静电测试及整改方法-20220706

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静电测试及整改方法

版本：V1.0
日期：2022-07-06
目录
一、静电测试仪....................................................................................................................................... 3
1、 静电测试平台.............................................................................................................................3
2、 静电测试仪指标.........................................................................................................................4
二、静电测试标准及放电特性............................................................................................................... 4
1、 静电测试等级.............................................................................................................................4
2、 放电特性.....................................................................................................................................5
三、 静电测试方法................................................................................................................................. 5
1、 静电测试仪的使用.....................................................................................................................6
2、 接触放电.....................................................................................................................................7
3、 空气放电.....................................................................................................................................8
4、 测试结果判定.............................................................................................................................9
四、静电测试整改方法........................................................................................................................... 9
1、 PCB层面.................................................................................................................................... 9
2、 元器件层面.................................................................................................................................9
3、 结构层面................................................................................................................................... 10
附录一：ESD测试与整改记录............................................................................................................. 11
附录二：相关名词解释......................................................................................................................... 12

一、静电测试仪

目前公司内部使用的是普锐马ESD61002TA静电测试仪，符合 IEC61000-4-2和GB/T 17626.2标准要求，具体仪器参数如下:

1、 静电测试平台

静电放电实验桌是为静电放电试验而专门设计的试验装置，符合 IEC61000-4-2 和 GB/T17626 .2 标准，也可以用于脉冲群和衰减振荡波的抗扰度试验。

平台相关设备作用：

470kΩ2连接到参考平面上， 以防止电荷的聚集。
470kΩ2可防止静电荷沿着地线快速泄放而产生不了静电场。
水平耦合板和垂直耦合板可模拟受测试产品的周围静电放电，在测试样机静电时耦合板必须存在。

2、 静电测试仪指标

二、静电测试标准及放电特性

1、 静电测试等级

IEC61000-4-2标准规定了4个静电测试等级，如下：
备注：
①IEC61000-4-2是国际电工委员会所颁布的一个基础性标准，它适合于各种电气和电子设备作电磁兼容性的测试。
②GB/T 17626.2 是中国国家标准；
③EN61000-4-2是欧盟标准。
他们之间的关系都是等同的。

2、 放电特性

静电放电发生器输出电流的典型波形

三、静电测试方法

静电测试主要分为接触放电和空气放电两种。一般业内的测试标准，接触放电是±4KV，空气放电是±8KV。

1、 静电测试仪的使用

2、 接触放电

①设置相关测试参数
a.设置放电电压，如+2k
b.设置放电方式：接触放电
c.设置放电次数：10次
d.设置放电间隔：1 s
e.设置操作模式：如手动
②更换尖头，并将其抵到外露的金属点，如充电柱DC5V
③进行放电，放电后需用地线对样机剩余电荷进行泄放（打哪放哪）。
具体测试过程如下所示：
① 打ESD前泄放电荷
泄放静电枪残留电荷
泄放样机残留电荷
② 打ESD过程
打ESD入金属点 泄放静电枪残留电荷 泄放样机残留电荷
③ 重复（2）步骤10次后测试样机好坏。
注意事项：
①正电负电都需要打ESD后测试。
②打ESD 间隔以实际样机为准，默认接触2k起步， 1k step。
③样机需水平放置在耦合板上。
④所有裸露金属点都需要进行测试，保证放电过程接触良好。
⑤注意样机放置位置附近绝垫不能有穿孔。
⑥泄放地的位置触碰打入ESD 的位置。
⑦测试样机数量根据实际情况决定，若普遍较好则需要打满10个，若较差可中途停止测试进行整改。

3、 空气放电

①设置相关测试参数
a.设置放电电压，如+4k
b.设置放电方式：空气放电
c.设置放电次数：10次
d.设置操作模式：如手动
②更换圆头，并将其抵到缝隙或孔的位置。
③进行放电，放电后需用地线对样机剩余电荷进行泄放（对耳机外壳及地铜柱放电）。
具体测试过程如下所示：
① 打ESD前泄放电荷
泄放静电枪残留电荷 泄放样机残留电荷
② 打ESD过程
对着外壳薄弱点放电 泄放静电枪残留电荷 泄放样机残留电荷
③ 重复（2）步骤 10次后测试样机好坏

注意事项：

1.正电负电都需要打ESD后测试；

2.打ESD 间隔以实际样机为准，默认空气4k起步， 1k step；
3.所有可能串入静电的位置都需要进行测试，如灯孔，MIC孔，喇叭以及缝隙等；

4.注意样机放置位置附近绝垫不能有穿孔；

5.空气放电后泄放尽量使用静电刷，没有则使用放电头对样机放电（外壳及GND铜柱）；
6.测试样机数量根据实际情况决定，若普遍较好则需要打满 10个，若较差可中途停止测试进行整改。

4、 测试结果判定

1）测试结果分为4类：

A类：在规定的限值内性能正常；
B类：功能和性能暂时降低或丧失，但可自行恢复；
C类：功能和性能暂时降低或丧失，需要工作人员干预或系统重置才能恢复；
D类： 由于设备零件损坏或数据丧失而造成不可自行恢复的功能减低或丧失。

2）结果判定：

A类判定为通过；
B类、C类需用户与制造商双方协商来判定；
D类判定为不通过。

四、静电测试整改方法

在PCB板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB 的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改仅限于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。 以下是一些常见的防范措施。
PCB层面及元器件层面更注重ESD 的 “泄”，而结构层面更注重ESD 的 “防”。

1、 PCB层面

①尽可能使用多层PCB，相对于双面PCB而言，地平面和电源平面，以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合。
②尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、 具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB，可以考虑使用内层线。
③在能被ESD直接击中的区域，每一个信号线附近都要布一条地线。
④易受ESD影响的电路，应该靠近电路中心区域，其他电路作为屏蔽作用。
⑤火花间隙法，信号线和地分别用三角铜皮相对，利用尖端放电现象泄放。
⑥保证地平面足够大，或通过其他手段增加地面积如镀边。

2、 元器件层面

①在易受ESD影响的位置添加ESD管。
②使用高压电容放置在关键信号位置，若耐压低会引起电容损坏而失去保护作用。
③不影响传输的情况下，在线上串接磁珠或电感。
④采用LC滤波的方法进行保护电路。
⑤存在电池保护芯片的电路，在BAT-与GND 间添加大电容扩充泄放面积。
⑥多增加去耦电容，但电容要有低的ESL和ESR。

备注：

①ESL：等效串联电感。在频率很高时，普通电容不再被当作集总参数看待，寄生电感会随频率增大而增大。
②ESR：等效串联电阻。 电容器阻抗先减小后增大，ESR则为发生在串联谐振频率处的阻抗值。

3、 结构层面

①在PCB板外围绘制一段走线，该走线不进行阻焊且连接至金属外壳。
②PCB板上应尽量避免有尖端结构靠近外壳，否则其会作为电弧放电的途径，使得静电更容易引入。
③对板边易受ESD影响的信号，若无法避开板边，则考虑在其上方打胶处理。
④在外壳有孔及缝隙的位置，不允许将敏感线布置在其附近。

附录一：ESD测试与整改记录

附录二：相关名词解释

ESD（Electro-Static discharge）：静电释放 EUT（Equipment Under Test）：受测试设备 IEC61000-4-2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗干扰度试验标准（国际标准） GB/T17626.2： 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗干扰度试验标准（国内标准） HBM（Human-Body Model）：人体放电模式
MM（Machine Model）：机器放电模式 CDM（Charge-Device Model）：元件充电模式 ESL（Equivalent Series Inductance）：等效串联电感 ESR（Equivalent Series Resistance）：等效串联电阻 DUT（Device Under Test）：被测器件,测试中的设备
RF（Radio Frequency）：射频 I/Q trim（in-phase/quadrature trim）： 同相/正交调制信号校准
PCB（ printed circuit）：印制电路