ESD防护设计与处理

2023-02-11一、ESD学问了解1、ESD是什么？

2、ESD是怎样产生的？

3、ESD的特点？

4、ESD的危害；2023-02-111、ESD是什么？ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Staticdischarge的缩写，即“静电放电”的意思。静电是一种客观的自然现象，产生的方式多种，如接触、摩擦和感应等。雷电也是静电放电的一种形式；2023-02-112、ESD是怎样产生的？

——〔1〕摩擦起电〔1〕摩擦、剥离起电；——哪里有运动，哪里就有静电！2023-02-112、ESD是怎样产生的？

——〔2〕感应起电〔2〕感应起电；1。RF局部元件〔L6层〕要靠近天线，同时用单独的屏蔽筐与其他局部隔离以防干扰其它信号。2023-02-112、ESD是怎样产生的？

——〔3〕电容转变〔3〕电容的转变；V=Q/C;C=εA/d2023-02-113、ESD的特点：

——〔1〕枯燥环境更易产生静电人体活动时所产的典型静电电压（V)人体活动情形湿度10~20%湿度65~90%走过化织地毯35000V1500V走过塑料地板30000V1200V坐在椅子上工作6000V100V翻阅塑胶面书籍7000V600V在聚氨酯泡沫垫上活动18000V1500V2023-02-113、ESD的特点：

——〔2〕人体对静电的感知在3kV时，你能通过皮肤感知；在5kV时，你能听见；在10kV时，你能观看；2023-02-113、ESD的特点：

——〔3〕静电放电的特点高电位：数百至数千伏，甚至高达数万至数十万伏；〔人体对3kV以下的静电不易感觉到〕低电量：静电多为微安级；〔尖端瞬间放电除外〕放电时间短：一般为微妙级；一个ESD瞬态感应电流在小于1ns的时间内就能到达峰值(依据IEC61000-4-2标准)受环境影响大：特殊是湿度；湿度上升则静电积存削减，静电压下降；2023-02-114、ESD的危害：2023-02-114、ESD的危害：

——〔1〕ESD失效仿真ESD失效：仿真人体带8kV静电放电，放电3次；放大3000倍；2023-02-114、ESD的危害：

——〔2〕硬损伤和软损伤硬损伤：器件直接不能工作；软损伤：ESD减弱了单板性能，但仍能测试通过；单板或器件的性能变差；直至失效；2023-02-114、ESD的危害：

——〔3〕半导体的耐静电特性人体静电可以摧毁任何一个常用半导体器件。2023-02-114、ESD的危害：

——ESD失效带来的影响内部损失：金钱、时间……外部损失：信誉、客户满足度……2023-02-11二.静电把握：1、为什么要进展ESD把握？2、把握什么？3、怎样把握？4、硬件开发人员力所能及的有哪些？2023-02-111、为什么要进展ESD把握？金钱；时间；信誉；客户满足度……2023-02-112、把握什么？静电不能被消退，只能被把握；目标：让我们的产品不受ESD损伤！2023-02-113、怎样把握？堵；从机构上做好静电的防护，用绝缘的材料把PCB板密封在外壳内，不管有多少静电都不能到释放到PCB上。导；有了ESD，快速让静电导到PCB板的主GND上，可以消退确定力气的静电。2023-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？

——〔1〕整机级的堵和导；1、外壳和装饰件：金属以及可导电的电镀材料等，属于简洁吸引和聚拢静电的材料；ESD要求很高的工程要尽可能避开使用这些材料；2、必需使用导体材料时：构造上要事先预留有效而布局均匀的接地点；一般来说，顶针或者金属弹片的接地效果优于导电泡棉和导电布；3、无法做接地处理的例如电镀侧键等，需要重点在主板上做特殊处理；包括〔1〕增加压敏电阻、TVS或者电容等器件；〔2〕预留GND管脚；〔3〕板边露铜吸引静电放电；4、外壳上的金属件，距离器件和走线必需大于2.2mm以上距离；5、堆叠上避开器件暴露于孔、缝边；假设无法避开的话，则要在组装上想方法堵；常见的做法有粘贴高温胶带或者防静电胶带等阻隔；全部构造设计需要留有增加隔离片的空间；6、硬件和构造上实在无法处理的ESD问题，有时候还能求助于软件或者商务的兄弟们；2023-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？

——〔2〕主板级的堵和导；1、增大PCB板材面积，以增加GND面积，增加其中和静电的力气；本钱或者差异化的堆叠让我们做小：！2、实在很小的主板，则必需要有至少一层完整的GND层；并且要能够跟电池地脚保持良好的连接；我们常常由于本钱无法做到留出完整的地层；3、很小的主板，由于主板的中和电荷力气有限，则要多考虑从整机上堵，少考虑导；4、器件选择上，要选用高耐ESD的器件；静电疼惜器件在选择时需要考虑其容性，避开不适宜的容性导致其所疼惜信号线的信号本身的失效；5、器件摆放时，简洁被ESD影响的器件，尽量罩在屏蔽罩中；6、屏蔽罩必需保证有效而分布均匀的接地！要较为直接的接到主地上，盲孔直接结合埋孔；要四周分布均匀地接地；7、对IO口和键盘等简洁暴露的局部电路，必需增加静电疼惜器件；2023-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？

——〔2〕主板级的堵和导；8、器件摆放上，必需遵守就近释放的原则，ESD疼惜器件应靠近IO和侧键等摆放；其次是跨在中间路上；避开靠近芯片摆放；这样能够削减ESD脉冲信号进入四周线路的瞬态耦合；虽然没有直接的连接，但是这种二次辐射效应也会让其他局部工作紊乱；9、Layout走线必需遵守有效疼惜的原则；走线应当从接口处先走到TVS处，然后才能走到CPU等芯片处；远远地“挂”在信号线上的静电疼惜器件，会由于引线寄生电感过大而导致疼惜失效，让疼惜形同虚设；10、TVS管的接地脚与主地之间的连接必需尽可能的短，减小接地平面的寄生电感；11、TVS器件应当尽可能靠近连接器以削减进入四周线路的瞬态耦合。虽然没有到达连接器的直接通路，但这种二次辐射效应也会导致电路板其它局部的工作紊乱。2023-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？

——〔2〕主板级的堵和导；12、避开在板边走重要的信号线；例如时钟、复位信号；13、主板上未使用的地方尽可能的铺成地；并且连接到主地上；多铺地减小了信号与地之间的间距，相当于减小信号的回路面积；〔该面积越大，所包含的场流量越大，其感应电流也越大〕14、需要留意ESD对地层的直接放电有可能损坏敏感电路。在使用TVS二极管的同时还要使用一个或多个高频旁路电容器，这些电容器放置在易损元件的电源和地之间。旁路电容削减了电荷注入，保持了电源与接地端口的电压差。15、电源走在主板中间比在板边好；地布局在板中间比板边好；2023-02-11三.ESD纠错方法和补救措施：由于ESD把握的简洁性，即使阅历特殊丰富的工程师也很难做到万无一失；对于进入生产环节才觉察ESD问题的产品，能够准确准时的补救，是特殊重要的！2023-02-111、纠错的原则及步骤：找出放电路径机器ESD通不过是一个很头疼的问题，可以通过一些步骤找出是哪里导致ESD不过的；1、认真观看试验现象；留意电弧的放电强度以及放电方向，让静电枪从不同的方向靠近同一个放电点，看看其电弧现象有何不同，分析静电是如何进入机身的，假设其可能的放电路径；2、渐渐增加或者削减放电电压，以便记录下该失效点是在哪个电压区间失效的；要有条不紊的试验，并且记录数据；例如在空气放电测试时，假设8kV不能通过，向下打6kV、4kV；假设8kV能够通过，向上打10kV、12kV、15kV；3、一台样机的现象总是带有随机性，需要对几台样机进展同样的测试，找出失效的共性现象，以便准确推断失效缘由；4、依据试验现象进展分析，推断失效缘由。由于ESD的失效缘由是多种多样的，所以由一个现象可能分析出几种不同的缘由，其中的某一个或某几个引起手机ESD失效。这需要工程师进展更深一步的分析，针对每一种可能进展具体试验，最终找出失效的真正缘由。我们常常希望能一针见血的解决问题，但是常常遇到需要多剂药物同时下才能解决问题，所以我们在解决ESD问题时要不怕麻烦和枯燥；2023-02-112、补救措施：堵、导、换器件假设不是万不得已，尽量找到较好的补救措施，使产品不至于从新设计。分析失效缘由之后，必需认真查找最恰当的补救措施。必需做大量的试验来查找解决方案，这是一个反复而枯燥的过程，针对不同的缘由承受不同的方法，如：1、堵：〔1〕去掉某些金属件的接地弹片、顶针或者泡棉；〔2〕添加绝缘胶带或者防静电胶带；〔3〕更改外表处理工艺，将导电的外表处理更改为不导电的外表处理；2、导：〔1〕试验刮开PCB增加露铜吸取静电，验证有效则更改量产数据；〔2〕加导电布或者导电泡棉释放静电；〔3〕增加压敏电阻、增加pF级小电容、将压敏电阻更改为TVS管等