在现代电子设计中，MDD静电放电（Electrostatic Discharge,ESD）引发的元器件击穿问题屡见不鲜。尤其是随着芯片封装日益精细，结氧化层更薄，电路更密集，系统对ESD的抗扰能力也相应下降。通过ESD模拟实验，不仅可以验证防护设计的有效性，更能精准追溯元器件失效的根本原因。

一、案例背景
某客户开发一款工业控制板卡，首次送检EMC认证时，在IEC 61000-4-2 ESD测试（接触放电6kV）中，多次出现通信模块异常失效，重启无效。经初步检查，RS485接口IC已出现短路，疑似ESD击穿。
二、模拟实验过程
为再现失效机制，我们搭建了ESD模拟测试环境：
使用标准ESD发生器，进行接触放电测试；
在通信接口上施加±6kV静电；
通过示波器监控IC电源引脚、电信号脚波形响应；
同时，在接口位置布置热成像摄像头进行温升捕捉。
测试结果表明，当ESD冲击施加在接口端子上时，数纳秒内产生尖峰电压高达数千伏，且由于PCB布局较长，ESD电流在接地路径中反复反射，形成共模干扰波，最终导致IC内部结区击穿。
三、根本原因追踪
通过故障芯片的失效分析（FA），显微观察和FIB剖面发现：
芯片内部保护二极管未能及时箝位高压；
芯片金属层局部熔断，表现为热击穿；
PCB板接口走线较长，接地层不连续，存在寄生电感；
外围未添加专用ESD钳位器件，IC首当其冲。
可见，击穿的根本原因是系统级防护薄弱，加之PCB设计未考虑ESD传播路径，致使脉冲能量直接由IC承担。
四、改进建议
器件端口加装TVS二极管，优先选用低电容、响应快的型号；
优化PCB走线，缩短ESD电流路径，保证接地层连续性；
采用金属壳或接地保护罩，隔离静电耦合路径；
前期设计阶段引入系统级ESD仿真工具，提前评估脉冲传播路径。
五、总结
MDDESD模拟实验不仅是验证防护效果的手段，更是识别系统脆弱点的利器。通过可控实验、波形捕捉和失效分析，我们可以直击问题核心，追溯ESD引发击穿的真实路径，从而在设计源头精准防护。对FAE而言，提升客户产品可靠性的关键，正是建立在这些“看不见的电”的深入理解之上。