通常,許多工程師在測試產(chǎn)品之前通常會首先評估產(chǎn)品的外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜電放電抗擾度測試,包括:測試位置、測試等級和放電方法。在測試過程中記錄這些信息。測試等級一般有明確要求,測試位置一般遵循:
(1)放電位置(金屬和縫隙);
(2)遇到類似的大面積金屬和TP在這種情況下,需要找出最大干擾點或靠近內(nèi)部敏感點的位置,重點測試能導(dǎo)致產(chǎn)品的位置異常。
放電方式的選擇是本次討論的中心,在此之前要了解放電方式的具體形式。一般來說,ESD模擬器采用的放電方式可分為兩種,即空氣放電模式(又稱非接觸式放電)和接觸式放電模式(又稱電流注入法)。
1.空氣放電方式
用ESD當(dāng)模擬器測試被測物體時,模擬器的放電電極逐漸接近被測物體,直到電極與被測物體之間形成火花擊穿通道直到發(fā)生放電。
其特點是放電由外部空氣擊穿形成火花通道引起,因此在設(shè)計中ESD模擬器不需要內(nèi)部高壓繼電器觸發(fā)放電,如圖1所示
圖1
此外,為了減少電極的電暈效應(yīng),放電電極的頂部通常是球形的,如圖2所示。
圖2
起初,空氣放電被認(rèn)為是靜電測試的最佳方法,在許多情況下,ESD測試標(biāo)準(zhǔn)被廣泛使用。原因是人們認(rèn)為它可以真實地模擬現(xiàn)實靜電放電過程。但靜電測試過程中最關(guān)鍵的問題是過程的可重復(fù)性。沒有重復(fù)性或重復(fù)性差的測試是不可靠的,甚至是毫無意義的。
隨著對ESD隨著過程及其模擬和測試技術(shù)研究的深入,人們逐漸發(fā)現(xiàn)空氣放電作為主要方法ESD測試方法是致命的弱點是放電重復(fù)性差。由于空氣放電模式涉及外部火花通道的形成過程、溫度、濕度和模擬器放電電極接近被測物體速度等因素會導(dǎo)致放電過程的顯著變化。
實驗表明,隨著放電電極接近被測物體速度的變化,放電電流的上升時間可小于1ns變化到大于20ns。當(dāng)保持接近速度時恒定時間電壓和速度組合下,模擬器放電電流的上升時間仍可達(dá)到30%上。
為了獲得恒定的放電電流上升時間,有人建議使用固定放電電極與被測物體之間的間距,逐漸增加放電電極的電位,導(dǎo)致ESD。這樣,雖然放電電流的上升時間可以穩(wěn)定,但上升時間比實際時間要長ESD當(dāng)放電電流上升時長得多。因此,雖然這種方法可以獲得更好的放電重復(fù)性,但并不能反映真實性ESD高頻成分。
由于上述原因,空氣放電方式逐漸被接觸式放電方式所取代。
2.接觸放電方式
所謂接觸放電方法,是指放電前,先將ESD模擬器的放電電極與被測物體的敏感部分保持密切的金屬接觸,然后由模擬內(nèi)部的高壓繼電器觸發(fā)靜電放電,如圖3所示。
圖3
與空氣放電方式相比,接觸放電方式最大的區(qū)別在于,空氣放電方式中難以控制的空氣被內(nèi)部高壓繼電器觸發(fā)裝置所取代程。它的放電重復(fù)性很好,也能反映實際情況ESD這個過程的主要特點。為緊密接觸金屬,放電電極頂部做成錐尖,如圖4所示。
圖4
放電波形參數(shù)在靜電試驗標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定,為實際試驗的標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)性提供了基礎(chǔ)。
通過以上對放電方法的理解,接觸放電方法具有更好的可重復(fù)性,因此在選擇放電方法時,可以使用接觸放電,無需空氣放電電方式。
3.結(jié)語
靜電放電模擬實驗的意義在于反映產(chǎn)品靜電抗干擾的可靠性,與實驗的可靠性直接相關(guān),正確選擇放電方法是實驗可靠性的重要保證。