可以自动恢复;
C:出现功能异常,需要由操作人员做干涉后才能恢复功能;
D:出现异常且无法恢复正常。
在标准法规中,产品必须符合A级或B级才能被接受。但如下几种情况可以不进行测试:
在维修和保养过程中才会接触到的点和表面;
设备安装固定后或安装说明使用后不再接触的点和面;
由于功能要求,对静电敏感并有静电警告标签的区域;
表面涂漆的产品,若设备厂家未说明漆膜为绝缘层,则因刮开漆膜后使电极头与导电层接触进行放电,若厂家指明漆膜为绝缘层,则应只进行空气放电,不进行接触放电。
另,试验空气放电时,放电端需要距离被试设备至少15mm,闭合开关,再靠近受试点,直至放电。决不能将圆形放电头直接放在被试点上面,当放电后应将放电极头移开并进行静电清除。