TWI435089B - 靜電場干擾測試裝置與其方法 - Google Patents

Description

靜電場干擾測試裝置與其方法

本發明是有關於一種靜電放電測試裝置，且特別是有關於一種靜電場干擾(electrostatic field interference)測試裝置。

現在的電子裝置，例如行動電話、筆記型電腦、平板電腦、伺服器等，都愈來愈精密，其電路集積度也愈來愈高。因此，電磁相容性(Electromagnetic Compatibility，簡稱EMC)的測試對產品穩定性而言是相當重要的工作。電磁相容的目標是在相同環境下，不同的設備在電磁現象下都能正常運轉，而且不會產生令其他設備難以忍受的電磁干擾之能力。EMC包括電磁干擾(EMI，Electromagnetic Interference)和電磁耐受性(EMS，Electromagnetic Susceptibility)。EMI為電磁場伴隨著電壓、電流的作用而產生，EMS表示設備或電子產品在使用過程中不受周遭電磁環境影響的能力。

EMC測試中最重要的包括靜電放電防護能力，其測試方式是採用電子槍或靜電產生器做電磁相容性測試。一般的靜電槍只擁有產生靜電的功能，供EMC(Electromagnetic compatibility)工程師做產品靜電問題的除錯工具(debug)。一般的除錯測試流程中，我們會先針對螺絲孔的接地面做靜電測試，如圖1所示，其繪示電子裝置的靜電放電測試示意圖。

筆記型電腦內部的螺絲孔111、112是容易發生靜電放電的地方。在測試時，EMC工程師可以利用靜電槍對螺絲孔111、112處做靜電放電(electrostatic discharge,ESD)測試，然後偵測筆記型電腦是否產生問題。由於靜電在板子內流動的速度非常快，所以只能由測試結果中，知悉有幾個測試點是有問題的以及可能有問題的區域在哪裡，例如區域120。但是區域120中可能包括很多電子元件與繞線，在實務上很難準確的判斷出是哪裡出現問題。只能盲目的測試以收斂問題點，這樣耗費相當多的時間。

本發明提供一種靜電場干擾測試裝置，其靜電放電產生器可對導電件進行空氣放電以產生一測試電磁場，此測試電磁場可以用來測試待測元件的電磁相容性與靜電放電防護能力，藉此找尋會發生誤動作的區域。

本發明提出一種靜電場干擾測試裝置，包括靜電放電產生器與導電件。靜電放電產生器具有一輸出端，可以用來產生靜電放電。導電件由導體形成且電性連接至一接地端。導電件鄰近於輸出端並電性連接至接地端，用以在靜電放電產生器在對導電件進行空氣放電時產生一測試電磁場。

在本發明一實施例中，上述靜電場干擾測試裝置更包括絕緣件，設置在待測元件與導電件之間，用來避免靜電放電損壞到待測元件。

在本發明一實施例中，上述靜電場干擾測試裝置更包括測試平台與機器手臂，用以設置與移動靜電放電產生器與導電件以進行待測元件的測試。

綜上所述，本發明利用靜電放電產生器與導電件在待測元件上方產生測試用的電磁場，其可模擬靜電場強對待測元件的影響。因此，本發明的靜電場干擾測試裝置可以用來分析待測元件的電磁相容性以及快速找出誤動作的區域。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

在下文中，將藉由圖式說明本發明之實施例來詳細描述本發明，而圖式中的相同參考數字可用以表示類似的元件。

(第一實施例)

圖2A繪示本發明第一實施例的靜電場干擾(electrostatic field interference)測試裝置示意圖。靜電場干擾測試裝置200包括靜電放電產生器210、導電件220與絕緣件230，其中靜電放電產生器210具有輸出端212，可用來輸出高壓脈衝以產生靜電放電現象。靜電放電產生器210例如是靜電槍，其槍口為輸出端212，其槍體211可供使用者握持。導電件220由導體形成且經由導線224電性連接至接地端GND，其例如是金屬平板、金屬板或金屬薄片(如鋁箔)，但本實施例不限制導電件220的結構形狀或材質。

導電件220的位置鄰近於輸出端212，使靜電放電產生器210在產生瞬間高壓(靜電放電)時，對導電件220進行空氣放電以產生一測試電磁場。測試電磁場是因為瞬間放電的電流在導電件220上流動所產生。此一測試電磁場可以用來模擬靜電放電發生時所產生的靜電場，以及測試待測元件240對靜電場強的防護能力。在測試時，使用者可以在待測元件240上方進行空氣放電動作以產生測試電磁場，然後經由檢測待測元件240是否發生誤動作來檢測待測元件240產生誤動作的區域，以進一步進行靜電問題的分析。

絕緣件230例如是塑膠墊，其設置在導電件220相對於輸出端212的另一側，也就是說，絕緣件230會設置在導電件220與待測元件240之間，且其尺寸會大於導電件220的尺寸。絕緣件230可以防止靜電放電產生器210所產生的靜電流直接進入待測元件240而造成損傷。在本實施例中，待測元件240例如為電腦主機板或伺服器主機板，但本實施例不限制於此。

請同時參照圖2B，其繪示本發明第一實施例的靜電場干擾測試裝置的元件位置示意圖。由圖2B可知，其導電件220位於靜電放電產生器210與絕緣件230之間，但並未與靜電放電產生器210或絕緣件230直接接觸。絕緣件230位於導電件220與待測元件240之間，其中導電件220與待測元件240之間的距離例如為1.5公分，但本實施例不限制於此。值得注意的是，靜電放電產生器210、導電件220與絕緣件230可以由各別獨立的元件實現，也可以是利用機械結構將之整合在同一結構上，例如將導電件220與絕緣件230連接至靜電放電產生器210的本體上。導電件220與絕緣件230可以利用可調整或可伸縮的機械結構(例如調整臂)連接至靜電放電產生器210，以方便使用者調整與固定其位置。

復參照圖2A，導電件220可以利用連接線，例如通用序列匯流排(Universal Serial Bus,簡稱USB)連接線或高清晰度多媒體介面(High Definition Multimedia Interface,簡稱HDMI)連接線來實現。以USB為例，USB連接線一端的USB接頭做為導電件220使用，另一端的USB接頭則連接至接地端GND。值得注意的是，導電件220的接地端GND可以與靜電放電產生器210共用，但本實施例不限制於此。

在進行測試時，絕緣件230可以置放在待測元件240之上，以避免待測元件240受到靜電放電的損害。使用者可以手持靜電放電產生器210與導電件220，將導電件220置放在靜電放電產生器210的輸出端212前方。然後，以靜電放電產生器210對導電件220進行例如8KV以上的空氣放電動作。當靜電經由空氣放電到導電件220時，導電件220會產生瞬間的大電流，此電流會被引導而往接地端GND流動，進而產生測試電磁場。

根據安培定律，瞬間的大電流會產生場強(field strength)(電場或磁場)，而干擾到待測元件240上的訊號線或晶片組。所以在靜電放電產生器210對導電件220進行空氣放電時，瞬間的電流會使導電件220在待測元件240上方產生測試電磁場。使用者可以經由待測元件240的輸出去判斷待測元件240是否受到測試電磁場的影響而產生誤動作或損傷。若待測元件240產生誤動作，則表示導電件220所對應的區域下方屬於靜電防護或電磁相容性較為薄弱的區域，進而分析待測元件240在該區域的電路配線或元件設計以提高其電磁相容性。

為方便取得待測元件240各區域的電磁相容性，絕緣件230上可以藉由劃線分割出多個測試區域231、232。在測試時，使用者可以依序調整導電件220的位置至各該測試區域231、232的上方以測試各該測試區域231、232的電磁相容性是否符合要求。測試區域231、232的區域尺寸與位置可依據設計需求調整，例如圓形或方形，其測試順序也可以依據測試需求調整，本實施例並不受限。另外，在測試時，靜電放電產生器210的輸出電壓可以依照設計需求調整，例如8KV、9KV，以產生所需的場強度，本實施例不限制靜電放電產生器210的輸出電壓。在測試過程中，使用者可以經由待測元件240的輸出來決定產生誤動作的區域在哪裡，例如是測試區域231或232。

利用上述靜電場干擾測試裝置200與測試方法，可以讓使用者快速進行電磁相容性的測試並且縮短測試時間。使用者可以快速的得知電磁相容性有問題的區域，然後做對策的實施及驗證。另外，由於上述測試方法屬於非接觸式的測試，上述絕緣件230可以避免靜電流直接灌入待測元件240中，因此可以降低靜電放電對待測元件240的損傷機會。

值得注意的是，上述絕緣件230主要是用來降低待測元件240被靜電放電損傷的機會，其可依照測試需求去除，並不影響測試功效。換言之，靜電場干擾測試裝置200可以僅由靜電放電產生器210與導電件220組成，而使用者則可以直接利用靜電放電產生器210與導電件220來對待測元件240進行電磁相容性的測試。

此外，上述靜電放電產生器210的輸出與位置移動控制，以及導電件220的位置移動控制可以藉由自動化機台來實現，例如使用機器手臂來達成。經由上述實施例的說明，本技術領域具有通常知識者應當可以輕易推知其操作細節，在此不加累述。

(第二實施例)

上述導電件220可以整合至靜電放電產生器210上，如圖3A所示，其繪示本發明第二實施例的靜電場干擾測試裝置示意圖。靜電場干擾測試裝置300結合靜電放電產生器210與導電件220，其中導電件220經由調整臂350連接至靜電放電產生器210。值得注意的是，導電件220可連接至靜電放電產生器210，並與靜電放電產生器210共用接地，或者，導電件220也可以自行接地，本實施例並不限定導電件220接地的方式。

調整臂350例如為伸縮桿或可撓性連桿，可以用來調整與固定導電件220的位置，使其鄰近於靜電放電產生器210的輸出端212。因此，使用靜電場干擾測試裝置300進行測試時，僅需將絕緣件230置放在待測元件240上方即可。

上述靜電場干擾測試裝置300之操作細節，本技術領域具有通常知識者應可由上述第一實施例的說明中推知，在此不加贅述。

(第三實施例)

請參照圖3B，其繪示本發明第三實施例的靜電場干擾測試裝置示意圖。靜電場干擾測試裝置301與上述圖3A之間主要的差異在於絕緣件330。在本實施例中，絕緣件330被直接整合至靜電放電產生器210上，其尺寸可依照靜電放電產生器210的尺寸略作調整。舉例來說，絕緣件330的尺寸可小於上述圖2A中的絕緣件240，但大於導電件220。

靜電場干擾測試裝置301將導電件220與絕緣件330整合至靜電放電產生器210上，使其具有直接測試的功效。使用者可以直接將靜電場干擾測試裝置301拿到待測元件240上方進行測試，以偵測待測元件240的電磁相容性，相當方便。

上述靜電場干擾測試裝置301之操作細節，本技術領域具有通常知識者應可由上述第一實施例的說明中推知，在此不加贅述。

(第四實施例)

請參照圖4，其繪示本發明第四實施例的靜電場干擾測試裝置示意圖。靜電場干擾測試裝置400主要包括測試平台410、機器手臂420、靜電放電產生器210、導電件220與絕緣件230。測試平台410用以置放待測元件240，而機器手臂420設置在測試平台410上，可以依照指令進行位置移動。靜電放電產生器210、導電件220與絕緣件230可設置在機器手臂420上，以隨機器手臂420的移動而調整位置。導電件220鄰近於靜電放電產生器210的輸出端212，而絕緣件230則位於測試平台410與導電件220之間，其與測試平台410之間的空間則可以用來置放待測元件240。

值得注意的是，絕緣件230係可拆卸式的設置在機器手臂420或測試平台410上，用以隔離待測元件240與導電件220，以避免靜電放電損傷待測元件240。圖4中所繪示之絕緣件230係設置在機器手臂420上，但本實施例並不限制於此。絕緣件230也可以整合至靜電放電產生器210上，如圖3B所示。導電件220可以經由調整臂350連接至靜電放電產生器210上，如圖3A所示。另外，導電件220也可以直接固設於機器手臂420上，以隨著靜電放電產生器210移動。經由上述實施例的說明，本技術領域具有通常知識者應當可以輕易推知其實施方式，在此不加贅述。

靜電場干擾測試裝置400可以依照指令或程式進行自動化量測。靜電場干擾測試裝置400可以自動依序調整機器手臂42 0的位置，以及啟動靜電放電產生器210以進行量測。

另外，靜電場干擾測試裝置400也可設置電源供應裝置與輸出裝置(未繪示)，例如螢幕或燈號，用來提供待測元件240電源與顯示待測元件240的輸出。這樣的結構可以提高使用者在測試時的方便性。靜電場干擾測試裝置400更可以結合微控制晶片與記憶體(未繪示)，可以在量測時，自動記錄測試結果，以方便使用者分析使用。經由上述實施例的說明，本技術領域具有通常知識者應當可以輕易推知靜電場干擾測試裝置400的實施細節，在此不加贅述。

上述實施例中的靜電場干擾測試裝置200、300、301、400可以視為一種靜電場模擬裝置，用以模擬靜電放電發生時所產生的靜電場，藉此找尋待測元件240上發生誤動作的區域，進而做更進一步的靜電問題的分析與施行對策。

(第五實施例)

上述實施例可以歸納出一種靜電場干擾測試方法，如圖5所示，其繪示本發明第五實施例的靜電場干擾測試方法流程圖。請同時參照上述圖1，首先，提供一靜電放電產生器210(步驟S510)。然後，提供一導電件220，使導電件220位於靜電放電產生器210的輸出端212與待測元件240之間(步驟S520)，其中導電件220鄰近於靜電放電產生器210的輸出端212。接下來，使靜電放電產生器210對導電件220進行空氣放電，以在待測元件240上方產生一測試電磁場(步驟S530)。然後，測試待測元件240是否受測試電磁場影響而產生誤動作(步驟S540)。接下來，移動導電件220的位置，重複步驟S530與步驟S540，以檢測待測元件240產生誤動作的區域(步驟S550)。當偵測到待測元件240產生誤動作時，表示導電件220下方所對應到的待測元件240的區域屬於誤動作的區域，其電磁相容性較低。使用者可以針對此區域進行驗證與除錯，以提高待測元件240的靜電放電防護能力與電磁相容性。

換言之，在本實施例的靜電場干擾測試方法中，會利用靜電放電產生器210與導電件220在待測元件240上方(也可以是下方或側邊)進行靜電放電動作，以產生測試電磁場。然後，進而測試待測元件240是否受到影響而產生誤動作，藉此決定該區域的靜電放電防護能力與電磁相容性是否符合需求。本發明之靜電場干擾測試方法的其餘細節，本技術領域具有通常知識者應可由上述實施例的說明中推知，在此不加贅述。

綜上所述，本發明利用導電件進行空氣放電以產生測試用的電磁場，藉此分區測試待測元件的靜電放電防護能力與電磁相容性，可以方便使用者進行驗證與除錯。此外，值得注意的是，上述實施例中的技術手段可以合併或單獨使用，其元件可依照其功能與設計需求增加、去除、調整或替換，本發明並不受限。在經由上述實施例之說明後，本技術領域具有通常知識者應可推知其實施方式，在此不加贅述。

111、112．．．螺絲孔

120．．．區域

200．．．靜電場干擾測試裝置

210．．．靜電放電產生器

211．．．槍體

212．．．輸出端

220．．．導電件

224．．．導線

230．．．絕緣件

231、232．．．測試區域

240．．．待測元件

GND．．．接地端

300、301．．．靜電場干擾測試裝置

330．．．絕緣件

350．．．調整臂

400．．．靜電場干擾測試裝置

410．．．測試平台

420．．．機器手臂

S510~S550．．．步驟

圖1繪示電子裝置的靜電放電測試示意圖。

圖2A繪示本發明第一實施例的靜電場干擾測試裝置示意圖。

圖2B繪示本發明第一實施例的靜電場干擾測試裝置的元件位置示意圖。

圖3A繪示本發明第二實施例的靜電場干擾測試裝置示意圖。

圖3B繪示本發明第三實施例的靜電場干擾測試裝置示意圖。

圖4繪示本發明第四實施例的靜電場干擾測試裝置示意圖。

圖5繪示本發明第五實施例的靜電場干擾測試方法流程圖。

200．．．靜電場干擾測試裝置

210．．．靜電放電產生器

211．．．槍體

212．．．輸出端

220．．．導電件

224．．．導線

230．．．絕緣件

231、232．．．測試區域

240．．．待測元件

GND．．．接地端

Claims (14)

1. 一種靜電場干擾測試裝置，包括：一靜電放電產生器，具有一輸出端；一導電件，該導電件由導體形成且電性連接至一接地端；以及一調整臂，連接該導電件與該靜電放電產生器，用以調整並固定該導電件的位置；其中該導電件鄰近於該輸出端，用以在該靜電放電產生器對該導電件進行空氣放電時產生一測試電磁場。
2. 如申請專利範圍第1項所述的靜電場干擾測試裝置，其中該靜電放電產生器為一靜電槍，其具有一槍體與該輸出端。
3. 如申請專利範圍第1項所述的靜電場干擾測試裝置，更包括：一導線，連接於該導電件與該接地端。
4. 如申請專利範圍第1項所述的靜電場干擾測試裝置，更包括：一絕緣件，設置在該導電件相對於該輸出端的另一側，其中該絕緣件的尺寸大於該導電件的尺寸。
5. 如申請專利範圍第4項所述的靜電場干擾測試裝置，其中該絕緣件劃分為複數個測試區域。
6. 如申請專利範圍第1項所述的靜電場干擾測試裝置，其中該導電件包括一金屬板。
7. 如申請專利範圍第1項所述的靜電場干擾測試裝置，更包括：一測試平台，用以置放一待測元件；以及一機器手臂，設置在該測試平台上，用以連接該靜電放電 產生器與該導電件；以及一絕緣件，設置在該測試平台上，並位於該導電件與該測試平台之間。
8. 一種靜電場干擾測試方法，適用於對一待測元件進行靜電場干擾測試，包括：提供一靜電放電產生器；提供一導電件，使該導電件位於該靜電放電產生器的一輸出端與該待測元件之間；使該靜電放電產生器對該導電件進行空氣放電，以在該待測元件上方產生一測試電磁場；測試該待測元件是否受該測試電磁場影響；以及移動該導電件的位置，重複上述產生該測試電磁場與測試該待測元件之步驟，以檢測該待測元件產生誤動作的區域。
9. 如申請專利範圍第8項所述的靜電場干擾測試方法，其中在提供該導電件之步驟更包括：提供一導線，電性連接於該導電件至一接地端。
10. 如申請專利範圍第8項所述的靜電場干擾測試方法，其中在提供該導電件之步驟更包括：提供一調整臂，連接該導電件與該靜電放電產生器，用以調整與固定該導電件的位置。
11. 如申請專利範圍第8項所述的靜電場干擾測試方法，其中在提供該導電件之步驟更包括：提供一絕緣件，使該絕緣件位於該導電件與該待測元件之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述的靜電場干擾測試方法，其中 該絕緣件被劃分為複數個測試區域。
13. 如申請專利範圍第8項所述的靜電場干擾測試方法，其中該導電件包括一金屬板。
14. 如申請專利範圍第8項所述的靜電場干擾測試方法，其中該靜電放電產生器為一靜電槍，其具有一槍體與該輸出端。