静电放电测试的基本概念.doc

檢測部高頻實驗室陳鵬吉(分機:1214)6靜電放電(ESD)測試的基本概念目的:(Electrostatic Discharge)因為地理環境上的不同造就成產品會在不同的環境下(例如不同的溫溼度)工作，為模擬消費者在一般的環境下仍然可以正常的使用產品。故設置一個標準環境來產生放電狀況以測試產品是否有設計上的瑕疵。測試法源:目前約可分為2大類:1. 安全規定(safety)例如:美規UL1950。歐規:EN60950及低電壓指令。2. 電磁耐受(EMS)目前僅歐規CE有強制實施。規範:EN6100-4-2，IEC1000-4-2，IEC801-2。台灣商品檢驗局有中文法規CNS:13022-1類號是C5254-1目前檢測部最常被問到的ESD問題也可以概括成2類:1. 零件類:如CABLE類、RJ45、RJ11、USB、IEEE1394、Fine PITCH CONNECTOR測試法規一般都依尋，美規UL1950。歐規:EN60950及低電壓指令。ABC，3點可任意選一點2. 成品類:鐵殼(ENCLOSURE) 一般都依循著電磁耐受(EMS)規範:EN6100-4-2、USB HUB、電腦週邊成品。CBA測試示意圖(摘自中央標準局CNS13022-1)VCP放電槍AIR放電頭測試實體圖:ESD測試擺設圖HCP接地線HCP與GROUND PLANE桌上的白點是每10cm，1個點VCP與EUT距10cm絕緣木桌Direct 放電頭測試方法概述(以EN6100-4-2規範1995年版本來說明):首先必須將測試環境控制在溫度:1535、相對溼度30%60%、大氣壓力:68(680)106(1060)Kpa(mbar)。或由客戶自定(一般都比原法規更嚴格)。首先待測物必需開機且跑一個自行設計的軟體以確保待測物是在正常工作下。測試方法其實非常繁瑣我歸類成2大部分:l 直接測試:把放電頭(direct/air)直接在EUT本體(導電/非導電)部份放電並觀察待測物是否正常工作。l 間接測試:把放電頭(direct)直接在EUT本體的外圍(HCP/VCP)在距離EUT 10cm處放電並觀察待測物是否正常工作。l 以上每一項測試都必需從小電壓慢慢升到高電壓。HCP(Horizontal couple plane)、VCP(vertical couple plane)。l 待測物(EUT:EQUIPMENT UNDER TEST)所擺的桌面就是HCP，EUT置於此桌面應有0.5mm厚的絕緣體墊片與HCP隔離。然後在EUT外圍每隔10公分用DIRECT CONTACT的測試頭對EUT放電並觀察EUT是否工作正常並記錄之。把VCP放在EUT的4個方向把DIRECT CONTACT的測試頭對VCP的A、B、C放電觀察EUT是否工作正常並記錄之。將EUT上金屬部分直接以DIRECT CONTACT的測試頭對EUT放電。必需注意若EUT的金屬部分有噴絕緣漆必須把絕緣漆去除(去除方式是以每10公分一個測試點不用全部去漆)。最後是以AIR CONTACT 頭對待測物的絕緣體部分實施放電。(含金屬絕緣體與塑膠部分)。注意:l DIRECT CONTACT測試頭是一個很”尖銳”的金屬頭對EUT是以直接接觸的方式來放電。l AIR CONTACT測試頭是一個很”鈍”的金屬頭對EUT是以不接觸的方式來放電但是要越接近EUT越好(若是測試位置是非金屬位置直接接觸也無妨)。l 測試的電壓值如下表P.S.:測試法規只例出table。EN55024中有要求測試電壓要到達多少。測試位準DIRECT CONTACTAIR CONTACT12KV2KV24KV4KV36KV8KV48KV15KV客戶自定XX以上測試位準必須由1234的方式循序漸近以模擬其能量的累積。客戶自定是因為某些狀況客戶會有特別要求例如他可能會要求測試30KV以上的電壓。例如;電動輪椅。根據最新法規EN55024(ver1995,ONLY FOR I.T.E.) 之要求:只要符合Direct contact4KV，AIR contact8KV即可但是intel要求Direct contact6KV，AIR contact12KV,參考資料:1. 目前公司有測過的產品所用的standard是(僅靜電測試部分)產品適用法規附註Card busUL1950，EN60950,EN61000-4-2工標處有光碟RJ11UL1950，EN60950,EN61000-4-2RJ45UL1950，EN60950,EN61000-4-2IEEE1394(CABLE ASSEMBLE)UL1950，EN60950,EN61000-4-2系統(EX:BOXER)UL1950，EN60950,EN61000-4-2有露出外部的導體部分(人的手可以接觸到的地方)UL1950，EN60950,EN61000-4-22.目前的資源(已有ESD完整設備合作廠商):l 目前華升電子(Q-RUN)有一個環境(溫度未控制)可以測試，SETUP的標準是以EN61000-4-2。負責人:黃文憲，劉信彬，林君嚴TEL:22680970EXT138，197，253，256l 正崴精密也有設備環境都不錯的測試環境。負責人:林建興TEL:22689888EXT:462外部資源l 最近的一個營業測試站是土城的宏登科技TEL:22608375負責人:黃文宏。其它資源:還有很多自營實驗室在外面可是都太遠如:工研院、電子檢驗中心、及經濟部商品檢驗局網站(有關EMC部分)所登錄的一些實驗室。結論:靜電測試需求越來越多，也常有需求客戶。各事業處人員如:製工人員、市場人員都應具備相關知識，以建立客戶信心。檢測部目前並沒有這樣的設施，未來若有需要會應各事業群需求來建立實驗室，目前事業處若投單至檢測部則檢測部也可代為轉送外部LAB。以下(下一頁)附圖是林口某實驗室測試ESD的DATA SHEET這個測試僅在EUT上做TEST並未測試距離EUT10cm的干擾測試此data僅pretest data未完整做完以下是判定標準通過與否之判定有3個LEVELl Criterion A:當干擾源發生時(即靜電槍放電在你的待測物上)EUT仍然可以正常工作完全不受任何影響。l Criterion B:當干擾源發生時(即靜電槍放電在你的待測物上)EUT雖然會受影響例如畫面閃爍或當機.等受干擾之情況發生。但當干擾源消失時則EUT可正常工作或自行重開機，恢復正常工作。l Criterion C:當干擾源發生時