現代半導體器件的規模越來越大,工作電壓越來越低,導致了半導體器件對外界電磁騷擾敏感程度也大大提高。ESD對于電路引起的干擾、對元器件、電路及接口電路造成的破壞等問題越來越引起人們的重視。目前手機的功能越來越強大,而電路板卻越來越小,集成度越來遠高,使得其ESD敏感越來越容易受到靜電的損害。北方的天氣比較干燥,容易產生靜電擊穿手機的電路,某些設計不好的手機就是這樣突然壞的。在手機開發過程中,也經常碰到ESD引起的失效問題,比如ESD喇叭無聲,LCD白屏,黑屏,屏閃,死機重啟等,本文就簡單介紹下手機常用的預防ESD失效的方法;
一、ESD靜電放電有兩種主要的破壞機制:
1)由ESD電流產生的熱量導致設備的熱失效;
2)由ESD感應出過高電壓導致絕緣擊穿。 兩種破壞可能在一格設備中同時發生,例如,絕緣擊穿可能激發大的電流,這又進一步導致熱失效。
除容易造成電路損害外,靜電放電也是極易對電子電路造成干擾。靜電放電對于電路的干擾有二種方式。 一種是傳導干擾,另一種是輻射干擾。
二、ESD可能引起的不良現象:
1.白屏;
2.關機
3.TW失靈
4.聽筒無聲
5.機器重啟
6.屏閃,黑屏
7.喇叭無聲
8.MIC無聲
三、容易出現ESD失效的位置
1.聽筒裝飾件位置
2.喇叭
3.按鍵縫隙位置
4.閃光燈裝飾件位置
5.后攝裝飾件位置
6.耳機孔,USB孔位置
7.TW四周
8.馬達開孔位置
9.卡托與殼體縫隙處
10.其他有金屬或縫隙位置處
四、ESD失效的原因
1.外觀有開孔,內部有敏感ESD器件
2.電子件,電子結構件,結構內置和外觀五金件未接地
3.硬件電路未加ESD保護
4.導電接地材質導電性能差,接地不穩定
5.產品外觀面經過表面處理后導電性下降,使得接的無效或不穩定
6.ESD到內部器件放電距離小,間隙大,同時內部有ESD敏感器件
7.器件本身抗ESD能力差
8.測試標準問題
五、防止ESD失效的方法
一個理想的殼體是密不透風的,靜電也就無從而入,當然不會有靜電問題了。但實際的殼體在配合處一定會有縫隙,而且許多還有金屬的裝飾片,所以一定存在ESD隱患。
如果將釋放的靜電看成是洪水的話,那么主要的解決方法與治水類似。可能很多項目處理ESD的方法不盡相同,但最終都可以歸結為三條方案,“堵”--“疏”--“絕”
堵:用“堵”的方法,實際作用就是將靜電隔離到整機之外,讓靜電進不來,這樣ESD也影響不到殼體內部器件,盡量增加殼體的厚離,即增加外殼到電路板之間的距離,或者通過一些等效方法增加殼體氣隙的距離,這樣可以避免或者大大減少ESD的能量強度。通過結構的改進,可以增大外殼到內部電路之間氣隙的距離,從而使ESD的能量大大減弱。根據經驗,10kV的ESD在經過4.00mm至5.00mm的距離后能量一般衰減為零。
疏:用“疏”的方法,就是接地處理,實際就是將外部的靜電引進來后,通過導電材料將靜電直接導入主板的地線上,從而不會引起器件失效。具體可以用EMI油漆噴涂在殼體的內側或者其它導電措施。EMI油漆是導電的,可以看成是一個金屬的屏蔽層,這樣可以將靜電導在殼體上;再將殼體與PCB的地或者與PCB的地相連接的地有效果導通,將靜電從地導走。其他金屬裝飾件的接地就是利用導電材料(如導電泡棉,導電布等)將裝飾件直接與主板地層相通,靜電不通過主板器件,從而解決ESD問題;
絕:“絕”的方法,是在前面兩種“堵”和“疏”都無法實施或效果不明顯的情況下才進行的,就是直接將絕緣膜貼到ESD靜電能打到的器件表面,在器件表面絕緣,這樣就不會打壞器件了;這種方案的問題就在于主板上器件都比較小,前期都沒有預留貼絕緣膜的位置,還要能找出ESD打壞的器件;
總之,不管哪種方案,都要具體問題具體分析,幾種方案同時考慮研究,找到最合適的方案才是最好的方案;通過不斷的總結學習,ESD問題將不再是一個難題。
(審核編輯: 林靜)
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