ESD防护设计与处理课件.ppt
2011-02-11,一、ESD知识了解,1、ESD是什么？ 2、ESD是怎样产生的？ 3、ESD的特点？ 4、ESD的危害；,2011-02-11一、ESD知识了解 1、ESD是什么？,2011-02-11,1、ESD是什么？,ESD的意思是“静电释放”的意思，它是英文：Electro-Static discharge 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；,2011-02-111、ESD是什么？ESD的意思是“静电释,2011-02-11,2、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！,2011-02-112、ESD是怎样产生的？,2011-02-11,2、ESD是怎样产生的？ （2）感应起电,（2）感应起电；,1。RF部分元件（L6层）要靠近天线，同时用单独的屏蔽筐与其他部分隔离以防干扰其它信号。,2011-02-112、ESD是怎样产生的？,2011-02-11,2、ESD是怎样产生的？ （3）电容改变,（3）电容的改变；V=Q/C;C=A/d,2011-02-112、ESD是怎样产生的？,2011-02-11,3、ESD的特点： （1）干燥环境更易产生静电,2011-02-113、ESD的特点： （,2011-02-11,3、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，你能看见；,2011-02-113、ESD的特点： （,2011-02-11,3、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的时间内就能达到峰值(依据IEC 61000-4-2标准)受环境影响大：特别是湿度；湿度上升则静电积累减少，静电压下降；,2011-02-113、ESD的特点： （,2011-02-11,4、ESD的危害：,2011-02-114、ESD的危害：,2011-02-11,4、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；,2011-02-114、ESD的危害： （,2011-02-11,4、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；,2011-02-114、ESD的危害： （,2011-02-11,4、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。,2011-02-114、ESD的危害： （,2011-02-11,4、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、客户满意度,2011-02-114、ESD的危害： E,2011-02-11,二. 静电控制：,1、为什么要进行ESD控制？2、控制什么？3、怎样控制？4、硬件开发人员力所能及的有哪些？,2011-02-11二. 静电控制：1、为什么要进行ESD控,2011-02-11,1、为什么要进行ESD控制？,金钱；时间；信誉；客户满意度,2011-02-111、为什么要进行ESD控制？金钱；,2011-02-11,2、控制什么？,静电不能被消除，只能被控制；目标：让我们的产品不受ESD损伤！,2011-02-112、控制什么？静电不能被消除，只能被控制,2011-02-11,3、怎样控制？,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，不论有多少静电都不能到释放到PCB上。导； 有了ESD，迅速让静电导到PCB板的主GND上，可以消除一定能力的静电。,2011-02-113、怎样控制？堵；,2011-02-11,4、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，属于容易吸引和聚集静电的材料；ESD要求很高的项目要尽可能避免使用这些材料；2、必须使用导体材料时：结构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别处理；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，距离器件和走线必须大于2.2mm以上距离；5、堆叠上避免器件裸露于孔、缝边；如果无法避免的话，则要在组装上想办法堵；常见的做法有粘贴高温胶带或者防静电胶带等阻隔；所有结构设计需要留有增加隔离片的空间；6、硬件和结构上实在无法处理的ESD问题，有时候还能求助于软件或者商务的兄弟们；,2011-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？,2011-02-11,4、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，增强其中和静电的能力；成本或者差异化的堆叠让我们做小：！2、实在很小的主板，则必须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；我们常常因为成本无法做到留出完整的地层；3、很小的主板，因为主板的中和电荷能力有限，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；静电保护器件在选择时需要考虑其容性，避免不合适的容性导致其所保护信号线的信号本身的失效；5、器件摆放时，容易被ESD影响的器件，尽量罩在屏蔽罩中；6、屏蔽罩必须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口和键盘等容易暴露的部分电路，必须增加静电保护器件；,2011-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？,2011-02-11,4、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，必须遵守就近释放的原则，ESD保护器件应靠近IO和侧键等摆放；其次是跨在中间路上；避免靠近芯片摆放；这样能够减少ESD脉冲信号进入附近线路的瞬态耦合；虽然没有直接的连接，但是这种二次辐射效应也会让其他部分工作紊乱；9、Layout走线必须遵守有效保护的原则；走线应该从接口处先走到TVS处，然后才能走到CPU等芯片处；远远地“挂”在信号线上的静电保护器件，会因为引线寄生电感过大而导致保护失效，让保护形同虚设；10、TVS管的接地脚与主地之间的连接必须尽可能的短，减小接地平面的寄生电感；11、TVS器件应该尽可能靠近连接器以减少进入附近线路的瞬态耦合。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部分的工作紊乱。,2011-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？,2011-02-11,4、硬件开发人员力所能及的有哪些？ （2）主板级的堵和导；,12、避免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、需要注意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。旁路电容减少了电荷注入，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；,2011-02-114、硬件开发人员力所能及的有哪些？,2011-02-11,三. ESD纠错方法和补救措施：,由于ESD控制的复杂性，即使经验非常丰富的工程师也很难做到万无一失；对于进入生产环节才发现ESD问题的产品，能够准确及时的补救，是十分重要的！,2011-02-11三. ESD纠错方法和补救措施：由于ES,2011-02-11,1、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、仔细观察实验现象；注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、逐渐增加或者减少放电电压，以便记录下该失效点是在哪个电压区间失效的；要有条不紊的实验，并且记录数据；例如在空气放电测试时，如果8kV不能通过，向下打6kV、4kV；如果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，需要对几台样机进行同样的测试，找出失效的共性现象，以便准确判断失效原因；4、根据实验现象进行分析，判断失效原因。由于ESD 的失效原因是多种多样的，所以由一个现象可能分析出几种不同的原因，其中的某一个或某几个引起手机ESD失效。这需要工程师进行更深一步的分析，针对每一种可能进行具体实验，最终找出失效的真正原因。 我们常常希望能一针见血的解决问题，但是常常碰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；,2011-02-111、纠错的原则及步骤：找出放电路径机器E,2011-02-11,2、补救措施：堵、导、换器件,如果不是万不得已，尽量找到较好的补救措施，使产品不至于从新设计。分析失效原因之后，必须认真寻找最恰当的补救措施。 必须做大量的试验来寻找解决方案，这是一个反复而枯燥的过程，针对不同的原因采用不同的方法，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）更改表面处理工艺，将导电的表面处理更改为不导电的表面处理；2、导：（1）实验刮开PCB增加露铜吸收静电，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管等方式。 3、换器件：（1）将防静电能力较差的压敏电阻和小电容更换为TVS管；（2）将容易被打坏的分立器件，更换为兼容的其他家器件；,2011-02-112、补救措施：堵、导、换器件如果不是万不,2011-02-11,3、可生产性,找到解决方案后，必须对此方案进行进一步的分析，要尽量做到经济并适于量产；避免采用昂贵的元器件；避免在制造过程中采用复杂的手工操作；不能因为采取的措施复杂导致生产困难或者极其不可靠；,2011-02-113、可生产性找到解决方案后，必须对此方案,2011-02-11,结束语,抛砖引玉讨论时间,2011-02-11结束语抛砖引玉,
