靜電放電的中心議題：

• 測試標準中的測試要求、原理、方法
• 靜電放電對電子產品的影響
• 靜電放電抗擾度的預防措施

靜電放電的解決方案：

• 印刷電路板(PCB)板級的處理
• 係統級的處理

摘要:本文先引用EMC標準IEC61000-4-2中zhong靜jing電dian放fang電dian測ce試shi標biao準zhun中zhong的de測ce試shi要yao求qiu，測ce試shi原yuan理li，測ce試shi方fang法fa，再zai介jie紹shao常chang見jian的de產chan品pin標biao準zhun中zhong對dui電dian子zi產chan品pin的de靜jing電dian放fang電dian要yao求qiu主zhu要yao講jiang的de是shi靜jing電dian放fang電dian對dui電dian子zi產chan品pin的de影ying響xiang

，以yi及ji一yi些xie基ji本ben的de靜jing電dian放fang電dian抗kang擾rao度du的de預yu防fang措cuo施shi...

1引言
在zai真zhen實shi生sheng活huo中zhong
，靜jing電dian是shi由you多duo種zhong原yuan因yin產chan生sheng的de
，例li如ru薄bo膜mo和he卷juan筒tong之zhi問wen的de摩mo擦ca，膠jiao帶dai的de分fen離li，物wu體ti破po損sun，或huo者zhe帶dai電dian的de粒li子zi。靜jing電dian會hui在zai各ge種zhong情qing景jing，各ge種zhong生sheng產chan設she備bei的de各ge種zhong流liu程cheng中zhong產chan生sheng，而er主zhu要yao產chan生sheng的de原yuan因yin就jiu是shi重zhong複fu的de摩mo擦ca和he分fen離li。當dang電dian荷he累lei積ji到dao一yi定ding程cheng度du，物wu體ti問wen就jiu會hui存cun在zai電dian勢shi差cha，接jie觸chu或huo者zhe相xiang互hu;;::jinguochenghuichanshengdianheshunwenyidong


，jiuhuixingchengjingdianfangdian。jingdianfangdianjingchanghuiyingxiangwomenrichangsuoyongdedianzichanpindezhengchanggongzuo
，shenzhizaochengjingdianguzhang。zhuyaoshijingdianfangdiandeguochengshidianheyidongdexianxiang，jiranyoudianhedeyidongjiuyoukenengyingxiangdaodianzichanpindeyuanqijiandezhengchanggongzuo，tebieshixiandaijibendoushibandaotigongyiyuanqijian。yanzhongshihaikenenghuizaochengyuanqijiandesunhuai，jingdianguzhangjiushiyoujingdianzaochengdianziyuanjian (例如1C集成電路))損壞的一種現象。當1C中發生靜電故障時，由於靜電釋放，高壓電流瞬問穿過1C內部，破壞了高絕緣性二氧化矽(絕緣層)並損壞內部電路。所以在設計
、生產電子產品的時候就應該考慮靜電放電的影響。

為(wei)了(le)模(mo)仿(fang)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)在(zai)現(xian)實(shi)環(huan)境(jing)中(zhong)可(ke)能(neng)遭(zao)受(shou)的(de)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)影(ying)響(xiang)，國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)委(wei)員(yuan)會(hui)製(zhi)訂(ding)了(le)相(xiang)關(guan)的(de)標(biao)準(zhun)規(gui)範(fan)
，斤(jin)民(min)多(duo)國(guo)家(jia)或(huo)者(zhe)地(di)區(qu)都(dou)會(hui)自(zi)接(jie)采(cai)用(yong)這(zhe)些(xie)標(biao)準(zhun)作(zuo)為(wei)本(ben)國(guo)或(huo)本(ben)地(di)區(qu)的(de)標(biao)準(zhun)規(gui)範(fan)。特(te)別(bie)是(shi)歐(ou)洲(zhou)，凡(fan)是(shi)進(jin)入(ru)歐(ou)盟(meng)市(shi)場(chang)的(de)電(dian)子(zi)電(dian)器(qi)產(chan)品(pin)必(bi)須(xu)符(fu)介(jie)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zai國guo際ji標biao準zhun委wei員yuan會hui製zhi訂ding的de電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun中zhong，包bao括kuo有you基ji礎chu標biao準zhun和he產chan品pin標biao準zhun。其qi中zhong靜jing電dian放fang電dian測ce試shi標biao準zhun是shi基ji礎chu標biao準zhun之zhi一yi，有you時shi候hou也ye叫jiao測ce試shi技ji術shu標biao準zhun。靜jing電dian放fang電dian測ce試shi標biao準zhun1EC61000- 4- 2講述了測試原理
、等級
、方法等幾個方而的內容。1EC61000- 4- 2定義了四個標準測試等級和一個開放等級見表1。放電測試發生器的電路結構、參數見表2及放電波形如圖1所示。然後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。intact discharge，是自接對EUT放電這是首選的測試方法，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放電測試模式圖2，另外一種方法空氣放電Air discharge可以使用，其實一般產品標準要求的抗擾度靜電放電測試都要求兩種方法進行測試。1EC61000- 4- 2典型測試布置圖如圖3所示。


C級判定((Criterion C):指產品功能在測試前可正常被操作，但測試過程中受ESD放電影響，出現功能降低或異常
，且功能無法自動回複，必須經由操作人員做重置(Re- set)或重開相L的動做才能回複功能
，這情形則僅符介C級判定結果。

D級判定((Criterion功:指產品功能在測試前可正常被操作
，但測試過程中出現異常

，雖經由操作人員做重置(Re- set)或重開機也小能回複功能，這種情況大概產品已損傷嚴重，僅符介D級判定結果。(這屬小介格)。

依lEC 61000- 4- 2法規建議，產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。

常見歐洲標準中產品標準抗擾度要求
，如家電類EN55014- 2，音視頻類EN55020，信息技術類EN55024
，燈具類EN61547等都有規定ESD的等級和測試要求。這幾類產品的ESD要求是:接觸放電1 4kV，空氣放電1 8kV。

我們知道1EC61000- 4- 2規gui定ding的de都dou是shi對dui成cheng品pin的de產chan品pin所suo做zuo的de試shi驗yan，也ye就jiu是shi最zui終zhong自zi接jie到dao用yong戶hu乎hu上shang的de產chan品pin。但dan是shi可ke能neng還hai有you些xie疑yi惑huo

，就jiu是shi我wo們men常chang見jian到dao有you些xie靜jing電dian放fang電dian的de技ji術shu文wen檔dang會hui講jiang到dao靜jing電dian放fang電dian的de幾ji個ge模mo式shiHBM. MM. CDIVIo而小是接觸放電和空氣放電兩種方式。其實兩種靜電放電的測試環境是小同的

，Contactdischarge和Air discharge對應的是測試最終產品的，是對係統級來做的測試。HBM. MM. CDM是在生產過程中靜電放電模式，是對生產製造級的測試。HBM是人體模式，即模擬人體帶電放電;MM是機器模式，是指帶電機器通過設備到地放電；CDM是帶電器件模式，模擬帶電器件通過金屬板放電。而且這兩種測試環境對最終產品能否通過ESD測試都有重要影響。這兩者是有各自的意義。
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3靜電放電影響及處理方法
1EC6100- 4- 2講的是對應用戶級的ESD測試，主要也就是講Contact discharge和Air discharge兩種小同方式下的ESDo看kan產chan品pin能neng否fou通tong過guo相xiang應ying的de標biao準zhun等deng級ji要yao求qiu。靜jing電dian放fang電dian對dui係xi統tong級ji的de測ce試shi產chan生sheng的de影ying響xiang，輕qing者zhe產chan品pin會hui發fa生sheng一yi些xie另ling用yong戶hu小xiao愉yu快kuai的de現xian象xiang或huo者zhe小xiao能neng正zheng常chang工gong作zuo，重zhong者zhe整zheng個ge係xi統tong硬ying件jian損sun壞huai小xiao可ke恢hui複fu。所suo以yi我wo們men必bi須xu考kao慮lvESD的影響以及相應的處理方法。

我(wo)們(men)知(zhi)道(dao)靜(jing)電(dian)放(fang)電(dian)的(de)產(chan)生(sheng)是(shi)因(yin)為(wei)電(dian)荷(he)的(de)移(yi)動(dong)。那(na)麼(me)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)兩(liang)個(ge)主(zhu)要(yao)的(de)方(fang)法(fa)，一(yi)是(shi)防(fang)比(bi)靜(jing)電(dian)對(dui)電(dian)路(lu)放(fang)電(dian)，二(er)是(shi)快(kuai)速(su)把(ba)電(dian)荷(he)疏(shu)導(dao)，當(dang)然(ran)對(dui)電(dian)荷(he)的(de)疏(shu)導(dao)也(ye)就(jiu)是(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)放(fang)電(dian)，放(fang)電(dian)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)場(chang)對(dui)電(dian)路(lu)的(de)影(ying)響(xiang)我(wo)們(men)也(ye)是(shi)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)。

4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
，二是係統級的處理
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)。對於芯片的保護可以加一些抑製器件將ESD的十擾降低，或者增加釋放回路使電荷通過旁路釋放
，還可以添加濾波電路等方式降低ESD給電路帶來的影響。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，現在還有專門的ESD保護器件。同時在進行PCB布線的時候要避免銳角走線的出現如圖5中A的布線方式要避免，我們都}一分清楚尖端有放電和吸收電荷的特性，想想避雷針就知道。銳角的布線尖角處是容易引發ESD的，那麼放電電流就會影響到鄰近的電路，如果電流足夠大可以把芯片損壞，況且這種走線也會引起信號突變。

係統級的處理
，主要就是結構布局的考慮。比如金屬外殼的散熱問隙小連續的接地而斷裂帶會引起放電如圖6，如果正對的是ESD敏(min)感(gan)電(dian)路(lu)
，就(jiu)可(ke)能(neng)會(hui)產(chan)生(sheng)小(xiao)良(liang)的(de)影(ying)響(xiang)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)加(jia)一(yi)層(ceng)絕(jue)緣(yuan)層(ceng)或(huo)者(zhe)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)將(jiang)缺(que)日(ri)與(yu)電(dian)路(lu)之(zhi)問(wen)隔(ge)斷(duan)。還(hai)有(you)螺(luo)釘(ding)也(ye)有(you)尖(jian)端(duan)二(er)次(ci)放(fang)電(dian)的(de)作(zuo)用(yong)如(ru)圖(tu)7所示。而且電子產品須要有開關及按鈕，因此要防比ESD能量從開關或按鈕進入電路板傷及組件
，可采用導電材質的墊片或墊圈以阻擋ESD電流。如果是非金屬材質的外殼，電子產品的按鍵或者開關可以用高絕緣和耐高壓的墊片隔離靜電。我覺得在係統級的處理兩個


ESD都小通過，產品通過ESD的機會就很微。在做過的ESD試驗中，也常碰到小滿足ESD測試要求的產品。如有一廠家的一款電表，8kV對而板(主要是液晶屏)正負空氣放電(死機)，在而板內側}lJt上防靜電薄膜就可以了，而換成普通薄膜小行，這個其實就是外加屏蔽。但是同一廠家另外一款電表同樣的問題(小同電路設巾
，用同樣的方法卻沒有解決ESD問題，也嚐試過在敏感電路部分加旁路，也是沒有解決。最終隻能回去重新做PCB，而且是加了ESD抑製器件，還在CPU部分電路力}}了屏蔽罩，重新測試ESD才通過了。還有一個例子，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。做HCP和VCl〕的ESD試驗都是可以的。因為PCB layout很小，而且元器件很密集，很難從中改動。最後隻能力}}絕緣層，做個模將PCB包bao起qi來lai了le
，雖sui然ran類lei似si這zhe種zhong做zuo法fa都dou是shi結jie構gou上shang的de考kao慮lv，但dan是shi在zai測ce試shi上shang確que很hen實shi用yong。當dang然ran了le這zhe個ge做zuo法fa在zai生sheng產chan上shang就jiu算suan可ke行xing，也ye是shi增zeng加jia小xiao少shao成cheng本ben。由you此ci也ye看kan到dao，盡jin管guanIEC6100- 4- 2測試的是係統級的ESD，但在設計階段就要考慮到ESD,小是光生產出產品之後才考慮ESD。這樣小僅可以保證產品的順利生產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板級到係統級，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，對於ESD就小會無所適從了。

5小結
通(tong)過(guo)工(gong)作(zuo)上(shang)的(de)經(jing)驗(yan)總(zong)結(jie)，希(xi)望(wang)能(neng)夠(gou)幫(bang)助(zhu)到(dao)有(you)這(zhe)方(fang)而(er)需(xu)求(qiu)的(de)朋(peng)友(you)，也(ye)希(xi)望(wang)在(zai)這(zhe)方(fang)而(er)與(yu)大(da)家(jia)進(jin)行(xing)交(jiao)流(liu)，共(gong)同(tong)提(ti)高(gao)。標(biao)準(zhun)和(he)測(ce)試(shi)技(ji)術(shu)小(xiao)斷(duan)更(geng)新(xin)進(jin)步(bu)，斤(jin)民(min)多(duo)東(dong)西(xi)等(deng)著(zhe)我(wo)們(men)去(qu)學(xue)習(xi)，更(geng)多(duo)的(de)問(wen)題(ti)需(xu)要(yao)我(wo)們(men)去(qu)解(jie)決(jue)。我(wo)相(xiang)信(xin)隻(zhi)要(yao)肯(ken)研(yan)究(jiu)，小(xiao)斷(duan)學(xue)習(xi)，斤(jin)民(min)多(duo)問(wen)題(ti)都(dou)是(shi)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)的(de)
，隻(zhi)是(shi)方(fang)法(fa)措(cuo)施(shi)完(wan)善(shan)程(cheng)度(du)。希(xi)望(wang)大(da)家(jia)的(de)共(gong)同(tong)努(nu)力(li)小(xiao)僅(jin)在(zai)係(xi)統(tong)級(ji)上(shang)有(you)能(neng)夠(gou)抵(di)製(zhi)ESD的產品，在生產製造上也能夠有抵製強ESD的IC推出。解決ESD問題那就小再是麻煩的事情。