什麼是靜電放電（ESD）？ 靜電放電（Electro-Static Discharge, ESD）是一種常見的現象，當物體積累靜電後，透過接觸導體而快速釋放電荷，產生火花。如果你曾經在冬季或其他低濕度環境中，碰過金屬門把手時感受到火花，那就是靜電放電的具體體驗。雖然這種現象在人體接觸時通常無害，但在某些工業環境中，靜電放電可能導致嚴重破壞，甚至引發爆炸，尤其是在使用易燃氣體的場所。 靜電放電對電子元件的影響更為顯著，特別是在製造過程或無塵室中，若沒有適當的防護措施，電子元件可能因此受損。即使在受控環境之外，當消費者使用電子產品時，這些產品也可能暴露於靜電放電的威脅，對元件造成不可逆的損害。 靜電放電對電子設備的影響 隨著現代電子設備設計越來越複雜，電子元件的體積縮小、運行電壓降低，導致它們對靜電放電的敏感性大大提高。靜電放電可能導致多種損害，例如： 熱損壞（Thermal-related Damage）：過多的電流會導致局部過熱，損壞元件。 層崩解（Layer Breakdown）：過高的電壓可能會破壞集成電路內部的層結構。 電磁干擾（EMI）：靜電放電產生的電磁脈衝可能干擾訊號傳輸，甚至導致系統或軟體故障。 隨著科技的進步，對靜電放電防護的需求變得更為重要。這也是為什麼電子產品製造商在設計和測試階段特別注重如何有效防護靜電放電。 ESD防護技術與測試標準 為了保護電子元件免受靜電放電的損害，製造商採用多種技術，其中一項常見的技術是使用齊納二極體（Zener Diodes）來將電壓尖峰引導至接地層。這樣可以有效地防止靜電放電對電路造成破壞。然而，選擇和設置這些保護措施需要嚴格的測試。 國際電工委員會（IEC）已經制定了各種靜電放電測試標準，這些標準涵蓋了不同的測試場景，包括接觸式和非接觸式測試、不同距離與電壓的應用，以及不同的環境條件如濕度和接近速度等。根據這些標準，靜電放電故障可分為兩類： 軟性故障：暫時性故障，系統可以恢復。 硬性故障：永久性故障，會對元件造成不可逆的損壞。 這些測試是透過特殊的硬體設備來進行的，這些設備模擬人體電容和電阻，並且設計了具體的幾何形狀來模擬靜電放電發生器。 電磁模擬技術在ESD測試中的關鍵角色 靜電放電的測試涉及多種變數，這些測試過程可能非常耗時且成本高昂，尤其是面對大量產品型號或原型設計時。因此，電磁模擬技術成為了有效的解決方案，能夠在設計早期進行預測和驗證，從而減少物理測試的次數和成本，同時提高設計的可靠性。 模擬技術不僅能幫助預測產品能否通過物理測試，還能深入了解故障機制和電流流動路徑，為設計師提供具體的建議解決方案。隨著電子設備日益複雜與精密，靜電放電防護變得愈加重要。透過結合模擬技術和物理測試，製造商能夠更有效地設計和驗證產品的ESD防護性能。 SIMULIA CST Studio Suite提供了精確的模擬工具，協助設計師更快、更準確地完成ESD測試，進一步提升產品的可靠性和市場競爭力。 延伸閱讀： CST功能介紹：ESD靜電放電測試，以手機產品為例 CST模擬實例：手機Type-C介面ESD模擬 資料來源： SIMULIA Blog 關鍵字：ESD防護、靜電放電、EMI、IEC、電磁模擬