放電方式與靜電放電測試可靠性的關(guān)系

引言

一般在測試產(chǎn)品前，我們會首先對產(chǎn)品的外部結(jié)構(gòu)進行評估，包括：測試位置、測試等級、放電方式。在測試時將這些信息作好記錄。其中測試等級一般會有明確要求，測試位置一般是遵循：

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，這需要去找出最大干擾點或者靠近內(nèi)部敏感點的位置，要著重測試能造成產(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模擬器對被測物體進行測試時，使模擬器的放電電極逐漸接近被測物體,直到電極和被測物體之間形成火花擊穿通道導致放電發(fā)生為止。

特點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ESD模擬器時不需要內(nèi)部的高壓繼電器來觸發(fā)放電，如圖一。

圖一

另外,在采用此種放電方式時,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,空氣放電方式被認為是靜電測試的最佳方法,在許多 ESD 測試標準中被普遍采用。原因是人們認為它能真實地模擬實際中的靜電放電過程。但是在靜電測試過程中最關(guān)鍵的問題是過程的可重復性,沒有重復性或重復性不好的測試是不可靠的、甚至是沒有任何意義的。

隨著對 ESD 過程及其模擬、測試技術(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 測試方法有致命的弱點,即放電重復性極差。由于空氣放電方式涉及到外部火花通道的形成過程,溫度、濕度以及模擬器放電電極接近被測物體的速度等因素都會引起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由小于 1 ns 變化到大于 20 ns。而當保持接近速度恒定時也不能得到恒定的電流上升時間,在一定的電壓、速度組合下,模擬器的放電電流的上升時間的起伏仍可達到 30%以上。

為了得到恒定的放電電流上升時間,有人提出采用固定放電電極與被測物體之間的間距,逐漸增高放電電極的電位來引發(fā) ESD。采用這種方式時, 雖然能穩(wěn)定放電電流的上升時間,但是得到的上升時間卻比實際的 ESD 過程中的放電電流的上升時間要長的多。因此這種方法雖能獲得較好的放電重復性,但卻反映不出真實 ESD 過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程。其放電的重復性很好, 也能反映實際 ESD 過程的主要特點。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

在靜電測試的標準中明確地規(guī)定了放電的波形參數(shù)，這為實際測試中的標準化和可重復性提供了基礎(chǔ)。

通過上述對放電方式的了解，接觸放電方式有更好的可重復性，所以在選擇放電方式時，能用接觸放電的情況，就不用空氣放電方式。

THE END

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