Co musisz wiedzieć o modelach ESD, ochronie i testowaniu

Symulator ESD
An Symulator ESD, często znany jako an Pistolet ESD, to przenośne urządzenie, które służy do oceny odporności urządzeń na wyładowania elektrostatyczne (ESD). Symulatory te są używane w laboratoriach specjalizujących się w kompatybilności elektromagnetycznej (EMC). Impulsy ESD to impulsy wysokiego napięcia powstające w wyniku kontaktu dwóch przedmiotów o przeciwnych ładunkach elektrycznych. Można je odtworzyć w środowisku testowym, aby upewnić się, że testowany gadżet jest odporny na wyładowania elektrostatyczne.

Testy ESD
Testy ESD jest wymagane dla większości sprzedawców części samochodowych w ramach obowiązkowych testów kompatybilności elektromagnetycznej. Często korzystne jest zautomatyzowanie tych testów w celu wyeliminowania czynnika ludzkiego. Testy ESD jest wymagane dla większości sprzedawców części samochodowych w ramach obowiązkowych testów kompatybilności elektromagnetycznej. Często korzystne jest zautomatyzowanie tych testów w celu wyeliminowania czynnika ludzkiego.

Rodzaje testera ESD IC
Testery logiczne, testery pamięci i testery analogowe to trzy rodzaje testerów. Zwykle testowanie układów scalonych odbywa się w dwóch etapach: testowanie płytek (znane również jako sortowanie matryc lub testowanie sondą) i testowanie opakowań (znane również jako testowanie końcowe) po zapakowaniu. Testowanie płytek wykorzystuje sondę i kartę sondy, podczas gdy testowanie pakietów wykorzystuje program obsługi, gniazdo testowe i tester.

ICs
Liniowe układy scalone (IC), takie jak wzmacniacze operacyjne, wzmacniacze wejściowe i konwertery danych, są chronione przed umieszczeniem ich na płytce drukowanej. To jest stan poza obwodem. W takim stanie układy scalone są całkowicie na łasce otoczenia pod względem wszelkich stresujących skoków napięcia, jakie mogą napotkać. Wyładowania elektrostatyczne, zwane częściej wyładowaniami elektrostatycznymi, powodują większość niebezpiecznych skoków napięcia. Jest to pojedyncze, szybkie, wysokoprądowe przeniesienie ładunku elektrostatycznego spowodowane jednym z dwóch scenariuszy.

Te warunki są
1. Przeniesienie bezpośredniego kontaktu między dwoma obiektami o różnych potencjałach (czasami nazywane wyładowaniem kontaktowym)
2. Gdy dwa przedmioty znajdują się w pobliżu, generują silne pole elektrostatyczne (czasami nazywane wyładowaniami powietrznymi) Głównymi źródłami elektryczności statycznej są w dużej mierze izolatory i często materiały syntetyczne, takie jak winylowe lub plastikowe powierzchnie robocze, izolowane buty, gotowe drewniane krzesła , taśma klejąca, opakowanie bąbelkowe, lutownice z nieuziemionymi końcówkami i tak dalej.

Ponieważ ich ładunek nie jest łatwo rozprowadzany po ich powierzchniach lub przenoszony na inne obiekty, poziomy napięcia wytwarzane przez te źródła mogą być niezwykle wysokie. Efekt tryboelektryczny polega na wytworzeniu elektryczności statycznej indukowanej przez pocieranie dwóch substancji.
• Chodzenie po dywanie 1000V – 1500V
• Chodzenie po podłodze winylowej 150V – 250V
• Zarządzanie materiałem chronionym przez przezroczyste plastikowe osłony 400 V – 600 V
• Obsługa worków polietylenowych 1000V – 2000V
• Pianka poliuretanowa wlewana do pojemnika 1200V – 1500V

Uwaga: Powyższe zakłada wilgotność względną 60%. Napięcia mogą być ponad dziesięciokrotnie wyższe przy niskiej wilgotności względnej (30%).

Wysokie napięcia ESD i wysokie prądy szczytowe mogą zniszczyć układy scalone. Precyzyjne obwody analogowe, które często charakteryzują się bardzo niskimi prądami polaryzacji, są bardziej podatne na uszkodzenia niż konwencjonalne obwody cyfrowe, ponieważ tradycyjne architektury ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi zwiększają upływ prądu wejściowego i dlatego nie można ich zastosować.

Najczęstszym przejawem uszkodzenia ESD dla inżyniera projektu lub technika jest katastrofalna awaria układu scalonego. Z drugiej strony narażenie na ESD może spowodować zwiększony wyciek lub pogorszenie innych funkcji. Jeśli podczas badania urządzenie nie spełnia normy arkusza danych, należy ocenić uszkodzenie ESD. Przedstawia kilka ważnych elementów dotyczących awarii wywołanych przez ESD.

Mechanizmy awarii ESD
• Uszkodzenie dielektryka lub złącza
• Akumulacja ładunku powierzchniowego
• Bezpiecznik przewodnika ESD

Szkody mogą spowodować
• Zwiększony wyciek
• Pogorszenie wydajności
• Awarie funkcjonalne układów scalonych

Obrażenia ESD często się kumulują; na przykład każde „zaskoczenie” ESD może spowodować większe uszkodzenia złącza, ostatecznie powodując awarię urządzenia.

Ochrona przed wyładowaniami elektrostatycznymi
Zrozumienie szkód ESD Opakowania ochronne są używane do wszystkich urządzeń wrażliwych na ESD. Układy scalone są zazwyczaj pakowane w przewodzącą piankę lub antystatyczne rurki transportowe, które następnie są szczelnie zamykane w torbie z tworzywa sztucznego rozpraszającej ładunki elektrostatyczne. Zapieczętowany worek jest oznaczony unikalnym kodem, który opisuje odpowiednie instrukcje obsługi.

Obecność zewnętrznych informacji na opakowaniu ostrzega użytkownika, że ​​wymagane są praktyki obsługi urządzenia odpowiednie dla ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi. Ponadto arkusze danych dotyczących układów scalonych wrażliwych na wyładowania elektrostatyczne zwykle zawierają wyraźną deklarację w tym zakresie. Wszystkie gadżety wrażliwe na ładunki elektrostatyczne są pakowane pojedynczo w opakowania ochronne i oznakowane instrukcjami obsługi.

Ładunki elektrostatyczne sięgające 4000 V mogą z łatwością powstać na ludzkim ciele i sprzęcie testowym oraz wyładować niewykryte. Chociaż ADXXX zawiera opatentowane obwody zabezpieczające przed wyładowaniami elektrostatycznymi, elektronika poddana wysokoenergetycznym wyładowaniom elektrostatycznym może ulec nieodwracalnym uszkodzeniom. Aby uniknąć pogorszenia wydajności lub utraty funkcjonalności, zalecane są odpowiednie zabezpieczenia ESD. Ochrona jest stosunkowo prosta po rozpoznaniu urządzeń wrażliwych na ESD.

Przechowywanie układów scalonych w oryginalnych opakowaniach ochronnych to oczywiście pierwszy krok. Rozładowanie potencjalnie niebezpiecznych źródeł ESD przed uszkodzeniem układu scalonego to drugi etap. Takie napięcia można szybko i bezpiecznie rozładowywać przy użyciu wysokiej impedancji. Stół warsztatowy z powierzchnią rozpraszającą ładunki elektrostatyczne jest kluczowym elementem dla bezpiecznej obsługi układów scalonych ESD. Rezystor 1 M łączy powierzchnię z ziemią, rozpraszając wszelkie ładunki statyczne, jednocześnie chroniąc użytkownika przed niebezpieczeństwem porażenia prądem zwarciowym. Jeśli blaty stołów są nieprzewodzące, oprócz rezystora rozładowującego należy zainstalować matę rozpraszającą ładunki elektrostatyczne.

Pamiętaj, że jeśli naładowany układ scalony jest rozładowywany przez niską impedancję, może płynąć wysoki prąd szczytowy. Dokładnie tak się dzieje, gdy naładowany układ scalony styka się z uziemioną płytą pokrytą miedzią. Gdy ten sam naładowany układ scalony jest umieszczony na powierzchni o wysokiej impedancji. Prąd szczytowy jest jednak niewystarczający do zniszczenia sprzętu.

Różnorodne strategie postępowania z personelem są niezbędne do zminimalizowania szkód związanych z ESD. Podczas obsługi elektroniki wrażliwej na wyładowania elektrostatyczne na stacji roboczej zaleca się stosowanie przewodzącej opaski na nadgarstek. Pasek na nadgarstek zapobiega uszkodzeniu układu scalonego podczas typowych operacji, takich jak zdejmowanie taśmy z paczek. Ponownie, dla bezpieczeństwa wymagany jest rezystor 1 M od opaski na nadgarstek do uziemienia. Podczas montażu płytek PC z układami scalonymi wrażliwymi na wyładowania elektrostatyczne, wszystkie elementy pasywne należy umieścić i przylutować przed układami scalonymi. Zmniejsza to ekspozycję wrażliwej elektroniki na ESD. Oczywiście lutownica musi mieć uziemioną końcówkę.

Ochrona ESD układów scalonych wymaga zaangażowania zarówno producenta układów scalonych, jak i klienta. Producenci układów scalonych mają żywotny interes w dostarczaniu swoich urządzeń z najlepszym możliwym poziomem ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi. Projektanci obwodów IC, inżynierowie procesu, specjaliści ds. opakowań i inni nieustannie poszukują nowych i ulepszonych projektów obwodów, procesów i rozwiązań opakowaniowych, które mogą wytrzymać lub bocznikować energię ESD.

Z drugiej strony kompleksowa strategia ochrony ESD wymaga czegoś więcej niż tylko włączenia ochrony ESD do układów scalonych. Użytkownicy układów scalonych muszą również zapewnić swoim pracownikom odpowiednią wiedzę i przeszkolenie w zakresie technik obsługi ESD, aby można było wbudować ochronę na wszystkich krytycznych etapach procesu. Przedstawiono w następujący sposób.

Urządzenia analogowe
• Projektowanie i produkcja obwodów
• Twórz produkty z najwyższym poziomem ochrony ESD przy zachowaniu niezbędnej wydajności analogowej i cyfrowej.
• Zapakuj i wyślij
• Należy zapakować materiał rozpraszający ładunki elektrostatyczne. Opakowania powinny być oznakowane ostrzeżeniem ESD.

Klientów
• Nadchodząca Inspekcja
• Kontroluj na uziemionej stacji roboczej. Zminimalizuj obsługę.
• Kontrola ekwipunku
• Przechowywać w oryginalnym, bezpiecznym dla ESD opakowaniu. Zminimalizuj obsługę.
• Produkcja
• Dostarcz do miejsca pracy w oryginalnym, bezpiecznym opakowaniu ESD. Otwieraj paczki tylko na uziemionej stacji roboczej. Podzespoły pakowane w opakowania rozpraszające ładunki elektrostatyczne.
• Zapakuj i wyślij
• W razie potrzeby zapakuj w materiał rozpraszający ładunki elektrostatyczne. Wymienne lub opcjonalne płyty mogą wymagać szczególnej uwagi.

Ochrona ESD wymaga partnerstwa między ADI a użytkownikiem końcowym, w tym kontroli w kluczowych punktach. Podczas wprowadzania i oceniania układów scalonych należy zachować szczególną ostrożność. Ponieważ konsekwencje uszkodzenia ESD mogą się kumulować, uporczywe niewłaściwe użytkowanie urządzenia może prowadzić do awarii. Wkładanie i wyjmowanie układów scalonych z gniazd testowych, przechowywanie urządzeń do oceny oraz dodawanie i usuwanie zewnętrznych komponentów z płytki stykowej powinno odbywać się z uwzględnieniem odpowiednich zabezpieczeń ESD. Jeśli urządzenie ulegnie awarii podczas opracowywania systemu prototypowego, przyczyną może być powtarzający się stres ESD.

Kluczowym słowem do zapamiętania w odniesieniu do ESD jest zapobieganie. Uszkodzeń ESD nie można cofnąć ani zrekompensować ich skutków.

Modele i testowanie układów scalonych ESD
Niektóre aplikacje są bardziej podatne na ESD niż inne. Układy scalone umieszczone na płytce PC otoczone innymi obwodami są znacznie mniej wrażliwe na uszkodzenia ESD niż obwody, które muszą łączyć się z innymi płytami PC lub światem zewnętrznym. Te układy scalone zazwyczaj nie są określone ani gwarantowane, że spełniają określone kryteria ESD (z wyjątkiem sklasyfikowanych urządzeń). Układy scalone portu interfejsu RS-232 w komputerze są dobrym przykładem interfejsu wrażliwego na wyładowania elektrostatyczne, ponieważ są łatwo narażone na wysokie napięcia.

Należy ustanowić techniki testowe i ograniczenia, aby zapewnić działanie ESD dla takich urządzeń. Aby ocenić podatność urządzeń na wyładowania elektrostatyczne, ustalono mnóstwo przebiegów testowych i wymagań. Model ciała ludzkiego (HBM), model maszyny (MM) i model urządzenia naładowanego to trzy najbardziej widoczne kształty fal używane obecnie w urządzeniach półprzewodnikowych lub dyskretnych (CDM).

Ponieważ każdy z tych modeli przedstawia fundamentalnie różne zdarzenie ESD, wyniki testów tych modeli są mało spójne. Od 1996 roku wszystkie urządzenia elektroniczne dostarczane do lub wewnątrz Wspólnoty Europejskiej muszą spełniać normy kompatybilności elektromechanicznej (EMC) określone w przepisach IEC1000-4-x.

Należy zauważyć, że nie dotyczy to pojedynczych układów scalonych, ale całego produktu. Normy te, jak również techniki testowania, są zdefiniowane w różnych specyfikacjach IEC1000. IEC1000-4-2 wymaga przeprowadzenia testów zgodności przy użyciu jednej z dwóch metod sprzężenia: wyładowania kontaktowego lub wyładowania przez szczelinę powietrzną. Do rozładowania styków wymagane jest bezpośrednie połączenie z testowaną jednostką.

Wyładowanie w szczelinie powietrznej wykorzystuje większe napięcie testowe, ale pozwala uniknąć bezpośredniego kontaktu z testowanym urządzeniem. Pistolet wyładowczy jest przesuwany w kierunku testowanego sprzętu, tworząc łuk w szczelinie powietrznej, stąd określenie wyładowanie powietrzne. Na tę procedurę wpływ mają wilgotność, temperatura, ciśnienie atmosferyczne, odległość i szybkość zamykania pistoletu wyładowczego. Metoda wyładowania kontaktowego, choć mniej realistyczna, jest bardziej powtarzalna i zyskuje przewagę nad metodą szczeliny powietrznej.

Generator ESD
Generator testowy naśladuje wyładowanie elektrostatyczne zgodnie z normą IEC/EN 61000-4-2. W przypadku testów laboratoryjnych polegaj na testowanym sprzęcie (EUT) i konfiguracji testowej. Norma IEC określa dwie metody testowania:

1. Odprowadzanie powietrza generator testowy musi być przeniesiony do EUT w ten sposób. Wyładowanie wysokiego napięcia znajduje się w powietrzu. Napięcie testowe można regulować do 30kV. Bardzo krótki czas narastania każdego pojedynczego impulsu generuje duże widmo RF i zakłócenia.
2. Rozładowanie przez kontakt EUT jest przymocowany do elektrody ulotowej za pomocą ostrej końcówki. Przekaźnik próżniowy służy jako wyłącznik rozładowania.

Najczęściej zadawane pytania
Co to jest tester ESD?
Testowanie kompatybilności elektromagnetycznej jest znane jako Testy ESD (test EMC). Testy ESD odwzorowuje liczne efekty elektrostatyczne, które może napotkać sprzęt podczas transportu lub podczas pracy. Test wyładowania elektrostatycznego sprawdza, czy przestrzegany jest obszar ochrony ESD produktu i procedury.

Co to jest wyładowanie elektrostatyczne w układzie scalonym?
Naładowany obiekt dotykający układu scalonego, naładowany układ scalony uderzający o uziemioną powierzchnię, naładowana maszyna dotykająca układu scalonego lub pole elektrostatyczne wytwarzające napięcie wystarczająco silne, aby rozerwać dielektryk, wszystko to może powodować wyładowania elektrostatyczne.

Lisun Firma Instruments Limited została znaleziona przez LISUN GROUP w 2003 roku. LISUN system jakości został ściśle certyfikowany przez ISO9001: 2015. Jako członek CIE, LISUN produkty są projektowane w oparciu o normy CIE, IEC i inne normy międzynarodowe lub krajowe. Wszystkie produkty przeszły certyfikat CE i zostały uwierzytelnione przez zewnętrzne laboratorium.

Naszymi głównymi produktami są Goniofotometr, Integracja Kuli, Spektroradiometr, Generator przepięć, Pistolety do symulatorów ESD, Odbiornik EMI, Sprzęt testowy EMC, Tester bezpieczeństwa elektrycznego, izba środowiska, izba Temperatura, Komora klimatyczna, Komora termiczna, Test w komorze solnej, Komora do badania pyłu, Wodoodporny test, Test RoHS (EDXRF), Test świecącego drutu i Test płomienia igłowego.

Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz wsparcia.
Dział techniczny:  Service@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dział sprzedaży:  Sales@Lisungroup.com , Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagi:ESD61000-2