引言

一般在測(cè)試產(chǎn)品前，我們會(huì)首先對(duì)產(chǎn)品的外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，包括：測(cè)試位置、測(cè)試等級(jí)、放電方式。在測(cè)試時(shí)將這些信息作好記錄。其中測(cè)試等級(jí)一般會(huì)有明確要求，測(cè)試位置一般是遵循：

可放出電的位置（金屬和縫隙）；

遇到像類似大面積金屬和TP等這樣的面時(shí)，這需要去找出最大干擾點(diǎn)或者靠近內(nèi)部敏感點(diǎn)的位置，要著重測(cè)試能造成產(chǎn)品異常的位置。

放電方式的選擇是本篇討論的中心，在這之前先了解放電方式的具體形式。一般ESD 模擬器所采用的放電方式可分為兩種 , 即空氣放電方式(又稱非接觸式放電) 和接觸式放電方式(又稱電流注入法) 。

1.空氣放電方式

用ESD模擬器對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行測(cè)試時(shí)，使模擬器的放電電極逐漸接近被測(cè)物體,直到電極和被測(cè)物體之間形成火花擊穿通道導(dǎo)致放電發(fā)生為止。

特點(diǎn)是放電由外部空氣擊穿形成火花通道而觸發(fā)的,因此在設(shè)計(jì)ESD模擬器時(shí)不需要內(nèi)部的高壓繼電器來(lái)觸發(fā)放電，如圖一。

圖一

另外,在采用此種放電方式時(shí),為了減小電極的電暈效應(yīng),放電電極的頂端一般都被做成球狀，如圖二。

圖二

最初,空氣放電方式被認(rèn)為是靜電測(cè)試的最佳方法,在許多 ESD 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中被普遍采用。原因是人們認(rèn)為它能真實(shí)地模擬實(shí)際中的靜電放電過(guò)程。但是在靜電測(cè)試過(guò)程中最關(guān)鍵的問(wèn)題是過(guò)程的可重復(fù)性,沒(méi)有重復(fù)性或重復(fù)性不好的測(cè)試是不可靠的、甚至是沒(méi)有任何意義的。

隨著對(duì) ESD 過(guò)程及其模擬、測(cè)試技術(shù)研究的深入,人們逐漸發(fā)現(xiàn)采用空氣放電方式作為一種主要的 ESD 測(cè)試方法有致命的弱點(diǎn),即放電重復(fù)性極差。由于空氣放電方式涉及到外部火花通道的形成過(guò)程,溫度、濕度以及模擬器放電電極接近被測(cè)物體的速度等因素都會(huì)引起放電過(guò)程的顯著變化。

實(shí)驗(yàn)表明,隨著放電電極接近被測(cè)物體速度的變化,放電電流的上升時(shí)間可由小于 1 ns 變化到大于 20 ns。而當(dāng)保持接近速度恒定時(shí)也不能得到恒定的電流上升時(shí)間,在一定的電壓、速度組合下,模擬器的放電電流的上升時(shí)間的起伏仍可達(dá)到 30%以上。

為了得到恒定的放電電流上升時(shí)間,有人提出采用固定放電電極與被測(cè)物體之間的間距,逐漸增高放電電極的電位來(lái)引發(fā) ESD。采用這種方式時(shí), 雖然能穩(wěn)定放電電流的上升時(shí)間,但是得到的上升時(shí)間卻比實(shí)際的 ESD 過(guò)程中的放電電流的上升時(shí)間要長(zhǎng)的多。因此這種方法雖能獲得較好的放電重復(fù)性,但卻反映不出真實(shí) ESD 過(guò)程中所包含的高頻成份。

由于上述原因,空氣放電方式逐漸被接觸放電方式所替代。

2.接觸放電方式

所謂接觸放電方式指的是在放電之前,先將ESD模擬器的放電電極與被測(cè)物體的敏感部分保持緊密的金屬接觸,之后由模擬器內(nèi)部的高壓繼電器觸發(fā)靜電放電，如圖三。

圖三

接觸放電方式與空氣放電方式相比最大的不同就是用內(nèi)部高壓繼電器觸發(fā)裝置替代了空氣放電方式中難以駕馭的空氣擊穿過(guò)程。其放電的重復(fù)性很好, 也能反映實(shí)際 ESD 過(guò)程的主要特點(diǎn)。為了緊密的金屬接觸,放電電極的頂端做成錐尖狀，如圖四。

圖四

在靜電測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)中明確地規(guī)定了放電的波形參數(shù)，這為實(shí)際測(cè)試中的標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)性提供了基礎(chǔ)。

通過(guò)上述對(duì)放電方式的了解，接觸放電方式有更好的可重復(fù)性，所以在選擇放電方式時(shí)，能用接觸放電的情況，就不用空氣放電方式。

THE END

靜電模擬實(shí)驗(yàn)的意義在于反映產(chǎn)品的靜電抗擾的可靠性，而直接相關(guān)的就是實(shí)驗(yàn)的可靠性，其中放電方式的正確選擇是實(shí)驗(yàn)可靠性的重要保障。