人體和設(shè)備所攜帶的靜電向整機(jī)及電子元件放電時(shí),由于增加了沖擊性的電磁能量,則產(chǎn)品必須具備一定量ESD耐力。
ESD耐性測(cè)試方法根據(jù)產(chǎn)生靜電的模型,分為以下三種:①HBM、②MM、③CDM。
其中,我們?yōu)槟f明一般較多用作電容器ESD耐性測(cè)試方法的①HBM。
HBM的ESD測(cè)試規(guī)格有AEC-Q200-002和IEC61000-4-2等,HBM模型常熟如下表所示因規(guī)格有所不同。
規(guī)格名 | 充電用電容器 Cd(pF)
| 放電用電阻
Rd (Ω)
|
---|---|---|
AEC-Q200-002 | 150 | 2000 |
IEC61000-4-2 | 150 | 330 |
AEC-Q200-002HBM的ESD測(cè)試電路及放電電流波形如圖1、圖2所示。
(i)
| 開關(guān)2為斷開狀態(tài),開關(guān)1閉合,施加高壓電源,充電用電容器(Cd)存儲(chǔ)電量。
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(ii)
| 開關(guān)1斷開,開關(guān)2閉合,電對(duì)測(cè)試對(duì)象電容器(Cx)施加Cd存儲(chǔ)的電量,進(jìn)行測(cè)試。
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|
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※
| Cx:測(cè)試對(duì)象電容器 Cd:充電用電容器 Rd:放電用電阻 Rc:保護(hù)電阻
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圖1.HBM的ESD測(cè)試電路
圖2.放電電流波形
根據(jù)AEC-Q200-002,HBM的ESD測(cè)試流程如圖3所示,級(jí)分類如表1所示。根據(jù)圖3的流程進(jìn)行測(cè)試,耐電壓的分級(jí)如表1所示進(jìn)行分類。
圖3.HBM的ESD測(cè)試流程
表1.HBM的ESD測(cè)試流程
分類 | 耐電壓 |
---|---|
1A | 500V(DC)以下 |
1B | 0.5kV(DC)以上 1kV(DC)以下 |
1C | 1kV(DC)以上 2kV(DC)以下 |
2 | 2kV(DC)以上 4kV(DC)以下 |
3 | 4kV(DC)以上 6kV(DC)以下 |
4 | 6kV(DC)以上 8kV(DC)以下 |
5A | 8kV(DC)以上 12kV(AD)以下 |
5B | 12kV(AD)以上 16kV(AD)以下 |
5C | 16kV(AD)以上 25kV(AD)以下 |
6 | 25kV(AD)以上 |
DC:直流接觸放電 AD:空氣放電
電容器靜電容量與ESD耐性的關(guān)系
測(cè)試對(duì)象電容器的靜電容量對(duì)電容器兩端產(chǎn)生的電壓有影響。
圖4.HBM的ESD測(cè)試電路
測(cè)試對(duì)象電容器的靜電容量(Cx)和兩端產(chǎn)生的電壓(Vx)有如下關(guān)系。
電源電壓(Vd)及充電用電容器的靜電容量(Cd)恒定時(shí),測(cè)試對(duì)象電容器的靜電容量(Cx)越大,測(cè)試對(duì)象電容器兩端產(chǎn)生的電壓(Vx)越小。
因此一般的測(cè)試對(duì)象電容器靜電容量越大,ESD耐性有變大的趨勢(shì)。
實(shí)際上,如電介質(zhì)的種類及厚度之類的設(shè)計(jì)上的差異,耐電壓的性能范圍也有不同,并非所有的都如上述的趨勢(shì)一樣。
(參考數(shù)據(jù))多層陶瓷電容器(GCM系列)的ESD耐性
展示了多層陶瓷電容器(GCM系列)的ESD耐性參考數(shù)據(jù)。
對(duì)象產(chǎn)品 | GCM系列/0402inch尺寸/X7R特性/50V |
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測(cè)試條件 | 充電用電容器 = 150pF 放電電阻 = 2000Ω 施加電壓次數(shù) = 正負(fù)極各5次 樣品數(shù) = 各10個(gè)
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測(cè)量器 | ESD測(cè)試機(jī)(噪聲研究所)
?本體 ... ESS-200AX ?放電槍 ... Model TC-815D |
樣品狀態(tài) | 覆蓋硅樹脂以防表面泄露 |
周圍環(huán)境 | 22±5℃、30~60%RH |
判定標(biāo)準(zhǔn) | 絕緣電阻 1MΩ |
圖5. 高介電常數(shù)型電容器的ESD測(cè)試結(jié)果(Vd=25kV為測(cè)量范圍)