Máy kiểm tra ESD và Kiểm tra ESD: Tổng quan về các quy trình và tiêu chuẩn công nghệ

Để đánh giá khả năng miễn nhiễm phóng tĩnh điện (ESD) của các thiết bị và hệ thống điện tử, GB/T17626.2-2006 là một tiêu chuẩn mới được ban hành ở Trung Quốc. Các Kiểm tra ESD nhằm mục đích kiểm tra khả năng miễn nhiễm nhiễu của các thiết bị hoặc hệ thống đối với ESD bên ngoài và có hai phương pháp phóng điện để kiểm tra khả năng miễn nhiễm ESD, phóng điện tiếp điểm và phóng điện qua khe hở không khí. Phóng điện tiếp xúc được ưu tiên nhưng chỉ sử dụng phóng điện qua khe hở không khí trong các trường hợp như trên các bề mặt được phủ lớp cách điện và các khe hở trên bàn phím máy tính. Đồng thời, GB/T17626.2-2006 cũng tính đến sự phóng điện gián tiếp, bao gồm cả khớp nối ngang và khớp nối dọc.

Khi thực hiện Máy kiểm tra ESD, phòng thí nghiệm yêu cầu thực hiện các thử nghiệm phóng điện trong không khí bằng cách sử dụng thiết lập mặt phẳng tham chiếu được nối đất. Mặt phẳng tham chiếu được nối đất phải là một tấm kim loại siêu mỏng bằng đồng hoặc nhôm với độ dày tối thiểu là 0.25mm và kích thước của nó phải cách mép của thiết bị mẫu hoặc bảng ghép nối ít nhất 0.5m. Kích thước của mặt phẳng tham chiếu được nối đất và độ dày của vật liệu kim loại phải được điều chỉnh theo nhiệt độ môi trường (15°C đến 35°C), độ ẩm tương đối (30% đến 60%) và áp suất khí quyển (86kPa đến 106kPa) . Các bảng ghép nối cũng phải sử dụng cùng một loại kim loại và độ dày, đồng thời, một dây cáp có điện trở 470kΩ được dán ở trên và được nối với mặt phẳng tham chiếu nối đất để chống lại điện áp phóng điện và ngăn tích tụ điện tích tĩnh điện. Trong quá trình thử nghiệm xả khí của phòng thí nghiệm, các điều kiện khí hậu cũng cần được xem xét để đảm bảo rằng nhiệt độ, độ ẩm và áp suất khí quyển đều nằm trong phạm vi chấp nhận được.

ESD61000-2_Bộ mô phỏng phóng tĩnh điện

Đối với ứng dụng trực tiếp của ESD cho thiết bị mẫu, trừ khi có quy định khác trong tiêu chuẩn chung, tiêu chuẩn sản phẩm hoặc tiêu chuẩn loại, phạm vi ứng dụng của ESD phải được kiểm soát, đặc biệt là trên các thành phần mạch có thể được người dùng giải phóng trong quá trình sử dụng bình thường và các biện pháp đơn giản hóa cụ thể cần được thực hiện và chỉ rõ trong các văn bản. Ngoài ra, do một số điểm và bề mặt chỉ có thể lộ ra trong quá trình bảo trì hoặc bảo dưỡng, nên cần thực hiện các biện pháp đơn giản hóa phóng điện khác nhau để tránh làm hỏng thiết bị. Ngoài ra, trong thời gian Kiểm tra ESD, điện áp phóng điện phải tăng dần từ mức tối thiểu đến điện áp thử nghiệm đã chọn để xác định điểm tới hạn của sự cố và giá trị thử nghiệm cuối cùng không được vượt quá giá trị tối đa do thiết bị chỉ định, do đó tránh làm hỏng thiết bị mẫu.

Để xác định xem một hệ thống có bị lỗi hay không, kiểm tra ESDt cần được thực hiện trên hệ thống. Quy trình vận hành cho thử nghiệm thường bao gồm phóng điện một xung, lựa chọn điểm phóng điện, vị trí của bộ tạo phóng điện, khoảng cách phóng điện và chế độ phóng điện. Đầu tiên, thử nghiệm phải được thực hiện ở chế độ xung đơn và tại các điểm đã chọn trước, phải áp dụng ít nhất 10 lần phóng điện xung đơn (ở cực nhạy nhất) và nên có khoảng thời gian tại ít nhất 1 giây giữa mỗi lần xả xung đơn; thứ hai, các Máy kiểm tra ESD phải vuông góc với môi trường vật lý hiện đang hoạt động để xả nhằm đảm bảo tính lặp lại của kết quả; Ngoài ra, để giảm thiệt hại cho thiết bị mẫu, khoảng cách giữa máy phát điện và vật được phóng ít nhất phải là 0.2m; cuối cùng, đối với bề mặt vật thể có sơn, nên chọn chế độ phóng điện theo yêu cầu của nhà sản xuất thiết bị; nếu phim không được ghi là lớp cách điện thì phải tiến hành xuyên màng để làm cho đầu điện cực của máy phát điện và lớp dẫn điện tiếp xúc với nhau; mặt khác, chỉ yêu cầu phóng điện qua không khí mà không cần thử nghiệm phóng điện tiếp xúc.

Sau mỗi lần phóng điện, điện cực phóng điện phải được di chuyển ra xa và sau đó một xung đơn mới sẽ được máy phát kích hoạt lại sau khoảng thời gian để hoàn thành toàn bộ quy trình kiểm tra phóng điện.

Đối với thiết bị không nối đất, để đảm bảo điện tích trên thiết bị không bị ảnh hưởng trước xung ESD, thiết bị không thể tự phóng điện. Có hai cách để mô phỏng phóng điện ESD đơn lẻ: loại bỏ điện tích trên thiết bị mẫu thử trước mỗi xung ESD hoặc để khoảng thời gian phóng điện liên tục lớn hơn thời gian cần thiết để điện tích trên thiết bị mẫu vật suy giảm tự nhiên. Bên cạnh đó, sự suy giảm điện tích trên thiết bị mẫu có thể bị ảnh hưởng bằng cách sử dụng cáp nối đất có điện trở phóng điện và bàn chải sợi carbon. Nếu có bất kỳ tranh chấp nào về việc áp dụng cáp nối đất như vậy cho một số thiết bị mẫu nhất định, cáp phải được ngắt kết nối trước khi áp dụng xung ESD. Để mô phỏng tốt hơn quá trình phóng điện ESD đơn lẻ, cần xem xét các điểm trên khi thử nghiệm các thiết bị không nối đất.

Làm thế nào có thể kết quả của Kiểm tra ESD được phân loại?
Mức hiệu suất của thiết bị mẫu có thể được xác định theo giá trị giới hạn của nhà sản xuất, hiệu trưởng hoặc người mua hoặc có thể được xác định bởi nhà sản xuất và người mua bằng cách tư vấn. Theo mức độ hư hỏng của thiết bị mẫu dưới Kiểm tra ESD, kết quả của thử nghiệm có thể được chia thành bốn loại: a) hoạt động bình thường; b) sự suy giảm chức năng và hiệu suất tạm thời có thể tự phục hồi sau khi ngừng phóng điện; c) suy giảm chức năng và hiệu suất tạm thời cần các mức độ can thiệp thủ công khác nhau để phục hồi; d) giảm chức năng và hiệu suất không thể phục hồi do hư hỏng phần cứng hoặc phần mềm. Ngoài ra, tiêu chí phân loại phải phù hợp với sự đồng thuận của nhà sản xuất, bên giao thầu hoặc bên mua.