靜電放電抗擾度標(biāo)準(zhǔn)解析及重復(fù)性研究

浙江省電子信息產(chǎn)品檢驗所 劉 歡 方夏冰

1 靜電放電抗擾度標(biāo)準(zhǔn)變更分析及探究

1.1 靜電放電試驗實施方法

靜電放電試驗主要有接觸放電與空氣放電兩種，其中版本不同對不同放電試驗方法的要求不同，在實施空氣放電試驗時需要根據(jù)試驗等級來完成試驗任務(wù)，產(chǎn)品委員會定性規(guī)定的試驗等級除外[1]。此外，在進行靜電放電試驗過程中，需要注意以下幾個方面：（1）在試驗前需要對單次靜電放電進行模擬，在對不同靜電放電施加脈沖前，應(yīng)對設(shè)備中的電荷進行徹底消除；（2）靜電放電時施加脈沖前，需要對脈沖的金屬點中的電荷進行徹底消除，比如金屬天線、連接器外殼以及電池充電插腳等；（3）在對金屬部分實施靜電放電試驗時，點與點之間的電阻效應(yīng)無法得到保障，所以應(yīng)當(dāng)對靜電放電點中的電荷進行消除。

空氣放電過程中會出現(xiàn)施加速度問題，放電電極的圓形放電頭在不損傷機械的情況下，應(yīng)盡可能快地接近并觸及受試設(shè)備，并且每次放電后，需要把靜電放電發(fā)生器從設(shè)備中移除，再重新安裝，以此重復(fù)放電，直至放電完畢為止，另外在此放電過程中，放電開關(guān)應(yīng)當(dāng)有效閉合。

1.2 新增試驗配置驗證和靜電放電發(fā)生器規(guī)范的原理

試驗配置的有效驗證一般是對靜電放電試驗有效性的確認(rèn)，由于發(fā)生器波形參數(shù)不變，極易出現(xiàn)失效情況的發(fā)生，主要是由發(fā)生器電壓沒有傳輸?shù)轿?，直至傳輸失效。此外，在實施靜電放電時，會出現(xiàn)無法放電情況的發(fā)生，主要是因放電路徑中導(dǎo)線或者電阻受到損壞。

1.3 新增附錄D：人體金屬放電和靜電放電發(fā)生器產(chǎn) 生的輻射場

人體-金屬靜電放電的瞬態(tài)場是靜電放電過程的重要部分。理想的靜電放電發(fā)生器，應(yīng)能夠以一定量化方式重現(xiàn)瞬態(tài)場。人體金屬靜電放電瞬態(tài)場被測量到在5kV電荷電壓下的上升時間為850ps。一個理想的靜電放電發(fā)生器應(yīng)能在5 kV接觸模式試驗下重現(xiàn)瞬態(tài)場。為了獲取數(shù)據(jù)，寬帶場探頭應(yīng)放置在垂直參考平面上距離放電點0.1m處[2]。

2 靜電放電試驗結(jié)果的變化和策略

2.1 第一次試驗是在預(yù)期的試驗等級對試驗點進行規(guī)定數(shù)量的放電

若第一組放電沒有發(fā)生異常放電情況，這就表明受試樣品在靜電放電試驗過程中通過了規(guī)定數(shù)量的放電。如果第一組靜電放電出現(xiàn)了異常放電情況，這就需要找出異常原因并根據(jù)相關(guān)放電步驟進行問題的解決，表明該組靜電放電超過了一次異常放電情況，受試樣品無法通過靜電放電試驗。

2.2 第二次試驗是在預(yù)期的試驗等級下，對試驗點上施加新一組加倍次數(shù)的放電

若第二組靜電放電發(fā)生了異常放電情況，表明受試樣品通過了試驗等級試驗，并且在相關(guān)點上通過了靜電放電試驗。若第二組的靜電放電出現(xiàn)了一次異常放電情況，需要找出異常原因并根據(jù)相關(guān)放電步驟進行問題的解決，以保證受試樣品通過放電試驗，否則無法實施靜電放電試驗。

2.3 第三次試驗是在該試驗點上施加一組新的放電

若第三組在實施靜電放電過程中，沒有發(fā)生異常放電情況，表明受試樣品在靜電放電試驗中通過了規(guī)定數(shù)量的放電，若在靜電放電過程中，出現(xiàn)了多次異常放電情況，表明受試樣品無法通過靜電放電試驗[3]。

3 靜電放電試驗重復(fù)性問題探究

靜電放電試驗過程中有較多重復(fù)性問題，其中空氣靜電放電是靜電測試中最好的測試方法，主要是因能夠?qū)嶋H靜電放電進行真實的模擬，在模擬過程中具有一定的過程[4]。但是，因空氣放電方法與外部火花通道形成過程有較大聯(lián)系，比如環(huán)境濕度、溫度以及電極接近速度等，會極大影響放電過程的變化，并且在此基礎(chǔ)上有較差的重復(fù)性，所以隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，90年代專業(yè)研發(fā)人員研發(fā)了接觸式放電方法，能夠在較大程度上有效取代空氣式放電技術(shù)。但是，空氣式放電在工作中發(fā)生率最高，在應(yīng)用的過程中使運行設(shè)備極易造成故障，這在較大程度上是使設(shè)備產(chǎn)生故障的主要原因。

3.1 影響靜電放電試驗重復(fù)性的因素

靜電放電中的重復(fù)性受到多種因素的影響，標(biāo)準(zhǔn)對于較多參數(shù)都有了明確的規(guī)定，比如發(fā)生器規(guī)格以及環(huán)境參數(shù)等，雖然如此，但還有一些因素直接影響靜電放電重復(fù)性，比如發(fā)生器本體的輻射場、靜電放電發(fā)生器開關(guān)的動作以及耦合板大小等。

3.2 靜電放電測量不確定度的考慮

靜電放電試驗具有一定的重復(fù)性，此種重復(fù)性會直接影響到試驗結(jié)果，多與實驗結(jié)果中的一些因素有關(guān)，此種影響因素會對試驗結(jié)果造成一定的誤差情況，因此在此基礎(chǔ)上需要將影響量進行分組，主要分為系統(tǒng)效應(yīng)以及隨機效應(yīng)[5]。此外，實際干擾量與定義干擾量值在一定程度上具有較高的一致性，并且由不同的測量來決定，比如帶衰減器的示波器測的上升時間，由于不同測量結(jié)果是測量量值的近似值，致使測量產(chǎn)生不確定因素，導(dǎo)致測量值不能代替真實值。靜電放電校準(zhǔn)和測試的不確定在較大程度上需要通過特定的方式進行處理，若用和輻射進行測量無法達到校準(zhǔn)與測試的目的，主要是因靜電放電試驗無法得到有效的數(shù)值，只是給出通過或者失效的結(jié)果。另外，設(shè)備在進行靜電放電試驗過程中，多個參數(shù)特性化的騷擾量特性施加于受試樣品，在對受試樣品進行觀察或者監(jiān)視過程中，受試樣品中有不同觀測信號，與此同時與商定的判據(jù)進行對比，以此得出通過或者失敗的試驗結(jié)果。

3.3 提高靜電放電測量重復(fù)性的方案

靜電放電具有一定的標(biāo)準(zhǔn)，在此標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了較多試驗參數(shù)值，但是在靜電放電過程中沒有對接近速度進行指標(biāo)的量化，這在一定程度上對放電會產(chǎn)生一定的干擾，若在一定因素情況下，比如電壓以及濕度，那么放電電極接近速度會對空氣式ESD重復(fù)性造成一定的影響[6]。這就需要對空氣放電接近速度與力度采取有效的解決措施，一般情況下主要有以下兩種：（1）采用導(dǎo)軌帶動電極運動結(jié)構(gòu)和步進電機裝置方法，能夠有效控制放電電極“接近速度”；（2）根據(jù)“勢能—動能”之間的轉(zhuǎn)換原理，并采用單擺結(jié)構(gòu)，通過一種簡單的方式對“接近速度”進行準(zhǔn)確、有效的控制。另外，這兩種不同的方法有各自的優(yōu)缺點，其中方法一是采用導(dǎo)軌式設(shè)計方案，此種方案設(shè)計較為復(fù)雜，并且撞擊制動設(shè)計比較困難；方法二中設(shè)計較為簡單，但是對不規(guī)則受試樣品不適用[7]。

4 結(jié)語

綜上所述，通過對靜電放電試驗過程中的誤差情況，提出了試驗重復(fù)性提升的有效解決方法，最大程度上降低因誤差導(dǎo)致的試驗偏差，能夠有效提升試驗的準(zhǔn)確性。由于靜電放電過程會造成電子設(shè)備自身危害，為此應(yīng)對靜電放電現(xiàn)象進行詳細(xì)探究，并對相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)進行詳細(xì)制定，同時增加試驗的可重復(fù)性，這對此種現(xiàn)象產(chǎn)生的機理進行研究，尋求有效的解決方法。