ESD防護(hù)設(shè)計(jì)與處理

2023-02-11一、ESD學(xué)問(wèn)了解1、ESD是什么？

2、ESD是怎樣產(chǎn)生的？

3、ESD的特點(diǎn)？

4、ESD的危害；2023-02-111、ESD是什么？ESD的意思是“靜電釋放”的意思，它是英文：Electro-Staticdischarge的縮寫(xiě)，即“靜電放電”的意思。靜電是一種客觀的自然現(xiàn)象，產(chǎn)生的方式多種，如接觸、摩擦和感應(yīng)等。雷電也是靜電放電的一種形式；2023-02-112、ESD是怎樣產(chǎn)生的？

——〔1〕摩擦起電〔1〕摩擦、剝離起電；——哪里有運(yùn)動(dòng)，哪里就有靜電！2023-02-112、ESD是怎樣產(chǎn)生的？

——〔2〕感應(yīng)起電〔2〕感應(yīng)起電；1。RF局部元件〔L6層〕要靠近天線，同時(shí)用單獨(dú)的屏蔽筐與其他局部隔離以防干擾其它信號(hào)。2023-02-112、ESD是怎樣產(chǎn)生的？

——〔3〕電容轉(zhuǎn)變〔3〕電容的轉(zhuǎn)變；V=Q/C;C=εA/d2023-02-113、ESD的特點(diǎn)：

——〔1〕枯燥環(huán)境更易產(chǎn)生靜電人體活動(dòng)時(shí)所產(chǎn)的典型靜電電壓（V)人體活動(dòng)情形濕度10~20%濕度65~90%走過(guò)化織地毯35000V1500V走過(guò)塑料地板30000V1200V坐在椅子上工作6000V100V翻閱塑膠面書(shū)籍7000V600V在聚氨酯泡沫墊上活動(dòng)18000V1500V2023-02-113、ESD的特點(diǎn)：

——〔2〕人體對(duì)靜電的感知在3kV時(shí)，你能通過(guò)皮膚感知；在5kV時(shí)，你能聽(tīng)見(jiàn)；在10kV時(shí)，你能觀看；2023-02-113、ESD的特點(diǎn)：

——〔3〕靜電放電的特點(diǎn)高電位：數(shù)百至數(shù)千伏，甚至高達(dá)數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)伏；〔人體對(duì)3kV以下的靜電不易感覺(jué)到〕低電量：靜電多為微安級(jí)；〔尖端瞬間放電除外〕放電時(shí)間短：一般為微妙級(jí)；一個(gè)ESD瞬態(tài)感應(yīng)電流在小于1ns的時(shí)間內(nèi)就能到達(dá)峰值(依據(jù)IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn))受環(huán)境影響大：特殊是濕度；濕度上升則靜電積存削減，靜電壓下降；2023-02-114、ESD的危害：2023-02-114、ESD的危害：

——〔1〕ESD失效仿真ESD失效：仿真人體帶8kV靜電放電，放電3次；放大3000倍；2023-02-114、ESD的危害：

——〔2〕硬損傷和軟損傷硬損傷：器件直接不能工作；軟損傷：ESD減弱了單板性能，但仍能測(cè)試通過(guò)；單板或器件的性能變差；直至失效；2023-02-114、ESD的危害：

——〔3〕半導(dǎo)體的耐靜電特性人體靜電可以摧毀任何一個(gè)常用半導(dǎo)體器件。2023-02-114、ESD的危害：

——ESD失效帶來(lái)的影響內(nèi)部損失：金錢(qián)、時(shí)間……外部損失：信譽(yù)、客戶(hù)滿(mǎn)足度……2023-02-11二.靜電把握：1、為什么要進(jìn)展ESD把握？2、把握什么？3、怎樣把握？4、硬件開(kāi)發(fā)人員力所能及的有哪些？2023-02-111、為什么要進(jìn)展ESD把握？金錢(qián)；時(shí)間；信譽(yù)；客戶(hù)滿(mǎn)足度……2023-02-112、把握什么？靜電不能被消退，只能被把握；目標(biāo)：讓我們的產(chǎn)品不受ESD損傷！2023-02-113、怎樣把握？堵；從機(jī)構(gòu)上做好靜電的防護(hù)，用絕緣的材料把PCB板密封在外殼內(nèi)，不管有多少靜電都不能到釋放到PCB上。導(dǎo)；有了ESD，快速讓靜電導(dǎo)到PCB板的主GND上，可以消退確定力氣的靜電。2023-02-114、硬件開(kāi)發(fā)人員力所能及的有哪些？

——〔1〕整機(jī)級(jí)的堵和導(dǎo)；1、外殼和裝飾件：金屬以及可導(dǎo)電的電鍍材料等，屬于簡(jiǎn)潔吸引和聚攏靜電的材料；ESD要求很高的工程要盡可能避開(kāi)使用這些材料；2、必需使用導(dǎo)體材料時(shí)：構(gòu)造上要事先預(yù)留有效而布局均勻的接地點(diǎn)；一般來(lái)說(shuō)，頂針或者金屬?gòu)椘慕拥匦Ч麅?yōu)于導(dǎo)電泡棉和導(dǎo)電布；3、無(wú)法做接地處理的例如電鍍側(cè)鍵等，需要重點(diǎn)在主板上做特殊處理；包括〔1〕增加壓敏電阻、TVS或者電容等器件；〔2〕預(yù)留GND管腳；〔3〕板邊露銅吸引靜電放電；4、外殼上的金屬件，距離器件和走線必需大于2.2mm以上距離；5、堆疊上避開(kāi)器件暴露于孔、縫邊；假設(shè)無(wú)法避開(kāi)的話，則要在組裝上想方法堵；常見(jiàn)的做法有粘貼高溫膠帶或者防靜電膠帶等阻隔；全部構(gòu)造設(shè)計(jì)需要留有增加隔離片的空間；6、硬件和構(gòu)造上實(shí)在無(wú)法處理的ESD問(wèn)題，有時(shí)候還能求助于軟件或者商務(wù)的兄弟們；2023-02-114、硬件開(kāi)發(fā)人員力所能及的有哪些？

——〔2〕主板級(jí)的堵和導(dǎo)；1、增大PCB板材面積，以增加GND面積，增加其中和靜電的力氣；本錢(qián)或者差異化的堆疊讓我們做?。?！2、實(shí)在很小的主板，則必需要有至少一層完整的GND層；并且要能夠跟電池地腳保持良好的連接；我們常常由于本錢(qián)無(wú)法做到留出完整的地層；3、很小的主板，由于主板的中和電荷力氣有限，則要多考慮從整機(jī)上堵，少考慮導(dǎo)；4、器件選擇上，要選用高耐ESD的器件；靜電疼惜器件在選擇時(shí)需要考慮其容性，避開(kāi)不適宜的容性導(dǎo)致其所疼惜信號(hào)線的信號(hào)本身的失效；5、器件擺放時(shí)，簡(jiǎn)潔被ESD影響的器件，盡量罩在屏蔽罩中；6、屏蔽罩必需保證有效而分布均勻的接地！要較為直接的接到主地上，盲孔直接結(jié)合埋孔；要四周分布均勻地接地；7、對(duì)IO口和鍵盤(pán)等簡(jiǎn)潔暴露的局部電路，必需增加靜電疼惜器件；2023-02-114、硬件開(kāi)發(fā)人員力所能及的有哪些？

——〔2〕主板級(jí)的堵和導(dǎo)；8、器件擺放上，必需遵守就近釋放的原則，ESD疼惜器件應(yīng)靠近IO和側(cè)鍵等擺放；其次是跨在中間路上；避開(kāi)靠近芯片擺放；這樣能夠削減ESD脈沖信號(hào)進(jìn)入四周線路的瞬態(tài)耦合；雖然沒(méi)有直接的連接，但是這種二次輻射效應(yīng)也會(huì)讓其他局部工作紊亂；9、Layout走線必需遵守有效疼惜的原則；走線應(yīng)當(dāng)從接口處先走到TVS處，然后才能走到CPU等芯片處；遠(yuǎn)遠(yuǎn)地“掛”在信號(hào)線上的靜電疼惜器件，會(huì)由于引線寄生電感過(guò)大而導(dǎo)致疼惜失效，讓疼惜形同虛設(shè)；10、TVS管的接地腳與主地之間的連接必需盡可能的短，減小接地平面的寄生電感；11、TVS器件應(yīng)當(dāng)盡可能靠近連接器以削減進(jìn)入四周線路的瞬態(tài)耦合。雖然沒(méi)有到達(dá)連接器的直接通路，但這種二次輻射效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致電路板其它局部的工作紊亂。2023-02-114、硬件開(kāi)發(fā)人員力所能及的有哪些？

——〔2〕主板級(jí)的堵和導(dǎo)；12、避開(kāi)在板邊走重要的信號(hào)線；例如時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)；13、主板上未使用的地方盡可能的鋪成地；并且連接到主地上；多鋪地減小了信號(hào)與地之間的間距，相當(dāng)于減小信號(hào)的回路面積；〔該面積越大，所包含的場(chǎng)流量越大，其感應(yīng)電流也越大〕14、需要留意ESD對(duì)地層的直接放電有可能損壞敏感電路。在使用TVS二極管的同時(shí)還要使用一個(gè)或多個(gè)高頻旁路電容器，這些電容器放置在易損元件的電源和地之間。旁路電容削減了電荷注入，保持了電源與接地端口的電壓差。15、電源走在主板中間比在板邊好；地布局在板中間比板邊好；2023-02-11三.ESD糾錯(cuò)方法和補(bǔ)救措施：由于ESD把握的簡(jiǎn)潔性，即使閱歷特殊豐富的工程師也很難做到萬(wàn)無(wú)一失；對(duì)于進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)才覺(jué)察ESD問(wèn)題的產(chǎn)品，能夠準(zhǔn)確準(zhǔn)時(shí)的補(bǔ)救，是特殊重要的！2023-02-111、糾錯(cuò)的原則及步驟：找出放電路徑機(jī)器ESD通不過(guò)是一個(gè)很頭疼的問(wèn)題，可以通過(guò)一些步驟找出是哪里導(dǎo)致ESD不過(guò)的；1、認(rèn)真觀看試驗(yàn)現(xiàn)象；留意電弧的放電強(qiáng)度以及放電方向，讓靜電槍從不同的方向靠近同一個(gè)放電點(diǎn)，看看其電弧現(xiàn)象有何不同，分析靜電是如何進(jìn)入機(jī)身的，假設(shè)其可能的放電路徑；2、漸漸增加或者削減放電電壓，以便記錄下該失效點(diǎn)是在哪個(gè)電壓區(qū)間失效的；要有條不紊的試驗(yàn)，并且記錄數(shù)據(jù)；例如在空氣放電測(cè)試時(shí)，假設(shè)8kV不能通過(guò)，向下打6kV、4kV；假設(shè)8kV能夠通過(guò)，向上打10kV、12kV、15kV；3、一臺(tái)樣機(jī)的現(xiàn)象總是帶有隨機(jī)性，需要對(duì)幾臺(tái)樣機(jī)進(jìn)展同樣的測(cè)試，找出失效的共性現(xiàn)象，以便準(zhǔn)確推斷失效緣由；4、依據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)展分析，推斷失效緣由。由于ESD的失效緣由是多種多樣的，所以由一個(gè)現(xiàn)象可能分析出幾種不同的緣由，其中的某一個(gè)或某幾個(gè)引起手機(jī)ESD失效。這需要工程師進(jìn)展更深一步的分析，針對(duì)每一種可能進(jìn)展具體試驗(yàn)，最終找出失效的真正緣由。我們常常希望能一針見(jiàn)血的解決問(wèn)題，但是常常遇到需要多劑藥物同時(shí)下才能解決問(wèn)題，所以我們?cè)诮鉀QESD問(wèn)題時(shí)要不怕麻煩和枯燥；2023-02-112、補(bǔ)救措施：堵、導(dǎo)、換器件假設(shè)不是萬(wàn)不得已，盡量找到較好的補(bǔ)救措施，使產(chǎn)品不至于從新設(shè)計(jì)。分析失效緣由之后，必需認(rèn)真查找最恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施。必需做大量的試驗(yàn)來(lái)查找解決方案，這是一個(gè)反復(fù)而枯燥的過(guò)程，針對(duì)不同的緣由承受不同的方法，如：1、堵：〔1〕去掉某些金屬件的接地彈片、頂針或者泡棉；〔2〕添加絕緣膠帶或者防靜電膠帶；〔3〕更改外表處理工藝，將導(dǎo)電的外表處理更改為不導(dǎo)電的外表處理；2、導(dǎo)：〔1〕試驗(yàn)刮開(kāi)PCB增加露銅吸取靜電，驗(yàn)證有效則更改量產(chǎn)數(shù)據(jù)；〔2〕加導(dǎo)電布或者導(dǎo)電泡棉釋放靜電；〔3〕增加壓敏電阻、增加pF級(jí)小電容、將壓敏電阻更改為T(mén)VS管等