電子通訊產(chǎn)品的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)及方法淺析李東宇

[摘 要]：本文首先介紹了什么是ESD的防護(hù)，在實(shí)際的工作當(dāng)中ESD有哪些種類，ESD對(duì)電子通訊產(chǎn)品的各個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一系列的影響，從而對(duì)電子通訊產(chǎn)品的無(wú)法進(jìn)行正常的工作，針對(duì)這樣的問(wèn)題提出了目前電子通訊產(chǎn)品的ESD進(jìn)行防護(hù)有哪些不足，對(duì)于改善現(xiàn)狀給出一些建議，以保護(hù)電子通訊產(chǎn)品可以進(jìn)行正常的工作。

[關(guān)鍵詞]：ESD 電子通訊產(chǎn)品 防護(hù)

1.什么是ESD及其對(duì)電子通訊產(chǎn)品的危害

1.1 什么是ESD

ESD的全稱是ElectroStatics Discharge 我們從英文的字面上即可以看出ESD就是\"靜電放電\"。整個(gè)體系所研究的是靜電，這里包括了靜電是如何產(chǎn)生的，用什么樣的方式才能讓靜電衰減、靜電在放電過(guò)程中會(huì)有哪些效應(yīng)（包括火花、著火甚至是爆炸、電磁干擾等等）、靜電放電模型等等的這樣一門學(xué)科。

1.2 ESD對(duì)電子通訊產(chǎn)品的危害

首先ESD會(huì)使電子通訊產(chǎn)品的元器件失效，這是因?yàn)殪o電在放電的過(guò)程中會(huì)有電流產(chǎn)生，其周圍的電磁場(chǎng)就會(huì)發(fā)生變化，電子元件信號(hào)也就發(fā)生了變化，從而影響到數(shù)字邏輯電路，電子元件就會(huì)出現(xiàn)一些例如開(kāi)路或者短路的異常現(xiàn)象，如果元器件頻繁受到靜電放電那么電子元器件甚至?xí)?，那么其損失就無(wú)法估量了；其次ESD會(huì)使電子通訊發(fā)出不正確的信息，通過(guò)試驗(yàn)我們知道ESD實(shí)際上是一種脈沖干擾，這樣的干擾在靜電放電過(guò)程中都被檢測(cè)出來(lái)了，當(dāng)較敏感的電路同電磁脈沖干擾相耦合，那么就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的信息從而出現(xiàn)設(shè)備故障；最后是高壓的靜電會(huì)將空氣當(dāng)中的塵埃、顆粒吸附進(jìn)來(lái)，從而會(huì)影響半導(dǎo)、PCB板等芯片，從而會(huì)降低絕緣電阻率，器件的工作效率就會(huì)被影響，如果這樣的現(xiàn)象比較嚴(yán)重那么整個(gè)的器件就會(huì)產(chǎn)生故障，從而影響電子通訊產(chǎn)品。

2.ESD的損傷模型

ESD的損傷模型分別包括了人體帶電模型、器件帶電模型和場(chǎng)感應(yīng)模型三種。所謂人體帶電模型是指身上帶有靜電的操作者在進(jìn)行工作的過(guò)程中會(huì)與其操作的器件進(jìn)行接觸，這時(shí)候在人體當(dāng)中的靜電荷會(huì)通過(guò)操作者所操作的器件對(duì)大地進(jìn)行放電，這樣的過(guò)程會(huì)使其操作的器件損壞，在這樣的一個(gè)放電的過(guò)程當(dāng)中，由于人體的能量大概會(huì)以1/10微秒這樣瞬間的時(shí)間進(jìn)行釋放，耗散在操作者和元器件上面，由于時(shí)間非常短，所以它的平均脈沖功率就可以達(dá)到幾千瓦。人體帶電模型包括有過(guò)電流的熱效應(yīng)模型和過(guò)電壓的場(chǎng)擊穿模型兩種；器件帶電模型指的是已經(jīng)帶有靜電的器件通過(guò)引腳同地的一個(gè)接觸，就會(huì)發(fā)生對(duì)的地放電，這樣的過(guò)程所引起器件失效所建立起來(lái)的；場(chǎng)感應(yīng)模型是當(dāng)電子通訊產(chǎn)品處于一個(gè)靜電場(chǎng)環(huán)境當(dāng)中的時(shí)候，就會(huì)在器件的內(nèi)部感應(yīng)出電位差，此電位差引起器件擊穿而建立的。

3.目前的電子通訊產(chǎn)品的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)有哪些不足

從目前普遍使用的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)上來(lái)看，普遍存在的問(wèn)題主要是體現(xiàn)在下面的兩個(gè)方面上：分別是電氣應(yīng)力EOS同ESD二者之間的區(qū)別以及不同系統(tǒng)類型如何進(jìn)行識(shí)別。首先來(lái)介紹一下EOS與ESD的不同之處，ESD是EOS當(dāng)中特殊的一種，可是通常在進(jìn)行ESD防護(hù)設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)烧呋煜谝黄?；其次?duì)于不同類型的系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別的時(shí)候，不同類型的系統(tǒng)在防護(hù)的方式也是不一樣的。目前看來(lái)，系統(tǒng)的類型識(shí)別方面，還沒(méi)有明確的方法，這樣的系統(tǒng)并不合理，要根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電壓的敏感程度來(lái)制定適合防護(hù)的系統(tǒng)，而目前的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)在這方面設(shè)計(jì)的還不到位。

4.電子通信產(chǎn)品的ESD設(shè)計(jì)的改進(jìn)建議

4.1 設(shè)計(jì)的原則

在這里電子通信產(chǎn)品的ESD設(shè)計(jì)必須要遵循下面的幾個(gè)原則，第一要了解所要做的ESD防護(hù)方案的是哪個(gè)等級(jí)的，第二是要了解各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都包含哪些性能指標(biāo)并且按照指標(biāo)的要求去做，第三是要有標(biāo)準(zhǔn)的制度對(duì)ESD來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的管理。

4.2 設(shè)計(jì)的具體方法

首先要對(duì)系統(tǒng)的防護(hù)等級(jí)進(jìn)行確定，在電子通信產(chǎn)品當(dāng)中即使都使用了ESD防護(hù)的系統(tǒng)，依然無(wú)法杜絕很多的不確定性因素，上面所敘述的操作步驟、防護(hù)方法能否按照預(yù)定的計(jì)劃對(duì)電子通訊產(chǎn)品進(jìn)行防護(hù)要在檢測(cè)當(dāng)中去進(jìn)行驗(yàn)證，不得不提到的是一些防護(hù)對(duì)策有可能會(huì)在一定程度上使ESD受損。

其次我們要做的是獲取有效的各種數(shù)據(jù)，整個(gè)防護(hù)系統(tǒng)中的分類數(shù)據(jù)通常不會(huì)同各個(gè)工程的各個(gè)設(shè)備、不同裝置的ESD防護(hù)對(duì)策聯(lián)系在一起。這是因?yàn)檫@些設(shè)備和裝置想要實(shí)現(xiàn)分類就必須要在HBM的測(cè)試狀態(tài)之下，想要ESD防護(hù)措施更加有效，更多的數(shù)據(jù)分析、測(cè)試方法已經(jīng)在工程中陸續(xù)被使用。這樣，同ESD防護(hù)設(shè)計(jì)有關(guān)的數(shù)據(jù)相信會(huì)越來(lái)越清楚同時(shí)數(shù)據(jù)也會(huì)不斷的優(yōu)化。

最后使用監(jiān)控裝置我們可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)視器會(huì)對(duì)整個(gè)防護(hù)系統(tǒng)的各個(gè)部分做嚴(yán)密的檢測(cè)，裝置當(dāng)中選用的是低電壓，它的能量不會(huì)使EOS誘發(fā)。在工作間當(dāng)中想要使用設(shè)備，首先要進(jìn)行細(xì)致的，因?yàn)槿绻贿M(jìn)行必要的檢測(cè)容易引起設(shè)備的故障，導(dǎo)致工作無(wú)法進(jìn)行，而且設(shè)備在工作的過(guò)程在產(chǎn)生的離子不平衡，會(huì)有靜電源產(chǎn)生。

5.結(jié)語(yǔ)

由于電子通訊產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，所以想要制定出一套通用的ESD防護(hù)方案是非常困難的。所以只有針對(duì)不同系統(tǒng)狀況進(jìn)行分析，才能制定出有效的電子通信產(chǎn)品的防護(hù)系統(tǒng)，使電子通訊產(chǎn)品的ESD防護(hù)更加有效。

參考文獻(xiàn)：

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