一、靜電放電檢測的核心目標

二、核心檢測項目及方法

1. 直接接觸放電測試（Contact Discharge）

• 目的：模擬人體或金屬物體直接接觸設備導體時的放電場景。
• 方法：
  • 使用ESD模擬器（如靜電槍）對設備的金屬外殼、接口、按鍵等導體部位施加放電脈沖。
  • 測試等級：通常為±2kV至±8kV（依據設備類別調整）。
  • 放電次數：每極性至少10次。
• 關鍵參數：脈沖波形（上升時間≤1ns，峰值電流可達30A）。

2. 空氣放電測試（Air Discharge）

• 目的：模擬人體接近非導電表面（如塑料外殼）時的放電現象。
• 方法：
  • 靜電槍電極靠近設備絕緣表面（如屏幕、接縫處），間距≤1mm時觸發放電。
  • 測試等級：±2kV至±15kV（醫療設備要求更高）。
  • 注意事項：需考慮環境濕度（通常控制為30%-60% RH）。

3. 間接放電測試（Indirect Discharge）

• 目的：評估設備對附近物體放電產生的電磁場干擾的耐受性。
• 方法：
  • 水平耦合板（HCP）和垂直耦合板（VCP）模擬電磁場耦合路徑。
  • 對耦合板放電，觀察設備在耦合場中的功能表現。
  • 測試等級：±2kV至±8kV。

4. 電壓水平測試

• 目的：確定設備的實際靜電敏感閾值。
• 方法：
  • 逐步升高放電電壓，直至設備出現功能異常（如復位、數據錯誤）。
  • 記錄失效電壓值，用于設計改進。

5. 防護設計驗證

• 核心內容：
  • PCB布局檢查：ESD保護器件（TVS二極管、壓敏電阻）的位置是否靠近接口。
  • 接地連續性測試：設備外殼、金屬部件的接地阻抗（要求＜1Ω）。
  • 絕緣材料評估：表面電阻率是否達標（防靜電材料通常為10?~10?Ω）。

6. 環境適應性測試

• 場景：
  • 低溫/低濕環境（如-20℃、15% RH）：靜電更易積累，驗證設備在極端條件下的ESD表現。
  • 高溫高濕環境（如40℃、75% RH）：檢驗防護材料的穩定性。

三、測試標準與設備要求

• 國際標準：
  • IEC 61000-4-2：規定了測試波形、等級和判定方法。
  • ANSI/ESD S20.20：針對電子制造環境的靜電防護體系。
• 主要設備：
  • ESD模擬器（需符合IEC 61000-4-2波形要求）。
  • 靜電電壓表、接地電阻測試儀。
  • 屏蔽室或電波暗室（減少外部干擾）。

四、失效分析與改進

• 典型失效現象：
  • 通信中斷、屏幕閃爍、程序卡死。
  • 硬件損壞（如IC擊穿、電容燒毀）。
• 改進措施：
  • 增加ESD保護電路（如RC濾波、瞬態抑制二極管）。
  • 優化結構設計（避免放電路徑指向核心元件）。

五、實際應用案例

1. 接觸放電：對USB接口、SIM卡槽施加±4kV放電。
2. 空氣放電：對屏幕邊緣、揚聲器孔施加±8kV放電。
3. 監測通話、觸控等功能是否異常。

• 問題：PLC模塊在±6kV接觸放電后重啟。
• 改進：在RS-485接口增加TVS陣列，接地優化后通過±8kV測試。

六、總結