主营产品:静电放电发生器静电放电枪雷击浪涌发生器群脉冲发生器数显维氏硬度计标准光源箱
主营产品:静电放电发生器静电放电枪雷击浪涌发生器群脉冲发生器数显维氏硬度计标准光源箱
技术文章
产品搜索:

TDR测试过程中静电的危害及其预防


TDR测试过程中静电的危害及其预防

      通讯技术飞速发展,为了提高传输速率和传输距离,计算机和通讯产业正逐步转移到高速串行总线,在芯片-芯片、板卡-板卡与背板间实现高速互连。

  这些高速串行总线的速率正从过去USB2.0、LVDS及FireWire1394的几百Mbps,提升到当前PCI-Express G1/G2、SATA G1/G2、XAUI/2XAUI、XFI的数Gbps,甚至达10Gbps,这意味着计算机与通讯业的PCB厂商对差分走线的阻抗控制要求将越来越高,依据PCB业界的测试标准IPC-TM-650手册要求阻抗测试采用TDR(TimeDomain Refl ectometry,时域反射测定法)技术,PCB制造商广泛采用美国Tektronix TDR测试仪器进行阻抗测试。但是该仪器的核心关键部件—信号发射-取样模块(Sample Moudle)对静电极其敏感,模块遭电击损坏只能返回厂家维修,维修周期需要一个月,维修费用3万元左右/次,故研究静电有效预防非常关键。

一、 静电基本概念及其作用

1.静电定义
   静电是指相对静止不动的电荷,当一个物体带有一定量净的正电荷或净的负电荷时,可以称其带有静电。静电通常用伏特(V)表示。
2.静电产生的原理
  (1)微观原因
   根据原子物理理论,电中性时物质处于电平衡状态。由于不同物质原子的接触产生电子的得失,使物质失去电平衡,产生静电现象。
  (2)宏观原因:a.物体间摩擦生热,激发电子转移;
                       b.物体间的接触和分离产生电子转移;
                       c.摩擦和电磁感应的综合效应;
                       d.电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;
3.静电的特点:
  (1)静电释放:就是积聚电荷留向大地或者正负离子的中和过程。
         a.电击:静电破坏性释放,如电击感、电击穿;
         b.安全释放,采取防护的科学措施,如避雷针、防静电材料、接地装置。
  (2)静电具有高电压、低电量、小电流的特点。静电是一种相对的称谓,因为在许多情况下,静电经过一段时间后会慢慢减少。这段时间的长度与物体的电阻有关。电阻越大,静电越不易耗散。
4.静电在工业生产中造成的危害
(1)
静电放电(ESD)造成的危害
      a.高压静电放电造成电击,危及人身安全;
      b.引起电子设备的故障或误动作,造成电磁干扰;
      c.在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
(2)静电吸引力(ESA)造成的危害
      a.塑胶喷涂:塑胶产品静电高,易吸附灰尘,喷涂后影响工件的美观和品质;
      b.胶片和塑料工业:使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质;
      c.纺织工业:造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
5.预防静电的方法
(1)静电防护的基本原则:a.消除已经产生的静电荷;b.抑制静电荷的积聚。
(2)消除静电的基本措施:①用静电消除器。静电消除器上产生大量的正负离子,然后通过风把这些离子吹到有静电的地方,静电就会吸引相反极性的离子而中和掉,聚积在产品或设备表面上的静电因此得以中和而消除;②接地;③静电屏蔽。*通常的方法是用静电屏蔽袋和防静电周转箱作为保护,静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中,用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响;④使用静电消除剂。可用静电消除剂檫洗仪器和物体表面,能迅速消除物体表面的静电。防静电剂以油脂为原料,主要成分为季胺盐,它的作用是使化纤、橡胶、塑料等物体的表面吸附空气中的水分,增加导电率。
(3)控制环境湿度:当空气的相对湿度在65%~70%以上时,物体表面往往会形成一层极微薄的水膜。水膜能溶解空气中的CO2,使表面电阻率大大降低,静电荷就不易积聚。如果周围空气的相对湿度降至40%~50%时,静电不易逸散,就有可能形成高电位。

二、TDR仪器测试过程分析
 1.概念:在传输线(如PCB走线)上输入一个阶跃讯号,当电讯号到达某个位置时,该位置上的电压产生变化,传输线在此位置上对地电流回路产生阻抗。当传输在线出现阻抗不连续的现象时,在阻抗变化之处的阶跃讯号就会产生反射现象,对反射讯号进行取样并显示在示波器屏幕上。
2.静电对取样头的损害分析


























 (1)一般静电可区分成4等级(表1),各等级会有不同的静电防范要求。

表 1一般静电区分表


表 2 一般静电区分表

 (2)电子敏感组件对静电的忍耐程度(表2)

 表2电子敏感组件对静电的忍耐程度

 表3 电子敏感组件对静电的忍耐程度

 (3)静电对μm组件单位面积的功率计算

 

       ①个人体的电容160 pf为例,按其储存约15 000 V的静电计算,当它对一个0.1 μm2接口(Junction)组件放电时,组件接受的功率为式
                               

  ②在 0.1μm2(1×10-7)接口(junction)组件上,单位面积承受的功率为式(2)。

3.TDR模块静电损坏的特点

  (1)完好状态波形;(2)损坏后波形;(3)受损模块将会造成5 Ω的测量误差。

三、结论
   经过系统的分析和预防措施的实施,静电损坏取样模块的事故有明显的减少,规范人员正确操作防护措施和正确操作使用仪器,TDR仪器静电安全威胁还是可以避免的。


 



 

Copyright@ 2003-2020  东莞市众升仪器有限公司  版权所有  
联系电话:0769-23131676 0769-23131036   传真号码:0769-23131096
Email:ZS1717@163.com  公司地址:中国广东东莞市东城大道23号骏达商业中心903
       粤ICP备09087069号   

粤公网安备 44190002002243号