浅谈TDR测试过程静电危害及其预防

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。

2.1.2 TDR仪器的硬件结构（图1）

示波器；高频模块，由阶跃脉冲发生器和采样电路两部分组成；测试探头。

2.1.3 TDR静电保护装置（图2）

测试过程信号的通、断通过切换继电器进行开启和关闭与探头的通断，图2 J1、J2为手动和自动测试模式切换开关；不测试时高频模块信号（IN）通道同外部（J1或J2）断开连接，外部（J1或J2）信号接上对地50Ω节点，外部带入的静电安全释放。

2.2 信号数据采集结构介绍

一般数字仪器都会用到前端，将输入信号数字化，通常有两种方法：

（1）信号先经过“衰减器”衰减，再到“取样电路”取样（图3-A）。

优点：“取样电路”的高频二极管有“衰减器”的保护，不易受到过大电压的伤害；缺点：频宽受约束。

（2）没有衰减器直接输入信号（图3-B） 。

优点：频宽高；缺点：取样电路就很容易受到过大电压的伤害。

Tektronix TDS/CSA8000 的取样头（Sample Moudle）80E04，频宽高达 20 GHz，输入阻抗为50 mm，显然该款TDR数据采集采用图3-B结构。

　　2.3 静电对取样头的损害分析

2.3.1 一般静电可区分成4等级（表2），各等级会有不同的静电防范要求。

表 2 一般静电区分表

2.3.2 电子敏感组件对静电的忍耐程度（表3）

　表3 电子敏感组件对静电的忍耐程度

2.3.3 静电对μm组件单位面积的功率计算

（1）以一个人体的电容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（1）。

（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）。

一般Silicon（半导体硅）会在 2000 ℃熔化，如果有这么大的能量加入到组件的 junction（接口），必然使接口受到伤害，而失去了 Schottydiode（宵特计二极管）的功能，使之不能正常取样。

2.4 TDR模块静电损坏的特点

（1）完好状态波形（图4）；（2）损坏后波形（图5）；（3）受损模块将会造成5 Ω的测量误差。

　　3 TDR仪器测试过程静电源分析

根据人、机、料、法、环多维度寻找静电源，其中PCB与PCB之间用PE（Polyethylene）膜分隔叠板放置，以下为产品流程直接相关因素进行静电测试，数据收集如下：

（1）对阻抗测试相关的过程进行静电测试（表 4）：

表4 对阻抗测试相关的过程进行静电测试表

从表4可见，静电在生产环节产生并且电压大小与生产设备有关。

（2）阻抗室内待测板静电状况（表 5）

表5 阻抗室内待测板静电状况

从表5可见，阻抗室内待测板（叠放）里层与外层静电有差异，静电释放难易程度与板结构相关；另外暂时存放已测试过板的塑料台是测试的危险区域。

4 静电（ESD）的防治措施及效果

在工作环境中的物体可区分为：导体与非导体。 静电放电可以有接触和无接触时发生。故ESD防治措施主要四大方面进行。

（1）导体ESD防治措施。

导体避免静电，是必需接一条导体材料将静电导到标有Ground的地方。

这些导体材料包括：防静电桌毯（Table Mats）、防静电地毯（Floor Mats）、防静电手环（WristStrap）、防静电袋（Protect Bag）、防静电椅盖（StoolCover）、防静电保护手袖（Protectors Sleever）、防静电鞋带（Shoe Grounding Straps）等。标准静电防范材料中最重要的3个工具为：防静电桌毯（TableMats）、防静电手环（Wrist Strap）、防静电地毯（Floor Mats），并且必须确保： 防静电桌毯（TableMats）接地； 防静电手环（Wrist Strap）接地； 防静电地毯（Floor Mats）接地。

（2）非导体ESD防治措施。避免非导体静电损害的问题在于，不穿产生静电的衣物，不使用产生静电的物品。例如，避免、减少使用塑料制品，聚乙烯泡泡物品，让这些物品远离工作台；选择使用离子吹风机（Ionized Blower）。

（3）静电防范可依不同等级采用不同的防范要求。由于你无法预期静电产生的大小，最好将防范措施做得超过规定的要求。但是除了必须满足组件的不同 Class要求外，设备应依不同的“环境”而采取更严格的要求。

（4）周期性检查各种静电防制材料和系统进行必要的检查。对各类相关人员与操作人员实施一定的、例行的和周期性的不间断的专业训练。

（5）针对TDR测试环节静电产生及其释放过程采取措施取样模块电击损坏频次5月份后明显减少（图6）。

5 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