Techniques de test des pistolets ESD pour l'évaluation des composants électroniques

Introduction
Les décharges électrostatiques (ESD) constituent une menace majeure pour l'électronique, car elles peuvent entraîner des dysfonctionnements, une fiabilité moindre et des coûts de garantie plus élevés. Les composants électroniques doivent subir des tests rigoureux avec un instrument spécialisé comme Pistolet ESD pour garantir leur résilience face aux incidents ESD.

Plusieurs méthodes de mesure de la résistance des composants électroniques aux décharges électrostatiques et de leurs performances globales sont abordées dans cet article. La connaissance de ces méthodes permet aux ingénieurs de créer des Protection ESD solutions et choisir des composants conformes à la réglementation.

Présentation des tests de pistolet ESD :
Tester un canon à décharge électrostatique implique de placer des composants électroniques dans des événements ESD simulés tandis que l'environnement est soigneusement surveillé et régulé. Le but de ces tests est d'établir dans quelle mesure les composants peuvent résister aux contraintes ESD tout en continuant à fonctionner comme prévu malgré les conditions de test. IEC 61000-4-2 et ANSI/ESD S20.20 sont deux exemples de normes industrielles qui sont souvent suivies lors des tests pour garantir des résultats cohérents et fiables. IEC 61000-4-2 est également un exemple de norme élaborée par la Commission électrotechnique internationale.

Test du modèle du corps humain (HBM) :
Lors de la réalisation d'expériences sur les décharges électrostatiques (ESD), l'approche du modèle du corps humain (HBM) est utilisée pour simuler le contact humain. La décharge du canon ESD passe par une résistance avec une valeur prédéfinie, puis dans le DUT. Les ingénieurs utilisent des critères qui prennent en compte à la fois la forme d'onde de décharge et les niveaux d'énergie pour évaluer si un composant est capable ou non de résister aux effets de la contrainte ESD. La sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD) d'un composant est évaluée à l'aide du test de manipulation, d'assemblage et d'utilisation (HBM). Ce test mesure la facilité avec laquelle le composant peut être endommagé.

Test du modèle de machine (MM) :
Les occurrences de décharge électrostatique (ESD) qui se produisent au cours des processus de fabrication tels que l'assemblage ou les tests automatisés sont au centre des tests de modèles de machines (MM). Contrairement aux tests HBM, cette méthode utilise un pistolet ESD avec une résistance plus faible et un temps de décharge plus rapide. Les tests MM évaluent la durabilité du composant en simulant des événements de décharge rapide pouvant survenir en raison d'un équipement chargé ou de procédures automatisées.

Test du modèle d'appareil chargé (CDM) :
Les événements de décharge électrostatique (ESD) qui peuvent se produire lorsqu'un composant chargé entre en contact avec un élément mis à la terre sont simulés à l'aide de la méthode de test du modèle d'appareil chargé (CDM). Contrairement à l'utilisation d'une résistance externe dans les tests HBM et MM, le Pistolet ESD est déchargé directement dans les broches ou les conducteurs du composant pendant les tests CDM. Lorsque des composants peuvent entrer en contact avec des surfaces conductrices pendant la production, l'expédition ou la manipulation, cette approche évalue leur vulnérabilité aux incidents ESD.

Niveaux de test et formes d'onde :
En raison du fait qu'un Pistolet ESD test est basé sur un ensemble standard de niveaux de test et de formes d'onde, les résultats de différents tests de pistolet ESD peuvent être comparés de manière fiable les uns avec les autres. Les quantités maximales d'énergie et de tension pouvant être appliquées au composant testé sont indiquées ci-dessous. Seules ces valeurs peuvent être utilisées. Les formes d'onde de test, qui définissent la forme et la durée de l'impulsion ESD, décrivent les nombreux événements ESD susceptibles de se produire. Si un composant est conforme à des niveaux et à des formes d'onde particuliers, il peut alors être possible d'atteindre le degré requis d'immunité aux décharges électrostatiques.

Tests de pré-conformité :
Les tests de pré-conformité, qui servent de prérequis aux tests de conformité plus stricts, permettent aux ingénieurs d'évaluer les performances des composants et d'identifier les problèmes potentiels. Elle nécessite de soumettre les composants à une batterie de tests ESD, dont certains sont plus exigeants que les normes établies par l'industrie. Les tests de pré-conformité permettent d'évaluer l'efficacité des mesures de protection contre les décharges électrostatiques utilisées dans la conception des composants. Cela ouvre la porte à des améliorations itératives à apporter afin d'augmenter l'immunité aux décharges électrostatiques.

Test de conformité :
L'objectif des tests de conformité ESD est de s'assurer que le composant testé maintient les niveaux d'immunité ESD requis, tels que définis par les normes applicables. Afin de garantir la fiabilité et l'objectivité, ces tests sont souvent effectués dans des laboratoires ou des installations de test accrédités. Les fabricants de composants peuvent démontrer la conformité ESD et distinguer leurs produits de la concurrence en utilisant les données recueillies lors des tests de conformité.

Configurations et équipement de test :
L'utilisation d'ensembles et d'équipements de test appropriés est nécessaire pour que les résultats des tests d'une arme de poing ESD soient précis et reproductibles. Les établis, les montages de test et les systèmes de mise à la terre résistants aux décharges électrostatiques (ESD) sont souvent observés dans des environnements de test contrôlés. Le canon ESD est un composant essentiel de la procédure d'évaluation, et il doit subir un étalonnage périodique afin de fournir des résultats fiables et précis. Les oscilloscopes et les sondes de tension sont deux exemples d'instruments de mesure spécialisés utilisés dans le processus d'analyse des formes d'onde ESD ainsi que de la réponse du composant aux formes d'onde ESD.

Défis et atténuation des tests ESD :
Les ingénieurs doivent surmonter un certain nombre d'obstacles afin d'obtenir des résultats fiables des tests ESD. Les problèmes auxquels de nombreuses personnes sont confrontées incluent :

1. Variabilité des pistolets ESD : la forme d'onde de décharge, le temps de montée et les niveaux de tension de décharge des pistolets ESD peuvent varier en fonction du fabricant ou du type. La cohérence et la reproductibilité des résultats des tests dépendent de la qualité et de la précision du pistolet ESD.
2. Mise à la terre et interférences sonores : pour réduire l'impact des facteurs environnementaux sur les tests de décharge électrostatique (ESD), une mise à la terre et un contrôle du bruit appropriés sont essentiels. L'utilisation de connexions à faible impédance et de points de mise à la terre spécialisés sont des exemples d'approches de mise à la terre efficaces qui réduisent les interférences et garantissent des lectures précises.
3. Sensibilité des composants : L'effet d'une décharge électrostatique sur divers composants électriques varie. La sélection de niveaux de test et de formes d'onde appropriés pour une évaluation précise nécessite un examen attentif des spécifications de la fiche technique du composant, des cotes ESD et des exigences de l'application.
4. Considérations sur le montage de test : capacité et inductance parasites introduites par le montage de test utilisé pour fixer le Pistolet ESD au composant peut fausser les résultats. La minimisation de ces impacts et la fourniture de conditions de test stables nécessitent une conception et une optimisation soignées du dispositif de test.

Meilleures pratiques de test ESD :
Meilleures pratiques pour les tests de décharge électrostatique (ESD) que les ingénieurs doivent respecter :

Conformité aux normes : des résultats de test cohérents et précis peuvent être obtenus en suivant les normes établies de l'industrie telles que IEC 61000-4-2 et ANSI/ESD S20.20.

Développement du plan de test : créez un plan de test détaillé comprenant les niveaux de test, les formes d'onde et les méthodes de mesure prévus pour le test ESD. LISUN fournit les meilleurs pistolets ESD.

Configuration de test reproductible : créez un environnement de test stable en mettant à la terre, en isolant et en contrôlant le bruit pour garantir des résultats fiables.

Étalonnage et vérification : La précision et la cohérence des résultats des tests reposent sur l'étalonnage et la vérification réguliers du pistolet ESD et de l'équipement de mesure.

Documentation et rapports : notez les tests effectués, les résultats et toute préoccupation ou observation formulée. Cet enregistrement est utile pour vérifier la conformité et résoudre les problèmes.

Conclusion:
Méthodes utilisant un Pistolet ESD sont cruciaux pour mesurer la résistance ESD et la fonctionnalité des composants électroniques. Les ingénieurs peuvent déterminer si un composant est résilient, où se situent les faiblesses et de quel type de protection ESD il a besoin en l'exposant à des événements ESD contrôlés. Diverses situations ESD réelles peuvent être testées et évaluées à l'aide des méthodes de test HBM, MM et CDM.

Pour garantir la conformité aux normes et réglementations, des tests de pré-conformité et de conformité sont effectués. Les ingénieurs peuvent améliorer la qualité, la fiabilité et la satisfaction des clients dans l'industrie des composants électroniques en adhérant aux meilleures pratiques et en s'attaquant aux obstacles de test pour produire des résultats de test ESD précis et fiables.

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Mots clés:ESD61000-2