TDR测试过程静电危害及其预防

  Tess ·  2012-02-15 19:18  ·  7820 次点击
文章简要介绍静电产生原理及其危害,详细分析TDR仪器主体结构及测试过程静电危害,针对静电产生环节采取预防措施,并初步取得成效。
电子通讯技术飞速发展,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-ExpressG1/G2、SATAG1/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(TimeDomainReflectometry,时域反射测定法)技术,PCB制造商广泛采用美国TektronixTDR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(SampleMoudle)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。
1静电基本概念及其作用
1.1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。
1.2静电产生的原理
1.2.1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。
1.2.2宏观原因
(1)物体间摩擦生热,激发电子转移;(2)物体间的接触和分离产生电子转移;(3)电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布;(4)摩擦和电磁感应的综合效应。
1.3静电特点
(1)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。
(2)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。
静电的放电并不一定非要有接触的动作发生,足够的静电也可以以空间距离放电;静电释放过程中单位时间内电流大小的作用分:
(1)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)电击:静电破坏性释放,如电击感、电击穿。
1.4日常工作中典型的静电源(表1)
表1日常工作中典型的静电源
1.5静电在工业生产中造成的危害
1.5.1静电放电(ESD)造成的危害
(1)引起电子设备的故障或误动作,造成电磁干扰。
(2)击穿集成电路和精密的电子元件,或者促使元件老化,降低生产成品率。
(3)高压静电放电造成电击,危及人身安全。
(4)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。
1.5.2静电吸引力(ESA)造成的危害:
(1)电子工业:吸附灰尘,造成集成电路和半导体元件的污染,大大降低成品率。
(2)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。
(3)造纸印刷工业:纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结,影响生产。
(4)纺织工业:造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。
(5)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。
1.6预防静电方法
1.6.1静电防护的基本原则
(1)抑制静电荷的积聚;(2)消除已经产生的静电荷。
1.6.2消除静电的基本措施
消除静电的措施,一般可归结为一靠“地”;二靠“器”(静电消除器);三靠“剂”(加抗静电剂);四靠“屏蔽”。
(1)接地。
(2)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。
(3)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。
(4)静电屏蔽。最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。
1.6.3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。

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