Técnicas de teste de armas ESD para avaliação de componentes eletrônicos

Introdução
A descarga eletrostática (ESD) é uma grande ameaça para a eletrônica, pois pode causar mau funcionamento, menor confiabilidade e maiores custos de garantia. Os componentes eletrônicos devem passar por testes rigorosos com um instrumento especializado como arma ESD para garantir sua resiliência contra incidentes ESD.

Vários métodos para medir a resistência de componentes eletrônicos a ESD e seu desempenho geral são discutidos neste artigo. A percepção desses métodos permite que os engenheiros criem Proteção ESD soluções e escolha componentes que estejam em conformidade com os regulamentos.

Visão geral do teste de armas ESD:
Testar um canhão de descarga eletrostática envolve colocar componentes eletrônicos em eventos simulados de ESD enquanto o ambiente é cuidadosamente monitorado e regulado. O objetivo desses testes é estabelecer quão bem os componentes podem lidar com o estresse ESD enquanto ainda funcionam conforme previsto, apesar das condições de teste. IEC 61000-4-2 e ANSI/ESD S20.20 são dois exemplos de padrões da indústria que são frequentemente seguidos durante os testes para garantir resultados consistentes e confiáveis. IEC 61000-4-2 também é um exemplo de padrão desenvolvido pela Comissão Eletrotécnica Internacional.

Teste de modelo de corpo humano (HBM):
Ao realizar experimentos sobre descarga eletrostática (ESD), a abordagem do modelo de corpo humano (HBM) é usada para simular o contato humano. A descarga do canhão ESD passa por um resistor com um valor predefinido e depois para o DUT. Os engenheiros empregam critérios que levam em consideração a forma de onda de descarga e os níveis de energia para avaliar se um componente é ou não capaz de suportar os efeitos do estresse ESD. A sensibilidade à descarga eletrostática (ESD) de um componente é avaliada usando o teste de manuseio, montagem e uso (HBM). Este teste mede a rapidez com que o componente pode ser danificado.

Teste de modelo de máquina (MM):
As ocorrências de descarga eletrostática (ESD) que ocorrem durante os processos de fabricação, como montagem ou teste automatizado, são o foco principal do teste de Modelo de Máquina (MM). Em contraste com o teste HBM, este método utiliza uma pistola ESD com menor resistência e tempo de descarga mais rápido. O teste MM avalia a durabilidade do componente simulando eventos de descarga rápida que podem ocorrer devido a equipamentos carregados ou procedimentos automatizados.

Teste de modelo de dispositivo carregado (CDM):
Os eventos de descarga eletrostática (ESD) que podem ocorrer quando um componente carregado entra em contato com um item aterrado são simulados usando o método de teste Charged-Device Model (CDM). Em contraste com o uso de um resistor externo em testes HBM e MM, o arma ESD é descarregado diretamente nos pinos ou condutores do componente durante o teste de CDM. Quando os componentes podem entrar em contato com superfícies condutoras durante a produção, transporte ou manuseio, essa abordagem avalia o quão vulneráveis ​​eles são a incidentes de ESD.

Níveis de teste e formas de onda:
Pelo fato de um arma ESD teste é baseado em um conjunto padrão de níveis de teste e formas de onda, os resultados de diferentes testes de armas ESD podem ser comparados de maneira confiável entre si. As quantidades máximas de energia e tensão que podem ser aplicadas ao componente que está sendo testado estão listadas abaixo. Somente esses valores podem ser usados. As formas de onda de teste, que definem a forma e a duração do pulso ESD, descrevem os muitos eventos ESD que podem ocorrer. Se um componente estiver em conformidade com determinados níveis e formas de onda, pode ser possível atingir o grau necessário de imunidade ESD.

Teste de pré-conformidade:
Os testes de pré-conformidade, que servem como pré-requisito para os testes de conformidade mais rigorosos, fornecem aos engenheiros a capacidade de avaliar o desempenho do componente e identificar possíveis áreas problemáticas. Requer submeter os componentes a uma bateria de testes ESD, alguns dos quais são mais rigorosos do que os padrões estabelecidos pela indústria. O teste de pré-conformidade oferece uma oportunidade para avaliar a eficácia das medidas de proteção ESD usadas no projeto do componente. Isso abre a porta para melhorias iterativas a serem feitas para aumentar a imunidade ESD.

Teste de conformidade:
O objetivo do teste de conformidade ESD é garantir que o componente testado mantenha os níveis de imunidade ESD necessários, conforme definido pelos padrões aplicáveis. Para garantir confiabilidade e objetividade, esses testes são frequentemente realizados em laboratórios ou instalações de teste credenciados. Os fabricantes de componentes podem mostrar conformidade com ESD e diferenciar seus produtos da concorrência usando os dados obtidos por meio de testes de conformidade.

Configurações e equipamentos de teste:
A utilização de conjuntos e equipamentos de teste apropriados é necessária para que os resultados do teste de uma arma ESD sejam precisos e repetíveis. Bancadas de trabalho, acessórios de teste e sistemas de aterramento que são resistentes a descarga eletrostática (ESD) são frequentemente vistos em ambientes de teste controlados. O canhão ESD é um componente essencial do procedimento de avaliação e deve passar por calibração periódica para fornecer resultados confiáveis ​​e precisos. Osciloscópios e pontas de prova de tensão são dois exemplos de instrumentos de medição especializados usados ​​no processo de análise das formas de onda ESD, bem como da resposta do componente às formas de onda ESD.

Desafios e mitigação do teste de ESD:
Os engenheiros devem superar uma série de obstáculos para obter resultados confiáveis ​​dos testes de ESD. Os problemas que muitas pessoas enfrentam incluem:

1. Variabilidade da pistola ESD: A forma de onda de descarga, o tempo de subida e os níveis de voltagem de descarga das pistolas ESD podem variar dependendo do fabricante ou tipo. A consistência e a reprodutibilidade nos resultados dos testes dependem da qualidade e precisão da pistola ESD.
2. Aterramento e interferência de ruído: Para reduzir o impacto de fatores ambientais nos testes de descarga eletrostática (ESD), o aterramento adequado e o controle de ruído são essenciais. O uso de conexões de baixa impedância e pontos de aterramento especializados são exemplos de abordagens de aterramento eficazes que reduzem a interferência e garantem leituras precisas.
3. Sensibilidade do componente: O efeito que um ESD tem em vários componentes elétricos varia. A seleção de níveis de teste e formas de onda adequados para uma avaliação precisa requer consideração cuidadosa das especificações da folha de dados do componente, classificações de ESD e requisitos de aplicação.
4. Considerações sobre acessórios de teste: Capacitância e indutância parasitas introduzidas pelo dispositivo de teste usado para conectar o arma ESD ao componente pode distorcer as descobertas. Minimizar esses impactos e fornecer condições de teste estáveis ​​requer um design cuidadoso e otimização do dispositivo de teste.

Melhores práticas de teste de ESD:
As melhores práticas para testes de descarga eletrostática (ESD) que os engenheiros devem seguir:

Conformidade com padrões: Resultados de testes consistentes e precisos podem ser alcançados seguindo padrões industriais estabelecidos, como IEC 61000-4-2 e ANSI/ESD S20.20.

Desenvolvimento do Plano de Teste: Crie um plano de teste detalhado, incluindo os níveis de teste pretendidos do teste ESD, formas de onda e métodos de medição. LISUN fornece as melhores armas ESD.

Configuração de teste repetível: crie um ambiente de teste estável aterrando, isolando e controlando o ruído para garantir resultados confiáveis.

Calibração e verificação: A precisão e a consistência dos resultados do teste dependem da calibração e verificação regulares da pistola ESD e do equipamento de medição.

Documentação e relatórios: Anote os testes realizados, os resultados e quaisquer preocupações ou observações feitas. Este registro é útil para verificar a conformidade e resolver problemas.

Conclusão:
Métodos usando um arma ESD são cruciais para medir a resistência ESD e a funcionalidade dos componentes eletrônicos. Os engenheiros podem determinar se um componente é resiliente, onde estão os pontos fracos e que tipo de proteção ESD ele precisa, expondo-o a eventos ESD controlados. Várias situações de ESD do mundo real podem ser testadas e avaliadas com o uso de métodos de teste HBM, MM e CDM.

Para garantir a conformidade com as normas e regulamentos, são realizados testes de pré-conformidade e conformidade. Os engenheiros podem melhorar a qualidade do produto, confiabilidade e satisfação do cliente na indústria de componentes eletrônicos, aderindo às melhores práticas e enfrentando obstáculos de teste para produzir resultados de teste ESD precisos e confiáveis.

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