[分享] ESD静电伤害分析与静电防护设计 看全部

如今随着各种IC体积的越来越小,使得数码产品设计的趋势往小巧方向发展,让我们在设计中越来越注意数码产品的静电防护。

  静电对电子产品损害的特点:

  1. 隐蔽性 人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体能感知的静电放电电压为2-3 KV,所以静电具有隐蔽性。

  2. 潜在性 有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。

  3. 随机性 电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个元件产生以后,一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机性。其损坏也具有随机动性性。

  4.复杂性 静电放电损伤的失效分析工作,因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱,要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此,有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别,使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。

  所以我们说静电防护防护在我们常用的电子消费类终端产品,特别是日益增多的各类数码产品中体现的尤为重要。静电放电引起的元器件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害,它分硬击穿和软击穿。硬击穿是一次性造成元器件介质击穿、烧毁或永久性失效;软击穿则是造成器件的性能劣化或参数指标下降。而冬天人体产生的静电非常强烈而且频繁,当我们接触手机、IPAD或MP3等手持电子设备时,静电常常通过人体引入电子设备中;而目前的电子产品广泛采用大规模的集成电路,如果没有专门的静电防护,轻则引起芯片复位、数据丢失、关机等现象,重则击穿芯片造成永久性破坏,给我们的日常生活带来不必要的麻烦和经济上的损失。

  静电防护的主要措施有:静电的泄漏和耗散、静电中和、静电屏蔽与接地、增湿等,另外也可以通过用静电抑制器作为防护器件来进行静电防护。

  数码产品PCB设计中的静电防护

  在数码产品的设计中必须遵循抗静电释放的设计规则,要知道数码产品在整个生命周期中都是处在一个充满静电的环境里。数码产品的静电防护是多方面的,必须从数码产品的立项开始便从机构设计、PCB设计、零件的选择、组装及使用环境等多方面全面考虑。其中,PCB的设计对产品ESD的静电防护可以说是至关重要的,是电子工程师应该特别关注的一个方面。

  PCB静电防护的设计考虑也是多方面的,例如:如何减少回路面积,如何使走线更短,如何使PCB接地面积更大,如何使零件与静电源更好的隔离,PCB接之地线须低阻抗且要有良好的隔离,Power / Ground Layout在板中间较在四周好,被保护IC前加专门防静电的器件(ESD保护器件尽量靠近端口位置)等等。但概括起来只有三点:吸收、躲避以及加强防护(包括机构防护及电子线路防护,要求电子工程师与机构工程师相互配合找到最佳方案)。

  如果手持数码产品是金属外壳,静电的问题一定更加明显,LCD也恐怕会出现较多的不良现象。如果你没办法改变现有的金属材质,那建议在机构内部加上防电材料,在端口接入处加入静电防护器件。当然,如何操作要看你的产品的具体要求了。

  我们在设计之初考虑的越全面,产品进入生产环节遇到的静电失效问题将会越少,也能最大程度避免静电问题产生后才想补救措施,工程就比较浩大了。产品的防静电是一项细致烦杂的工作,工程师必须精通静电释放的原理及基本原则,了解静电释放的危害性及一般防护手段,并且了解试验环境实对验结果造成的影响。在工作实践中不断的学习,不断的积累经验,才能不断的提高电路板防静电设计的能力。当然产品的结构不同所相对的静电防护措施也相应的不同,另外如果前期没有做好静电防护把关后面才想改造所需要考虑的问题就更多。

看看
logo.png
logo.png
logo.png
1234.. 5下一页