ESD静电防范常见问题及解决方案

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2010-07-07 01:07:34

静电是人们非常熟悉的一种自然现象。静电的

功能已经应用到军工或民用产品中，如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。然而，静电放电ESD（Electro-Static Discharge）却又成为电子产品和设备的一种危害，造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。现代半导体器件的规模越来越大，工作电压越来越低，

了半导体器件对外界电磁骚扰敏感

也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。电子设备的ESD也开始

电磁兼容性测试的一项

内容写入国家标准和国际标准。

1.静电成因及其危害

静电是两种介电系数不同的物质磨擦时，正负极性的电荷分别积累在两个特体上而形成。当两个物体接触时，其中一个趋从于另一个吸引电子，因而二者会形成不同的充电电位。就人体而言，衣服与皮肤之间

的磨擦发生的静电是人体带电的主要因之一。

静电源与8ttt8物体接触时，依据电荷中和的机理存在着电荷流动，传送足够的电量以抵消电压。在高速电量的传送过程中，将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场，严重时将其中物体击毁，这www.hnygpx.com静电放电。国家标准中定义:静电放电是具有不同静电电位的特体互相靠近或直接接触引起的电荷转移（GB/T4365-1995），SsbbwW.com用ESD表示。ESD会www.d dd tT. com电子设备严重损坏或操作失常。

静电对器件造成的损坏有显性和隐性两种。隐性损坏在当时看不出来，但器件变得更脆弱，在过压、高温等条件下极易损坏。

ESD两种主要的破坏机制是:由ESD电流产生热量www.d dd tT. com设备的热失效；由ESD感应出过高电压www.d dd tT. com绝缘击穿。两种破坏可能www.ssBBww.cOm在一个设备中ssbbww. com发生，例如，绝缘击穿可能www.ssBBww.cOm激发大的电流，这又进一步www.d dd tT. com热失效。

除

造成电路损害外，静电放电也极易对电子电路造成干扰。静电放电对电子电路的干扰有二种方式。一种是传导干扰，另一种是辐射干扰。

2.数码产品的构造及其ESD问题

现在dd dtt. com各类数码产品的功能越来越强大，而电路板却越来越小，集成度越来越高。并都或多或少的装有部分接口用于人机交互，这样就存在着人体静电放电的ESD问题。SsbbwW.com数码产品中需要sSbBwW.cOm进行ESD防护的部位有:USB接口、HDMI接口、IEEE1394接口、天线接口、VGA接口、DVI接口、按键电路、SIM卡、耳机及其他各类数据传输接口

ESD可能www.ssBBww.cOm会造成产品工作异常、死机，甚至损坏并引发其他的安全问题。8ttt8在产品上市之前，国内或国外检测部门都

进行ESD和

浪涌冲击的测试。其中接触放电需要达到±8kV，空气放电需要达到±15kV，这就对ESD的设计提出了较高的

。

3.数码产品中ESD问题解决^{8t t t 8. c o m}与防护

3.1 产品的结构设计

8 tt t8.com将释放的静电看成是洪水的话，8ttt8主要的解决^{8t t t 8. c o m}方法与治水类似，www.hnygpx.com“堵”和“疏”。8 tt t8.comsSBbWw设计的产品有一个理想的壳体是密不透风的，静电也就无从而入，当然不会有静电问题了。但实际8ttt8的壳体在合盖处常有缝隙，而且

还有金属的装饰片，

要加以注意。

其一，用“堵”的方法。尽量增加www.8 t tt8. com壳体的厚离，即增加www.8 t tt8. com外壳到电路板之间

的距离，

通过

等效方法增加壳体气隙的距离，这样

避免

大大减少ESD的能量强度。

通过结构的改进，www.ssbbww.com增大外壳到内部电路之间

气隙的距离从而使ESD的能量大大减弱。根据经验，8kV的ESD在经过4mm的距离后能量

衰减为零。

其二，用“疏”的方法，www.ssbbww.com用EMI油漆喷涂在壳体的内侧。EMI油漆是导电的，www.ssbbww.com看成是一个金属的屏蔽层，这样www.ssbbww.com将静电导在壳体上；再将壳体与PCB（Printed Circuit Board）的地连接，将静电从地导走。这样8tTt8的方法除了www.ssbbww.com防止静电，还能有效抑制EMI的干扰。8 tt t8.com有足够的空间，还www.ssbbww.com用一个金属屏蔽罩将其中的电路保护起来，金属屏蔽罩再连接PCB的GND。

总之，ESD设计壳体上需要sSbBwW.cOm注意8ttt8地方，首先是尽量不让ESD进入壳体内部，最大限度地减弱其进入壳体的能量。对于进入壳体内部的ESD尽量将其从GND导走，不要让其危害电路的8ttt8部分。壳体上的金属装饰物使用时www.hnygpx.com要小心，8 Tt t 8. com很可能www.ssBBww.cOm带来意想不到的结果，需要sSbBwW.cOm特别注意。

3.2 产品的PCB设计

现在dd dtt. com产品的PCB（Printed Circuit Board）都是高密度板，通常为4层板。随着密度的增加www.8 t tt8. com，趋势是使用6层板，其设计一直都需要sSbBwW.cOm考虑性能与面积的平衡。一方面_{www.sSbbww.com}，越大的空间www.ssbbww.com有更多的空间摆放元器件，ssbbww. com，走线的线宽和线距越宽，对于EMI、音频、ESD等各方面_{www.sSbbww.com}性能都有好处。另一方面_{www.sSbbww.com}，数码产品设计的小巧又是趋势与需要sSbBwW.cOm。8ttt8，设计时需要sSbBwW.cOm找到平衡点。就ESD问题而言，设计上需要sSbBwW.cOm注意的地方8ttt8，尤其是关于GND布线的设计以及线距，很有讲究。有些产品中ESD存在很大的问题，一直找不到原因，通过反复研究与实验，发现是PCB设计中的出现wWw.的问题。为此，这里总结了PCB设计中应该注意的要点:

(1)PCB板边（www .ddd tt. com通孔Via边界）与8ttt8布线之间

(5)

的线如Reset、Clock等与

布线之间的距离应大于0.3mm;

(8)在最后的铺地时应尽量避免尖角，有尖角应尽量使其平滑。

在壳体和PCB的设计中，对ESD问题加以注意之后，ESD还会不可避免地进入到产品的内部电路中，尤其是以下

以往主要使用的静电防护器件是压敏电阻和TVS器件，但这些器件普遍的缺点是响应速度太慢，放电电压不够精确，极间电容大，寿命短，电性能会因多次使用而变差。

目前行业中普遍使用专业的“静电抑制器”来取代以往的静电防护器件。“静电抑制器”是专业解决静电问题的产品，其内部构造和工作原理比其他产品更具科学性和专业性。它由Polymer高分子材料制成，内部菱形分子以规则离散状排列，当静电电压超过该器件的触发电压时，内部分子迅速产生尖端对尖端的放电，将静电在瞬间泄放到地。它最大特点是反应速度快（0.5ns～1ns）、非常低的极间电容（0.05pf～3pf），很小的漏电流（1mA），非常适合各种接口的防护。

静电抑制器具有体积小（0603、0402）、无极性、反应速度快等诸多优点，现在的设计中使用静电抑制器

防护器件的比例越来越多，在使用时应注意以下几点:

ESD 的问题是众多

问题之一。在不同的电子设备中有不同的方式来避免对电路的危害。

现在的数码产品体积小、密度大，在 ESD 的防护上有独到的特点。通过大量的静电测试实验证明，采用本文的设计方法

，将一个原本± 2kV 放电就会死机的产品加以保护和改进，在± 8kV 的静电放电

下依然

稳定工作，起到了很好的静电防护效果。随着电子设备使用的日益

ESD静电防范常见问题及解决方案

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