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EMC靜電放電測試基本常識
生活中，很多原因下都會(huì )產(chǎn)生靜電，例如薄膜和卷筒之問(wèn)的摩擦，膠帶的分離，物體破損，或者帶電的粒子。靜電會(huì )在各種情景，各種生產(chǎn)設備的各種流程中產(chǎn)生，而主要產(chǎn)生的原因就是重復的摩擦和分離。當電荷累積到一定程度，物體問(wèn)就會(huì )存在電勢差，接觸或者相互靠近過(guò)程會(huì )產(chǎn)生電荷瞬間移動(dòng)，就會(huì )形成靜電放電。靜電放電經(jīng)常會(huì )影響我們日常所用的電子產(chǎn)品的正常工作，甚至造成靜電故障。主要是靜電放電的過(guò)程是電荷移動(dòng)的現象，既然有電荷的移動(dòng)就有可能影響到電子產(chǎn)品的元器件的正常工作，特別是現代基本都是半導體工藝元器件。嚴重時(shí)還可能會(huì )造成元器件的損壞，靜電故障就是山靜電造成電子元件(例如1C集成電路))損壞的一種現象。當1C中發(fā)生靜電故障時(shí)，山于靜電釋放，高壓電流瞬問(wèn)穿過(guò)1C內部，破壞了高絕緣性二氧化硅(絕緣層)并損壞內部電路。所以在設計、生產(chǎn)電子產(chǎn)品的時(shí)候就應該考慮靜電放電的影響。
為了模仿電子產(chǎn)品在現實(shí)環(huán)境中可能遭受的靜電放電影響，國際標準委員會(huì )制訂了相關(guān)的標準規范，斤民多國家或者地區都會(huì )自接采用這些標準作為本國或本地區的標準規范。特別是歐洲，凡是進(jìn)入歐盟市場(chǎng)的電子電器產(chǎn)品必須符介EM(指令((2004/108/EC)要求，靜電放電是EM(試驗之一。
2國際標準的靜電放電測試要求
在國際標準委員會(huì )制訂的電磁兼容標準中，包括有基礎標準和產(chǎn)品標準。其中靜電放電測試標準是基礎標準之一，有時(shí)候也叫測試技術(shù)標準。靜電放電測試標準1EC61000-4-2講述了測試原理、等級、方法等幾個(gè)方而的內容。1EC61000-4-2定義了四個(gè)標準測試等級和一個(gè)開(kāi)放等級。放電測試發(fā)生器的電路結構、參數見(jiàn)表2及放電波形所示。然后是介紹了靜電放電測試布置和測試方法，1EC61000-4-2使用了兩種小同的測試方法:一種是接觸放電。intactdischarge，是自接對EUT放電這是優(yōu)選的測試方法，如果接觸放電小能被施加到EUT，接觸放電還有問(wèn)接接觸放電即對水平禍介板HCP和垂自禍介板VCP放電測試模式，另外一種方法空氣放電Airdischarge可以使用，其實(shí)一般產(chǎn)品標準要求的抗擾度靜電放電測試都要求兩種方法進(jìn)行測試。
C級判定((CriterionC):指產(chǎn)品功能在測試前可正常**作，但測試過(guò)程中受ESD放電影響，出現功能降低或異常，且功能無(wú)法自動(dòng)回復，必須經(jīng)山操作人員做重置(Re-set)或重開(kāi)相L的動(dòng)做才能回復功能，這情形則僅符介C級判定結果。
D級判定((Criterion功:指產(chǎn)品功能在測試前可正常**作，但測試過(guò)程中出現異常，雖經(jīng)山操作人員做重置(Re-set)或重開(kāi)機也小能回復功能，這種情況大概產(chǎn)品已損傷嚴重，僅符介D級判定結果。(這屬小介格)。
依lEC61000-4-2法規建議，產(chǎn)品采購驗證必須符介A級或B級的判定才能接受，C級和D級判定是小介格的。
常見(jiàn)歐洲標準中產(chǎn)品標準抗擾度要求，如家電類(lèi)EN55014-2，音視頻類(lèi)EN55020，信息技術(shù)類(lèi)EN55024，燈具類(lèi)EN61547等都有規定ESD的等級和測試要求。這幾類(lèi)產(chǎn)品的ESD要**:接觸放電14kV，空氣放電1 8kV。
我們知道1EC61000-4-2規定的都是對成品的產(chǎn)品所做的試驗，也就是*終自接到用戶(hù)乎上的產(chǎn)品。但是可能還有些疑惑，就是我們常見(jiàn)到有些靜電放電的技術(shù)文檔會(huì )講到靜電放電的幾個(gè)模式HBM.MM.CDIVIo而小是接觸放電和空氣放電兩種方式。其實(shí)兩種靜電放電的測試環(huán)境是小同的，Contactdischarge和Airdischarge對應的是測試*終產(chǎn)品的，是對系統級來(lái)做的測試。HBM.MM.CDM是在生產(chǎn)過(guò)程中靜電放電模式，是對生產(chǎn)制造級的測試。HBM是人體模式，即模擬人體帶電放電;MM是機器模式，是指帶電機器通過(guò)設備到地放電;書(shū)
CDM是帶電器件模式，模擬帶電器件通過(guò)金屬板放電。而且這兩種測試環(huán)境對*終產(chǎn)品能否通過(guò)ESD測試都有重要影響。這兩者是有各自的意義。
3靜電放電影響及處理方法
1EC6100- 4-2講的是對應用戶(hù)級的ESD測試，主要也就是講Contactdischarge和Airdischarge兩種小同方式下的ESDo看產(chǎn)品能否通過(guò)相應的標準等級要求。靜電放電對系統級的測試產(chǎn)生的影響，輕者產(chǎn)品會(huì )發(fā)生一些另用戶(hù)小愉快的現象或者小能正常工作，重者整個(gè)系統硬件損壞小可恢復。所以我們必須考慮ESD的影響以及相應的處理方法。
我們知道靜電放電的產(chǎn)生是因為電荷的移動(dòng)。那么我們可以考慮兩個(gè)主要的方法，一是防比靜電對電路放電，二是快速把電荷疏導，當然對電荷的疏導也就是會(huì )產(chǎn)生放電，放電產(chǎn)生的電場(chǎng)對電路的影響我們也是要考慮的。
對ESD防護的處理可以從兩方而入乎:一是印刷電路板(PCB)板級的處理，二是系統級的處理。
PCB板級的處理，當然包括元器件，主要是半導體芯片，因為多數情況下受ESD影響都是半導體芯片，也就是半導體集成電路(1C)。對于芯片的保護可以加一些抑制器件將ESD的十擾降低，或者增加釋放回路使電荷通過(guò)旁路釋放，還可以添加濾波電路等方式降低ESD給電路帶來(lái)的影響。如圖4所示。必須注意以上的措施都要在ESD敏感，或者自接施加ESD的接日附近增加，因為如果措施加的地方小介理還可能引入放電電流。常用的這些器件包括電感電阻電容,TVS管，現在還有專(zhuān)門(mén)的ESD保護器件。同時(shí)在進(jìn)行PCB布線(xiàn)的時(shí)候要避免銳角走線(xiàn)的出現如圖5中A的布線(xiàn)方式要避免，我們都}一分清楚**有放電和吸收電荷的特性，想想避雷針就知道。銳角的布線(xiàn)尖角處是容易引發(fā)ESD的，那么放電電流就會(huì )影響到鄰近的電路，如果電流足夠大可以把芯片損壞，況且這種走線(xiàn)也會(huì )引起信號突變。
系統級的處理，主要就是結構布局的考慮。比如金屬外殼的散熱問(wèn)隙小連續的接地而斷裂帶會(huì )引起放電如圖6，如果正對的是ESD敏感電路，就可能會(huì )產(chǎn)生**的影響。我們可以加一層絕緣層或者屏蔽層將缺日與電路之問(wèn)隔斷。還有螺釘也有**二次放電的作用如圖7所示。而且電子產(chǎn)品須要有開(kāi)關(guān)及按鈕，因此要防比ESD能量從開(kāi)關(guān)或按鈕進(jìn)入電路板傷及組件，可采用導電材質(zhì)的墊片或墊圈以阻擋ESD電流。如果是非金屬材質(zhì)的外殼，電子產(chǎn)品的按鍵或者開(kāi)關(guān)可以用高絕緣和耐高壓的墊片隔離靜電。
在做過(guò)的ESD試驗中，也常碰到不滿(mǎn)足ESD測試要求的產(chǎn)品。如有一廠(chǎng)家的一款電表，8kV對而板(主要是液晶屏)正負空氣放電(死機)，在而板內側上防靜電薄膜就可以了，而換成普通薄膜小行，這個(gè)其實(shí)就是外加屏蔽。但是同一廠(chǎng)家另外一款電表同樣的問(wèn)題(小同電路設巾，用同樣的方法卻沒(méi)有解決ESD問(wèn)題，也嘗試過(guò)在敏感電路部分加旁路，也是沒(méi)有解決。*終只能回去重新做PCB，而且是加了ESD抑制器件，還在CPU部分電路加了屏蔽罩，重新測試ESD才通過(guò)了。還有一個(gè)例子，電池供電的鑰匙扣電子相框塑料外殼，剛好是外殼結介處8kV的空氣放電小通過(guò)。做HCP和VCl的ESD試驗都是可以的。因為PCBlayout很小，而且元器件很密集，很難從中改動(dòng)。*后只能力絕緣層，做個(gè)模將PCB包起來(lái)了，雖然類(lèi)似這種做法都是結構上的考慮，但是在測試上確很實(shí)用。當然了這個(gè)做法在生產(chǎn)上就算可行，也是增加不少成本。山此也看到，盡管IEC6100-4-2測試的是系統級的ESD，但在設計階段就要考慮到ESD，不是光生產(chǎn)出產(chǎn)品之后才考慮ESD。這樣不僅可以保證產(chǎn)品的順利生產(chǎn)還可以節省一些成本。對ESD的考慮包括設計階段到成品，處理的措施也是從PCB板級到系統級，這些都是對應的。當我們明自了測試原理方法以及測試的目的，對于ESD就不會(huì )感到那么復雜了！
