TWI540325B - 靜電檢測裝置、電路板裝置和靜電檢測方法 - Google Patents

Description

靜電檢測裝置、電路板裝置和靜電檢測方法

本發明係有關於靜電檢測裝置，特別是有關於阻隔直流感應之靜電檢測裝置。

為了避免電子產品被靜電放電所損傷，電子產品中之積體電路內皆設置有靜電放電防護電路。靜電放電防護電路是積體電路上專門用來做靜電放電防護之用的特殊電路。靜電放電防護電路提供了在靜電放電事件發生時的電流路徑，以免靜電放電電流流入積體電路的內部電路而造成損傷。在研發實驗階段，電子產品的設計者需要檢測電子產品中每一積體電路可能承受到的靜電放電電壓，以確認該積體電路內的靜電放電防護電路的耐受程度是否可達到規範。如果發現有靜電放電防護電路未能達到規範的靜電防護電壓，設計者再加強該積體電路的靜電保護。有鑑於此，本發明提出一種靜電檢測裝置及其檢測方法以解決上述問題。

本發明之一實施例提供一種靜電檢測裝置。該靜電檢測裝置包括一電容、一第一導電單元、一第二導電單元以及一導線。該第一導電單元電性連接至該電容之一第一端。該 第二導電單元電性連接至該電容之該第一端。該導線之一第一端耦接至該電容之一第二端。該導線之一第二端做為一檢測接腳。該第一導電單元和該第二導電單元間之一夾角反映該檢測接腳檢測得之靜電放電電位。

本發明之一實施例提供一種靜電檢測方法，用以檢測一電路板裝置之靜電防護能力。該靜電檢測方法包括：分別設置一靜電檢測裝置於該電路板裝置之每一電子元件之一電源接腳和一接地接腳，其中該靜電檢測裝置包括一電容、一第一導電單元、一第二導電單元以及一導線，其中該第一導電單元電性連接至該電容之一第一端，該第二導電單元電性連接至該電容之該第一端，該導線之一第一端耦接至該電容之一第二端，該導線之一第二端做為一檢測接腳，且其中該第一導電單元和該第二導電單元間之一夾角反映該檢測接腳檢測得之靜電放電電位；施加一靜電電壓於該電路板裝置之一輸入/輸出接腳；分別量測每一該靜電檢測裝置之該夾角，以得到對應出現在每一該電子元件之該電源接腳和該接地接腳之靜電放電電位；以及依據每一該電子元件之該電源接腳和該接地接腳對應之靜電放電電位，分別制訂每一該電子元件之靜電防護電壓。

本發明之一實施例提供一種電路板裝置。該電路板裝置包括一基板、一輸入/輸出接腳、一訊號接腳、以及一第一積體電路元件。該輸入/輸出接腳、該訊號接腳、以及該第一積體電路元件皆設於該基板上。該第一積體電路元件具有一電源接腳和一接地接腳。一靜電檢測裝置選擇性地被設置在 該輸入/輸出接腳、該訊號接腳、或該第一積體電路元件的該電源接腳或該接地接腳之上，以檢測是否發生一靜電放電事件。該靜電檢測裝置包括一電容、一第一導電單元、一第二導電單元以及一導線。該第一導電單元電性連接至該電容之一第一端。該第二導電單元電性連接至該電容之該第一端。該導線之一第一端耦接至該電容之一第二端。該導線之一第二端做為一檢測接腳。該第一導電單元和該第二導電單元間之一夾角反映該檢測接腳檢測得之靜電放電電位。

10‧‧‧靜電檢測裝置

11‧‧‧第一導電單元

12‧‧‧第二導電單元

13‧‧‧電容

14‧‧‧導線

15‧‧‧絕緣墊

16‧‧‧外殼

30‧‧‧電路板裝置

31‧‧‧基板

32‧‧‧輸入/輸出接腳

33‧‧‧訊號接腳

34‧‧‧第一積體電路元件

341‧‧‧電源接腳

342‧‧‧接地接腳

35‧‧‧第二積體電路元件

351‧‧‧電源接腳

352‧‧‧接地接腳

36‧‧‧電源轉換器

362‧‧‧接地接腳

為能更完整地理解本揭露實施例及其優點，現在參考與附圖一起進行的以下描述作出，其中：

第1圖係依據本揭露之一第一實施例實現一靜電檢測裝置10之配置圖。

第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖和第2E圖係依據本揭露之一第二實施例說明靜電檢測裝置10偵測不同靜電放電電位之示意圖。

第3圖係依據本揭露之一第三實施例實現一電路板裝置30之配置圖。

第4圖係依據本揭露之一第四實施例實現電路板裝置30之一靜電檢測方法之流程圖。

本揭露所附圖示之實施例或例子將如以下說明。本揭露之範疇並非以此為限。習知技藝者應能知悉在不脫離本揭露的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。 在本揭露之實施例中，元件符號可能被重複地使用，本揭露之數種實施例可能共用相同的元件符號，但為一實施例所使用的特徵元件不必然為另一實施例所使用。

第1圖係依據本揭露之一第一實施例實現一靜電檢測裝置10之配置圖。靜電檢測裝置10包括一第一導電單元11、一第二導電單元12、一電容13、一導線14、一絕緣墊15和一外殼16。如第1圖所示，第一導電單元11和第二導電單元12皆電性連接至電容13之一第一端。導線14之一第一端耦接至電容13之一第二端。導線14之一第二端穿過絕緣墊15以做為一檢測接腳。在本揭露之第一實施例中，第一導電單元11和第二導電單元12皆係由鋁箔片組成，但本揭露不限定於此，銅、錫、金、銀或任何可帶電導體皆未脫離本揭露之範疇。電容13係電容值為1PF至1UF之積層陶瓷電容器，但本揭露亦不限定於此。絕緣墊15係一塑膠墊，外殼16係玻璃材質或三聚氰胺材質，但本揭露亦不限定於此。絕緣墊15和外殼16形成一空間以共同包覆第一導電單元11、第二導電單元12和電容13。

在本揭露之第一實施例中，靜電檢測裝置10在未偵測靜電時，第一導電單元11和第二導電單元12係閉合的。當靜電檢測裝置10之該檢測接腳偵測到一靜電放電電位時，第一導電單元11和第二導電單元12會因電容13上的電位差而帶電。由於第一導電單元11和第二導電單元12帶有相同電性的電荷，第一導電單元11和第二導電單元12彼此之間會產生一庫倫作用力而彼此相斥，使得第一導電單元11和第二導電單元12打開而形成一夾角θ。當該檢測接腳所偵測到之靜電放電電位越 大，電容13上的電位差增加而增強第一導電單元11和第二導電單元12之間的庫倫作用力。增強的庫倫作用力會使得第一導電單元11和第二導電單元12之間夾角θ的角度更大。

在本揭露之第一實施例中，為了減少影響第一導電單元11和第二導電單元12之間夾角θ的變化因子(例如空氣擾動)，絕緣墊15和外殼16所形成的空間會被抽為真空。一使用者若要檢測一待測電路之一第一節點上是否發生靜電放電事件，使用者即可將靜電檢測裝置10之檢測接腳連接至該第一節點。使用者藉由觀測靜電檢測裝置10中之第一導電單元11和第二導電單元12是否張開得知是否發生一靜電放電事件。當靜電檢測裝置10偵測到一靜電放電事件發生時，使用者可觀測靜電檢測裝置10中之第一導電單元11和第二導電單元12之間的夾角θ大小得知該第一節點的靜電放電電位大小。

在本揭露之第一實施例中，由於靜電檢測裝置10之第一導電單元11和第二導電單元12即使在靜電事件結束之後，仍會維持在靜電事件發生時所張開的角度。本揭露利用此一特性，將靜電檢測裝置10應用至一電子產品之中，以檢測該電子產品是否發生一靜電放電事件。例如，將靜電檢測裝置10設置在一電子產品的輸入/輸出接腳上，或是人體容易接觸到的導電件部份。此時，若該電子產品在被使用時曾經發生過靜電放電事件，靜電電荷會致使靜電檢測裝置10之第一導電單元11和第二導電單元12互斥而張開。該電子產品的維修人員即可從靜電檢測裝置10中之第一導電單元11和第二導電單元12是否張開來判斷該電子產品是否遭遇過靜電干擾。此外，該電子 產品中第一導電單元11和第二導電單元12的張開角度亦反應了靜電電量大小。這能讓在送修該電子產品時，該電子產品的修理人員得知該電子產品是否曾遭受靜電干擾破壞以及該電子產品所承受靜電放電的電量大小。

此外，值得注意的是由於靜電檢測裝置10設置了電容13，靜電檢測裝置10具有阻隔直流電源感應的功能。如果靜電檢測裝置10並未設置電容13而使第一導電單元11和第二導電單元12直接電性連接至導線14。此時，導線14之檢測接腳所偵測的節點上的直流電壓會感應到第一導電單元11和第二導電單元12上，而使得第一導電單元11和第二導電單元12無法張開(這是由於第一導電單元11、第二導電單元12和導線14皆為等電位，使得第一導電單元11和第二導電單元中並未帶有電荷)。因此，本揭露之靜電檢測裝置10可以有效偵測到待測電路中的靜電放電突波。

第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖和第2E圖係依據本揭露之一第二實施例說明靜電檢測裝置10偵測不同靜電放電電位之示意圖。本揭露之第二實施例揭示靜電檢測裝置10之一較佳實現規格。在本揭露之第二實施例中，靜電檢測裝置10的尺寸大小為6毫米x3毫米，第一導電單元11和第二導電單元12皆為長3毫米和寬1.5毫米的鋁箔片，電容13為1毫米x0.5毫米的積層陶瓷電容器，絕緣墊15為直徑3毫米以及厚度1毫米的塑膠墊，外殼16則為高6毫米、直徑3毫米以及厚度0.5毫米的玻璃外殼。一般而言，靜電放電電壓的範圍大約在1KV至8KV，最大至15KV。由於靜電檢測裝置10中之電容13為開路設 計，電容13的電容耐壓並不會有限制。

第2A圖、第2B圖、第2C圖、第2D圖和第2E圖說明上述規格之靜電檢測裝置10在偵測不同靜電放電電位時，第一導電單元11和第二導電單元12張開夾角θ的角度。首先，由第2A圖可知，當靜電檢測裝置10偵測到2KV之靜電放電電位時，第一導電單元11和第二導電單元12張開之夾角θ約為5度角。由第2B圖可知，當靜電檢測裝置10偵測到4KV之靜電放電電位時，第一導電單元11和第二導電單元12張開之夾角θ約為10度角。由第2C圖可知，當靜電檢測裝置10偵測到6KV之靜電放電電位時，第一導電單元11和第二導電單元12張開之夾角θ約為15度角。由第2D圖可知，當靜電檢測裝置10偵測到8KV之靜電放電電位時，第一導電單元11和第二導電單元12張開之夾角θ約為20度角。最後，由第2E圖可知，當靜電檢測裝置10偵測到10KV之靜電放電電位時，第一導電單元11和第二導電單元12張開之夾角θ約為25度角。

第3圖係依據本揭露之一第三實施例實現一電路板裝置30之配置圖。在本揭露之第三實施例中，電路板裝置30包括一基板31、一輸入/輸出接腳32、一訊號接腳33、一第一積體電路元件34、一第二積體電路元件35、一電源轉換器36、以及複數個靜電檢測裝置10。第一積體電路元件34具有一電源接腳341和一接地接腳342。第二積體電路元件35具有一電源接腳351和一接地接腳352。電源轉換器36具有一接地接腳362，並分別耦接至輸入/輸出接腳32、第一積體電路元件34之電源接腳341、以及第二積體電路元件35之電源接腳351。電源轉換 器36用以將接收自輸入/輸出接腳32之一輸入電壓轉換成第一積體電路元件34或第二積體電路元件35所需的複數特定供應電壓(例如，第一供應電壓和第二供應電壓)。該等電源接腳341、351可連接至同一電源(導線或節點)或是不同的電源(導線或節點)；在本揭露之第三實施例中，電源接腳341用以接收第一積體電路元件34所需之該第一特定供應電壓，電源接腳351則用以接收第二積體電路元件35所需之該第二特定供應電壓。該等接地接腳342、352、362可連接至同一接地(導線或節點)或是不同的接地(導線或節點)。在本揭露之第三實施例中，第一積體電路元件34係一處理晶片，第二積體電路元件35係一驅動晶片，電源轉換器36係一直流-直流電壓轉換器，但本揭露亦不限定於此。為求方便說明，本揭露之第三實施例電路板裝置30僅揭示第一積體電路元件34、第二積體電路元件35、以及電源轉換器36，但本領域習知技術者可知，電路板裝置30亦能包括訊號接腳或其他電子元件，例如外部電源接腳、控制訊號接腳、EEPROM記憶體晶片、通訊晶片、音效晶片等等。一般而言，電路板裝置30中每一積體電路元件、輸入/輸出接腳或是訊號接腳皆會分別被設置對應的一靜電放電保護電路。

以第一積體電路元件34為例，設計者會在其電源接腳341和接地接腳342設置對應的靜電放電保護電路。因此，設計者在研發階段需要知道第一積體電路元件34之電源接腳341和接地接腳342可能會到承受多大的靜電放電電壓，以設計符合第一積體電路元件34需求的靜電放電保護電路。本揭露之第三實施例為了達成上述目的，設計者會分別設置上述第一實 施例的一靜電檢測裝置10在第一積體電路元件34之電源接腳341和接地接腳342上。接著，設計者施加一靜電檢測電壓於電路板裝置30之輸入/輸出接腳32，並判讀每一靜電檢測裝置10所顯示靜電放電電位大小。藉由上述方法，設計者可以設計符合第一積體電路元件34之電源接腳341和接地接腳342所需的靜電放電保護電路。同理，設計者亦能設計符合第二積體電路元件35之電源接腳351和接地接腳352所需的靜電放電保護電路，或是分別符合輸入/輸出接腳32、訊號接腳33和電源轉換器36之接地接腳362所需的靜電放電保護電路。

此外，當電路板裝置30在上電狀態時，靜電檢測裝置10中的第一導電單元11和第二導電單元12帶有零電位而閉合。此時，若有一靜電放電突波經過靜電檢測裝置10時，由於靜電檢測裝置10所設置電容13具有阻隔直流電源感應的功能，第一導電單元11和第二導電單元會因感應到靜電電位差而張開，若靜電檢測裝置10未設置電容13，當電路板裝置30在上電狀態且有一靜電放電突波經過靜電檢測裝置10時，由於第一導電單元11和第二導電單元12與靜電檢測裝置10所設置的位置等電位，並不會有電荷變化，則第一導電單元11和第二導電單元12仍維持閉合。因此，在電路板裝置30上電時，設置在電源接腳341和電源接腳351上之靜電檢測裝置10得以檢測是否有一靜電放電突波通過對應之電源接腳341或是電源接腳351，亦即檢測電源接腳341或是電源接腳351是否發生一靜電放電事件。同理，當電路板裝置30在未上電狀態時，若有一靜電放電突波經過靜電檢測裝置10時，第一導電單元11和第二導 電單元亦會因感應到靜電電位差而張開。因此，設計者在電路板裝置30研發過程中之不同情形下，皆能應用本揭露之靜電檢測裝置10檢測電路板裝置30。

第4圖係依據本揭露之一第四實施例實現電路板裝置30之一靜電檢測方法之流程圖。在步驟S401中，分別設置複數靜電檢測裝置10於電路板裝置30之每一電子元件之一電源接腳和一接地接腳(例如電源接腳341、351和接地接腳342、352)以及訊號接腳33之上。在步驟S402中，施加一靜電檢測電壓於電路板裝置30之輸入/輸出接腳32。在步驟S403中，分別量測每一靜電檢測裝置10之夾角，以得到每一該電子元件之該電源接腳和該接地接腳、以及訊號接腳33對應之靜電放電電位。在步驟S404中，依據每一該電子元件之該電源接腳和該接地接腳、以及訊號接腳33對應之靜電放電電位，分別制訂對應之一靜電放電防護電路之靜電防護電壓。

本揭露雖以較佳實施例揭露如上，使得本領域具有通常知識者能夠更清楚地理解本揭露的內容。然而，本領域具有通常知識者應理解到他們可輕易地以本揭露做為基礎，設計或修改流程以及操作不同的靜電檢測裝置/方法進行相同的目的和/或達到這裡介紹的實施例的相同優點。因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧靜電檢測裝置

11‧‧‧第一導電單元

12‧‧‧第二導電單元

13‧‧‧電容

14‧‧‧導線

15‧‧‧絕緣墊

16‧‧‧外殼

Claims (10)

1. 一種靜電檢測裝置，包括：一電容；一第一導電單元，電性連接至該電容之一第一端；一第二導電單元，電性連接至該電容之該第一端；以及一導線，其第一端耦接至該電容之一第二端，其第二端則做為一檢測接腳，其中該第一導電單元和該第二導電單元間之一夾角反映該檢測接腳檢測得之靜電放電電位；以及其中該檢測接腳電性連接至已上電之一待測電路，使該靜電檢測裝置檢測該待測電路發生一靜電放電事件與否。
2. 如申請專利範圍第1項所述之靜電檢測裝置，更包括一絕緣墊，其中該導線之該第二端穿過該絕緣墊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之靜電檢測裝置，更包括一外殼，其中該外殼與該絕緣墊共同包覆該電容和該第一和第二導電單元，且該外殼與該絕緣墊所形成之內部空間被抽成真空。
4. 如申請專利範圍第1項所述之靜電檢測裝置，其中該靜電檢測裝置被設置在一電子產品內，用以檢測該電子產品是否發生一靜電放電事件。
5. 如申請專利範圍第4項所述之靜電檢測裝置，其中該靜電檢測裝置之該檢測接腳電性連接至該電子產品之一輸入/輸出接腳。
6. 一種電路板裝置，包括：一基板；一輸入/輸出接腳，設於該基板上；一訊號接腳，設於該基板上；以及一第一積體電路元件，設於該基板上，其具有一電源接腳和一接地接腳；一如申請專利範圍第1項所述的靜電檢測裝置，可選擇性地被設置在該輸入/輸出接腳、該訊號接腳、或該第一積體電路元件的該電源接腳或該接地接腳之上，以檢測已上電之該電路板裝置是否發生一靜電放電事件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電路板裝置，更包括一電源轉換器，設於該基板上，並耦接至該輸入/輸出接腳以及每一該等電源接腳，其中該電源轉換器用以將來自該輸入/輸出接腳之一輸入電壓轉換成該第一積體電路元件之一第一供應電壓，並透過該電源接腳將該第一供應電壓輸出至該第一積體電路元件。
8. 如申請專利範圍第6項所述之電路板裝置，其中，當該電路板裝置被施加一靜電檢測電壓於該輸入/輸出接腳後，該靜電檢測裝置之該夾角分別對應於出現在該輸入/輸出接腳、該訊號接腳、每一該等電源接腳、以及每一該等接地接腳的靜電電壓。
9. 一種靜電檢測方法，用以檢測一電路板裝置之靜電防護能力，包括：分別設置複數個如申請專利範圍第1項所述之靜電檢測 裝置於該電路板裝置之複數電子元件之一電源接腳和一接地接腳；將該電路板裝置上電；施加一靜電放電突波於該電路板裝置之一輸入/輸出接腳；分別量測每一該靜電檢測裝置之該夾角，以得到對應出現在每一該電子元件之該電源接腳和該接地接腳之靜電放電電位；以及依據每一該電子元件之該電源接腳和該接地接腳對應之靜電放電電位，分別制訂每一該電子元件之靜電防護電壓。
10. 如申請專利範圍第9項所述之靜電檢測方法，更包括：分別設置複數個如申請專利範圍第1項所述之靜電檢測裝置於該電路板裝置上之複數訊號端接腳；分別量測每一該靜電檢測裝置之該夾角，以得到對應出現在每一該訊號端接腳之靜電放電電位；以及依據每一該訊號端接腳對應之靜電放電電位制訂每一該訊號端接腳對應之靜電防護電壓。