ESD測試的案例
聚焦 iPhone 17 測試需求：沃華慧通按鍵 / 跌落 / ESD 設備的實戰優勢
二、跌落測試設備
以定向跌落試驗機為例，其工作原理基于物理學中的自由落體運動與碰撞力學，通過精準控制跌落高度、角度與速度等參數，模擬手機在運輸、搬運、使用過程中可能遭遇的意外跌落場景，以此評估手機的耐摔性、結構強度及內部元器件的穩固性。
三、靜電放電（ESD）測試設備
在靜電放電測試領域，北京沃華慧通測控技術有限公司的 ESD 測試系統集成了智能協作機器人、LCD 視覺檢測、靜電槍、音頻檢測以及插拔機構。協作機器人憑借精準定位、安全靈活、操作簡便等特性，高效完成自動化檢測任務，確保手機在面對靜電干擾時都能穩定運行。
這對于日益智能化、集成化的手機，尤其是像 iPhone 17 這樣功能復雜的手機來說至關重要。因為手機內部的電子元器件越來越精密，對靜電的敏感度也越來越高，通過專業的 ESD 測試設備，能夠有效評估手機的抗靜電能力，保障用戶在各種環境下的正常使用。
總結：iPhone 17 性能測試的核心邏輯
iPhone 17 的性能測試需圍繞 “用戶實際體驗” 展開 —— 既要通過基準測試驗證硬件的 “理論性能上限”，也要通過真實場景測試（如日常使用、極端環境、多任務協同）驗證 “實際體驗下限”，最終確保 “性能強、體驗穩、耐用性高”，符合蘋果對旗艦機型的定位。
展開 PCB地與金屬外殼的接地處理方法
總結：
1、從EMS角度，抑制電路和干擾源之間的瞬態工模壓差；
2、從EMI角度，電容形成了高頻路徑，電路板內部產生的高頻干擾會經過電容流入機殼進入大地；
二、電阻的作用
這個電阻可以防止ESD（靜電釋放）對電路板的損壞。假如只用電容連接電路板地和機殼地，則電路板是一個浮地系統。做ESD測試時，或在復雜電場環境中使用，打（進）入電路板的電荷無處釋放，會逐漸累積；累積到一定程度，超過了電路板和機殼之間的絕緣最薄弱處所能耐受的電壓，就會發生放電——在幾納秒內，PCB上產生數十到數百A的電流，會讓電路因電磁脈沖宕機，或者損壞放電處附近連接的元器件。并聯該電阻，就可以慢慢釋放掉這個電荷，消除高壓。根據IEC61000的ESD測試標準10s/次（10s放完2kV高壓電荷），一般選擇1M~2M的電阻。如果機殼有高壓靜電，則該大電阻也能有效降低電流，不會損壞電路芯片。
安規標準規定的二類產品的漏電流為0.25mA. 人體漏電流超過0.5mA,就會感覺到顫抖；220V/0.25mA=880k,所以我們常取值1M。
總結：
慢慢釋放電路板累計的電荷，消除靜電高壓；
最后留一個問題：外殼有金屬與非金屬之分，那么當外殼是非金屬時，整機的地是如何處理的呢？
聲明：
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展開 功率半導體IGBT失效分析與可靠性研究
基本杜絕生產過程ESD損傷IGBT導致失效問題。ST新品ESD水平測試測試數據如表4，AB兩個廠家IGBT柵極ESD測試對比數據如圖9所示。
圖9 IGBT柵極ESD水平測試對比
2）實施汽車級PPAT篩選測試標準，增加100%片芯閂鎖效應測試，廠家在片芯測試（增加PPAT測試篩選VTH、BVCES、VCESAT參數）環節實施片芯閂鎖效應測試篩選。PPAT測試能夠消除任何可能離群值或鎖存弱點如圖10所示，把離散的有質量可靠性問題物料全部剔除。
圖10 片芯測試篩選標準圖
3）IGBT內部增加5A/600V續流二極管，用于防止IGBT可能出現的負壓，解決IGBT反向負壓導致IGBT失效問題，提高IGBT在復雜環境工作的可靠性。
4）IGBT柵極驅動穩壓二極管重新選型，將工作電壓由24V改為20V。
調整前段穩壓二極管穩壓值，保證工作冗余量。TC4427芯片極限工作電壓大于22V，實際測試平均工作極限耐壓值23V，IGBT驅動電路使用穩壓二極管為24V，不能有效驅動IGBT保護電路，驅動芯片失效，導致IGBT擊穿失效。測試TC4427芯片（IGBT驅動芯片）各個批次的極限工作電壓大于22V（符合規格書），普遍小于24V，分析將線路設計中的24V穩壓二極管變更成20V后，可以更好保護電路中的驅動芯片和IGBT，如圖11所示。
圖13 IGBT驅動電路圖
5）驅動芯片改為IR4427芯片，該芯片柵極耐壓相對較高，TC4427耐壓在22~23V，IR4427極限耐壓在25~27V。
6）提升散熱效率，改變散熱器加工工藝，由金屬拉絲工藝改為銑削工藝，提高散熱器裝配面的粗糙度，由0.15mm降低0.05mm，IGBT散熱效率大幅度提升。
展開 機器充電異常分析報告
b,用示波器跟蹤充電過程，觀察電壓是否有突變，測試多個充電周期，沒有發現有電壓突變。
c,用示波器捕捉充電啟動瞬間，觀察是否有很大的沖擊電壓和沖擊電流。測試結果如下圖，最大沖擊22V,沖擊電流3.99A,經過很多次測試，TVS管并有被損壞。查看TVS管規格書，它的最大承受的沖擊電壓是42V.
2, 做ESD測試實驗，看靜電是否會把TVS管損壞。
a,用+/-15KV的靜電接觸放電對著充電片進行測試實驗，測試完成，檢查TVS管，沒有被損壞。后面又做了+/-20KV和+/-30KV的靜電接觸放電測試實驗，TVS管也沒有被損壞。
b,用+/-20的靜電空氣放電對著裸露在空氣中的TVS管進行測試實驗，測試完成，檢查TVS管，沒有被損壞。后面又做了+/-30KV的靜電空氣放電測試實驗，TVS管也沒有被損壞。
3，用沒電的電池或者過放的電池做充電測試，看是否有大電壓或者大電流出現。
a,充電座先插電，再讓機器接觸充電極片充電，發現有的時候，剛開始充電電流很大，最大值有3點多A, 這時的TVS管發熱比較大，而且持續一段時間才慢慢降下來，達到正常值。
b,機器在充電的過程中，拔出充電座的插頭再插回去，充電的大電流很容易出現，而且發現有時充電大電流維持了整個充電周期，TVS管一直在發熱。測量此時的充電脈沖，發現占空比很大。
4，觀察了幾塊TVS管短路的板，發現有一塊上面的TVS管的三防漆有燒焦的跡象。
初步結論：機器的電池沒電或者過放時，在充電時，MCU檢測到電壓過小，采樣到電流過小時，會調大充電脈沖的占空比，使采到的充電平均電流達要求，導致充電時的最大電流過大，TVS管發熱。
展開 
PCB板“ESD保護電路設計”9大措施
幾種典型的通用ESD保護電路
CAN Bus保護
數據線及接口保護
分享個人的ESD保護9大措施
最近在做電子產品的ESD測試，從不同的產品的測試結果發現，這個ESD是一項很重要的測試：
如果電路板設計的不好，當引入靜電后，會引起產品的死機甚至是元器件的損壞。
以前只注意到ESD會損壞元器件，沒有想到，對于電子產品也要引起足夠的重視。
ESD，也就是我們常說的靜電釋放(Electro-Static discharge)。
從學習過的知識中可以知道，靜電是一種自然現象，通常通過接觸、摩擦、電器間感應等方式產生，其特點是長時間積聚、高電壓(可以產生幾千伏甚至上萬伏的靜電)、低電量、小電流和作用時間短的特點。
對于電子產品來說，如果ESD設計沒有設計好，常常造成電子電器產品運行不穩定，甚至損壞。
展開 ESD增強型器件推動超高頻放大器在汽車電子中的應用
當參考電壓為100 V時，被用來作為對ESD來說具有器件體積小和靈敏度更高的低噪聲晶體管，而當電壓達到5,000 V時，則被用作較舊式的，較低性能的大體積晶體管。DUT被認為是一種評定特殊ESD等級的方式，即在電壓值為VREF的時候，它能經受得住這些測試的考驗，且其性能沒有下降，也沒有出現故障。盡管ESD測試如今也可能用到晶片上芯片等級的評定上，但作為代表的是其已在封裝器件中得以使用。作為一種對人體標準可供選擇的方法，傳輸線脈沖測量(TLP)經常被用來估計ESD的容限。
一個ESD 脈沖最好被理解成器件內部的一個急劇電流波動。對于第一階的近似值來說，假設在器件經歷這個電流波動期間整個事件發生的非常快以至于熱量都來不及傳播和消耗的話，它就是有效的。結果，由ESD感應電流波動引起的溫度上升與電流密度的平方成正比，而且電流密度存在一個極限值，超過這個值實際上就會使器件中的硅熔化。
事實上，硅材料的融化會導致器件故障。由于電流密度是導致器件故障的關鍵一條，所以具有較大發射極邊緣面或面積的晶體管就比小一些的更耐用。與普遍看法相反，在集電極-發射極之間的擊穿電壓VCEO與其阻抗和ESD損壞并沒有相互關系。
為了提高耐用性，RF集成電路設計師們已經開發了ESD內部保護結構，用來幫助保護ESD靈敏的RF輸入和輸出端免受有害ESD事件的影響。但比較遺憾的是這些保護結構也在RF端加入了寄生電容，電感和損耗，因此導致其性能下降，同時也使得這種結構不適合與分立器件(對性能要求更高)一起使用。
在一個像雙極晶體管這樣的三引腳器件中，經由器件的任意兩個引腳一共有六種可能的方式來應用ESD 脈沖，而未使用的器件引腳仍然是開路(未連接)。通常當ESD 脈沖反方向接在PN結兩端的時候晶體管最容易損壞。而依賴于特殊半導體工藝技術，集電極-基極結通常是微弱的連接在RF晶體管上。
展開 干貨｜電容能抗多大的ESD？
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在一些電源和低速信號線上，電容也會用來抗ESD，電容能抗多大的ESD電壓呢？
ESD耐性和電容量有什么關系呢？
TVS或者說ESD器件在制造過程中，可能會觸發ESD事件，發生損壞，這些事件可以用三個模型來進行模擬。
1. Human Body Model，簡稱HBM，人體模型，模擬人體靜電放電時的測試。
2. Machine Model，簡稱MM，機械模型，模擬機械靜電放電時的測試。
3. Charged Device Model，簡稱CDM，充電設備模型，模擬帶電設備靜電放電時的測試。
圖片來自TI培訓
回到正題，HBM一般有兩種測試規格，一種是IEC61000-4-2標準，一種是AEC-Q200-002。
IEC61000-4-2標準是針對ESD靜電放電抗擾度實驗的，ESD測試分為空氣和接觸測試兩種，需要用到靜電q，如下給出了靜電q或者說靜電發生器的電路簡圖。
靜電發生器內部電路簡圖
Rc為充電電阻，Cd為充電電容，Rd為放電電阻，簡單的工作原理就是：充電開關開，放電開關關，直流高壓電源通過Rc對Cd充電；充電開關關，放電開關開，Cd儲存電荷對被測設備釋放。
IEC61000-4-2會比AEC-Q200-002更常用，差別在于Rd阻值不同。
展開 硬件特訓班問題解答【57問-1】
白老師，我們在看芯片DATASHEET的時候，里面有個描述ESD支持4KV HBM參數，這個參數要怎么來確定呢？跟我們打靜電的電壓是什么關系呢？
(1)首先大家需要明白ESD其實是屬于我們EMS這一大項里面的
(2)EMC = EMI + EMS,所以ESD是屬于我們EMC的內容
(3)所謂的ESD（Electrostatic Discharge）測試其目的是仿真操作人員或物體在接觸設備時產生的放電以及人或物體對鄰近物體之放電，以檢測被測設備抵抗靜電放電之干擾能力。
(4)人體放電模式（Human-Body Model, HBM）產生的ESD是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體上已累積了靜電，當此人去碰觸到IC時，人體上的靜電便會導入到所接觸的設備中。
(5)根據工業標準 (MIL-STD-883G method 3015.7)要求，其中人體的等效電容定為100pF，人體的等效放電電阻定為1.5KΩ。
(6)IEC 61000-4-2該標準規定了我們如何進行ESD測試以及其測設類型和等級，測試類型我們主要有接觸放電和空氣放電，其具體等級如下表格所示
(7)IEC 61000-4-2該標準同樣也規定了具體的ESD模擬人體模型其波形，如下圖所示
(8)上邊描述的都是我們在EMC測試中的要求，那么跟我們IC內部其ESD等級有什么關系呢？
展開 實戰經驗：PCB板的ESD保護電路設計
為了消除靜電釋放(ESD)對電子設備的干擾和破壞,需要采取多種技術手段進行防范。
在PCB板的設計當中,可以通過分層、恰當的布局布線和安裝實現PCB的抗ESD設計。在設計過程中,通過預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。通過調整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。以下是一些常見的防范措施。
幾種典型的通用ESD保護電路
CAN Bus保護
數據線及接口保護
分享個人的ESD保護9大措施
最近在做電子產品的ESD測試，從不同的產品的測試結果發現，這個ESD是一項很重要的測試：如果電路板設計的不好，當引入靜電后，會引起產品的死機甚至是元器件的損壞。以前只注意到ESD會損壞元器件，沒有想到，對于電子產品也要引起足夠的重視。
ESD，也就是我們常說的靜電釋放(Electro-Static discharge)。從學習過的知識中可以知道，靜電是一種自然現象，通常通過接觸、摩擦、電器間感應等方式產生，其特點是長時間積聚、高電壓(可以產生幾千伏甚至上萬伏的靜電)、低電量、小電流和作用時間短的特點。對于電子產品來說，如果ESD設計沒有設計好，常常造成電子電器產品運行不穩定，甚至損壞。
展開 新能源汽車核心部件IGBT模塊想要過AECQ101認證，需要要做哪些測試？
8、汽車IGBT模塊要做哪些測試驗證？
汽車IGBT模塊對產品性能和質量的要求要明顯高于消費和工控領域，因此車規認證成為了汽車IGBT模塊市場的最重要壁壘，一般來說，車規級IGBT需要2年左右的車型導入周期。
汽車IGBT模塊測試標準主要參照AEC-Q101和AQG-324，同時車企會根據自己的車型特點提出相應的要求，主要測試方法包括：參數測試、ESD測試、絕緣耐壓、機械振動、機械沖擊、高溫老化、低溫老化、溫度循環、溫度沖擊、UHAST（高溫高濕無偏壓）、HTRB（高溫反偏）、HTGB（高溫刪偏）、H3TRB/HAST（高溫高濕反偏）、功率循環、可焊性。
其中功率循環和溫度循環作為代表的耐久測試，要求極為嚴格，例如功率循環次數可能從幾萬次到十萬次不等。主要目的是測試鍵合線、焊接層等機械連接層的耐久情況。測試時的失效機理主要是，芯片、鍵合線、DBC、焊料等的熱膨脹系數不一致，導致鍵合線脫落、斷裂，芯片焊層分離，以及焊料老化等。
AEC-Q101認證
AEC-Q101標準是用于分立半導體器件的，標準全稱：Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors，基于分立半導體應力測試認證的失效機理，名字有點長，所以一般就叫“分立半導體的應力測試標準”?，F在的Rev E版本是2021.03.01剛發布的最新版。
AEC-Q101認證包含了分立半導體元件最低應力測試要求的定義和參考測試條件，目的是要確定一種器件在應用中能夠通過應力測試以及被認為能夠提供某種級別的品質和可靠性。
AEC-Q101按Wafer Fab晶圓制造技術，分為以下幾種，主要是MOS、IGBT、二極管、三極管、穩壓管、TVS、可控硅等。
展開 電動汽車續航焦慮的應對之道，從動力電池電性能測試做起
ESD包含標準合規性和一致性測試（如ISO、DIN EN和SAE）。
是德科技電池充放電測試系統是德科技創新、靈活的Scienlab解決方案的再生功能可確保一流的能效和成本效率，將模塊用作電芯測試系統，保持穩定的測量精度；每個通道都可以測量阻抗譜，同步記錄測量數據；精確的測量技術提供可重復的結果，模塊化設計支持靈活布置測試環境，滿足各種測試要求。 用測試來優化電池功率和續航里程優化電池功率和續航里程需要測的東西主要有幾個方面：電池管理系統和測試：引入存儲技術以及將多個儲能電芯互連形成電池組和電池包需要用到智能電池管理系統（BMS）。BMS承擔重要的安全、控制和調節功能。這些功能包括電壓、電流、溫度和充電狀態等監控參數。BMS還負責熱管理、能源管理、電芯平衡和性能。是德科技的Scienlab電池管理系統（BMS）環境可以提供上述全部能力以及更多功能。該系統帶有一個硬件在環測試環境，用于重復測試和BMS優化。Scienlab電芯仿真器可以代替電芯進行連接，用于仿真一系列電芯模型的電芯類型。
電池管理系統測試方案時間同步控制：是德科技的Scienlab儲能測試（ESD）軟件允許對電芯、電池模塊和電池包及所有測試環境組件的所有Scienlab電池測試系統進行時間同步控制，可以驗證所有的儲能類型。借助該軟件，用戶可以輕松創建、編輯、控制和監控自定義的測試方案。標準化的遠程接口可用于將測試平臺直接集成到更高級別的控制和監控系統中。
是德科技儲能測試（ESD）軟件界面大多數企業會使用獨立產品進行設計、測試、測量和監測。這種孤立的結構導致工作流程斷斷續續、效率低下。連貫的靈活設計與測試是電子系統開發方式的重大革新。
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【好文分享】長文預警！高頻PCB電路設計常見的66個問題
ESD耦合測試時，水平只能可以通過3000V，垂直可以通過4000V測試。CPU主頻為33MHZ。有什么方法可以通過ESD測試？
手持產品又是金屬外殼，ESD的問題一定比較明顯，LCD也恐怕會出現較多的不良現象。如果沒辦法改變現有的金屬材質，則建議在機構內部加上防電材料，加強PCB的地，同時想辦法讓LCD接地。當然，如何操作要看具體情況。
66、設計一個含有DSP，PLD的系統，該從那些方面考慮ESD？
就一般的系統來講，主要應考慮人體直接接觸的部分，在電路上以及機構上進行適當的保護。至于ESD會對系統造成多大的影響，那還要依不同情況而定。干燥的環境下，ESD現象會比較嚴重，較敏感精細的系統，ESD的影響也會相對明顯。雖然大的系統有時ESD影響并不明顯，但設計時還是要多加注意，盡量防患于未然。
展開 干貨 | 你真的會選TVS二極管嗎？
3、根據被保護的信號速率，選擇合適的結電容，如下給出了常見接口，推薦的ESD結電容的大小范圍。
數據來源TI德州儀器
4、選用的TVS需達到或超過 IEC 61000-4-2 Level4標準，IEC 61000-4-2標準是針對ESD的，對應國標GB/T 17626.2，但請注意，這也只是針對TVS IC，過這個標準，保證TVS不會損壞，被保護電路會不會損壞，還是需要看鉗位電壓。
IEC 61000-4-2 ESD空氣和接觸放電的四個等級
TVS一般也會過IEC 61000-4-4(EFT)和IEC 61000-4-5(surge)標準，在TVS的數據手冊里可以看到，EFT有的不給出，和ESD的測試方法不一樣，在這里不展開。
5、根據被保護信號能承受的最大電壓，在TLP曲線中選擇合適的鉗位電壓。
如下是一個TVS的鉗位電壓數據，有4個值，選型時，該看哪一個呢？
展開 新能源汽車核心部件—從零了解電控IGBT模塊
8、汽車IGBT模塊要做哪些測試驗證？
汽車IGBT模塊對產品性能和質量的要求要明顯高于消費和工控領域，因此車規認證成為了汽車IGBT模塊市場的最重要壁壘，一般來說，車規級IGBT需要2年左右的車型導入周期。
汽車IGBT模塊測試標準主要參照AEC-Q101和AQG-324，同時車企會根據自己的車型特點提出相應的要求，主要測試方法包括：參數測試、ESD測試、絕緣耐壓、機械振動、機械沖擊、高溫老化、低溫老化、溫度循環、溫度沖擊、UHAST（高溫高濕無偏壓）、HTRB（高溫反偏）、HTGB（高溫刪偏）、H3TRB/HAST（高溫高濕反偏）、功率循環、可焊性。
其中功率循環和溫度循環作為代表的耐久測試，要求極為嚴格，例如功率循環次數可能從幾萬次到十萬次不等。主要目的是測試鍵合線、焊接層等機械連接層的耐久情況。測試時的失效機理主要是，芯片、鍵合線、DBC、焊料等的熱膨脹系數不一致，導致鍵合線脫落、斷裂，芯片焊層分離，以及焊料老化等。
展開 抗干擾性強+超低功耗+高強度靈敏度于一體的12通道電容式觸摸芯片-GTX312L
結構圖：
?電容式觸摸IC - GTX312L的特點：
1、工作電壓范圍1.8V～5.5V，適配多種電源方案（如鋰電池、USB供電）兼容性強/
2、睡眠模式下電流低至4.5μA（低速采樣率8Hz）待機電流約10μA，顯著降低系統能耗
3、內置低功率增強器與穩壓電路（LDO）確保在電池供電設備中延長續航時間
4、可抵抗特斯拉線圈（“小黑盒”）等強電磁干擾，通過EMC測試（ESD 8KV、EFT、CS傳導）即使在復雜電磁環境中或水流覆蓋或高濕度環境下也能穩定工作，避免誤觸
5、搭載獨有的GreenTouch3LP?引擎算法，集成模擬補償電路和數字噪聲濾波器，及智能靈敏度校準功能，有效消除環境噪聲影響
6、12個獨立觸摸通道（SIN1~SIN12）適用于復雜交互場景（如按鍵門鎖、多媒體控制面板）
7、支持水中操作，即使水流覆蓋觸摸面板也不會誤觸，適用于潮濕環境
8、可通過外部CS電容或程序調節靈敏度（64級可調）并支持自動校準功能，適應不同介質（玻璃、塑料、陶瓷等）的絕緣層（厚度0-5mm）穿透力強，觸控響應精準
9、直接替代傳統機械開關，支持Pin to Pin替換TSM12芯片，簡化硬件升級流程
10、支持I2C通信協議，可配置內部控制寄存器，提供中斷功能、幻燈片模式及“寄存器寫入鎖定”功能，便于主控芯片靈活控制
11、封裝：QFN-32L
電容式觸摸芯片 - GTX312L的應用：
智能門鎖與安防系統：
GTX312L在智能門鎖中表現尤為突出，其抗干擾特性可抵御強電磁攻擊（如特斯拉線圈）通過觸摸面板實現密碼輸入或手勢控制，支持與指紋模塊集成，提升響應速度，設計時需注意：
獨立供電（通過LDO隔離主控電源）。
觸摸走線（SIN）盡量短，避免與天線或地線重疊。
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