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      電容器指南

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      對電容器的ESD(Electrostatic Discharge:靜電放電)耐性進行說明。

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      人體和設備所攜帶的靜電向整機及電子元件放電時,由于增加了沖擊性的電磁能量,則産品必須具備一定量ESD耐力。

      ESD耐性測試方法根據産生靜電的模型,分為以下三種:①HBM、②MM、③CDM。

      其中,我們為您說明一般較多用作電容器ESD耐性測試方法的①HBM。

       

      HBM
      (Human Body Model:人體模型)
      假設由人體靜電放電時的測試
      MM
      (Machine Model:機械模型)
      假設由機械靜電放電時的測試
      CDM
      (Charged Device Model:帶電設備模型)
      假設由帶電設備靜電放電時的測試
      HBM的ESD測試規格有AEC-Q200-002和IEC61000-4-2等,HBM模型常熟如下表所示因規格有所不同。
      規格名 充電用電容器 Cd(pF) 放電用電阻 Rd (Ω)
      AEC-Q200-002 150 2000
      IEC61000-4-2 150 330

      AEC-Q200-002HBM的ESD測試電路及放電電流波形如圖1、圖2所示。

      (i) 開關2為斷開狀态,開關1閉合,施加高壓電源,充電用電容器(Cd)存儲電量。
      (ii) 開關1斷開,開關2閉合,電對測試對象電容器(Cx)施加Cd存儲的電量,進行測試。

      ※Cx:測試對象電容器 Cd:充電用電容器 Rd:放電用電阻 Rc:保護電阻

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      圖1.HBM的ESD測試電路
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      圖2.放電電流波形

      根據AEC-Q200-002,HBM的ESD測試流程如圖3所示,級分類如表1所示。根據圖3的流程進行測試,耐電壓的分級如表1所示進行分類。

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      圖3.HBM的ESD測試流程
      表1.HBM的ESD測試流程
      分類 超大耐電壓
      1A 500V(DC)以下
      1B 0.5kV(DC)以上 1kV(DC)以下
      1C 1kV(DC)以上 2kV(DC)以下
      2 2kV(DC)以上 4kV(DC)以下
      3 4kV(DC)以上 6kV(DC)以下
      4 6kV(DC)以上 8kV(DC)以下
      5A 8kV(DC)以上 12kV(AD)以下
      5B 12kV(AD)以上 16kV(AD)以下
      5C 16kV(AD)以上 25kV(AD)以下
      6 25kV(AD)以上

      DC:直流接觸放電 AD:空氣放電

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      測試對象電容器的靜電容量對電容器兩端産生的電壓有影響。

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      圖4.HBM的ESD測試電路

      測試對象電容器的靜電容量(Cx)和兩端産生的電壓(Vx)有如下關系。

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      電源電壓(Vd)及充電用電容器的靜電容量(Cd)恒定時,測試對象電容器的靜電容量(Cx)越大,測試對象電容器兩端産生的電壓(Vx)越小。

      因此一般的測試對象電容器靜電容量越大,ESD耐性有變大的趨勢。

      實際上,如電介質的種類及厚度之類的設計上的差異,耐電壓的性能範圍也有不同,并非所有的都如上述的趨勢一樣。

       

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      展示了多層陶瓷電容器(GCM系列)的ESD耐性參考數據。

      對象産品 GCM系列/0402inch尺寸/X7R特性/50V
      測試條件 充電用電容器 = 150pF 放電電阻 = 2000Ω 施加電壓次數 = 正負極各5次 樣品數 = 各10個
      測量器 ESD測試機(噪聲研究所) ・本體 ... ESS-200AX ・放電槍 ... Model TC-815D
      樣品狀态 覆蓋矽樹脂以防表面洩露
      周圍環境 22±5℃、30~60%RH
      判定标準 絕緣電阻 1MΩ
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      圖5. 高介電常數型電容器的ESD測試結果(Vd=25kV為測量範圍)

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