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1、主题:ESD 资料整理作者 : 夏于国2006年 3 月 11日一.ESD 简介 PAGE 1二.ESD 的设计预防 PAGE 2-5 三.工作中 ESD 预防实例收集 PAGE 6-8 四.各家客户 ESD 标准收集 PAGE 9一、ESD 简介专题报告、ESD即 Electronic static discharge,即为对静电之仿真实验项目, 它是属于 EMC的一种 .静电存在于我们日常生活中,并对日常生活产生影响.尤其是对于我们所生产的电子产品 ,可能造成破坏,故设计时对静电之预防非常重要.ESD 之实验项目及对策尤显重要 . ESD 产生源由:静电的产生是源于自然界中有正负电荷的存在
2、,而电荷存在原由是因为不同物质间的相互磨擦产生.比如空气的流动 ,人体的走动 ,车辆的跑动 ,液体的流动 ,只要存在着磨擦 ,就会产生静止的电荷,而这静止的电荷一般多会聚集于物体的尖端,一旦这个聚满电荷的尖端与任何物体一接触,就会产生放电的动作,于是可以听到丝丝的声音 ,或霹的一声 ,并伴随着有不同程度的火花.在这个同时 ,会对被放电体造成不同程度的伤害.于是,随着轻工业以及电子产品行业的发展,业界形成了一个完整的对静电的认知,以及模拟 ,防护的规范 .这也就是目前我们在工作中所说的 ESD 的真正来源 .一提到 ESD,我们头脑里所映像出来的是,各家客户 ESD 水准,ESD的放电手法 ,以
3、及 ESD的防护对策等等很具有时代感及专业感的概念.而不仅仅只限于最初的最原始的静止的电荷. 二、 ESD 的设计预防A. ESD的预防从方法上来分为:疏导法与阻隔法 . 疏导法即将静电象洪水一样疏通其渠道 ,让其从另外途径顺畅通过而远离IC 等组件之脆弱地带;阻隔法即将静电路径的阻抗加大,以削弱静电对该路经组件之破坏影响. B. ESD 的预防又可分为 :原理设计预防与PCB L/O 预防, PE 从回路图电气上考虑 ESD 的防护; L/O 从 PCB 板的线路布局上考虑ESD 的防护 . 下面就 L/O 部分与 PE 部分做进一步的分析. L/O部分疏导法1.PCB 四周绕一圈 GND
4、线或电源线 ,线径均匀 ,宽度约为 40MIL, 即电源部分的铜箔,走线于所有线路的最外缘,以阻挡 ESD 侵入其它线路, 并且尽量加大 “ ” ,“ ” 电源线路的铜箔面积, 尤其是 GND,VCC 尽量先经过电池 ,然后经过电解电容,再经过 BY pass chip 电容,最后入 IC(对单面 carbon 板). 2.对于双面板 ,可于 PCB 两面均绕一圈FG,并隔一段距离打T/H 连接 ,此 FG 最后通过二颗 CHIP 电容分别与 VCC 和 GND 相连. 如图示 : 3. 双面板之 GND 要打 T/H 孔,则应在同一处打23 个,降低其阻抗 . 4.若 GND 与其它线路同在
5、某孔附近不能避开,则应在该处GND 线加防焊露铜 ,以吸引静电 . 5.CHIP CAP 位置有助于 ESD 防护的 CHIP CAP 尽可能靠近 IC(尤其对于复位IC 和 CPU).PCB 线路行径的顺序,对于ESD 的渗入路径,会造成影响如0.1uf 电容加于电源两端,主要是希望其对ESD 产生 BY PASS 作用,能直接引导至地线,使其不至影响LSI 之工作,故在PCB LAYOUT 时,我们会将BY PASS 电容尽量靠近IC,使静电先经过 BY PASS电容 ,而不是将 BY PASS 电容直接从本体里面走出到地 依图所示为:C3 OK NG 6.外部接口之线路 ,如 IRDA
6、口、 VR、JOG DIAL 、传输 JACK 等,其下方或附近不C3IC IC VCC FG C1 C2 GND 可有其它线路 ,且其金属外壳应与FG 连接 ;传输信号线 (RXD/TXD) 及 TOUCH PANEL 引入线除了良好的BY PASS 外,必要时可走内层 ,此多适用于 PDA 机型. 7.与组件相连接的线尽可能加强、补粗,以增强其导通性 . 8.IC 本体应与 GND 或 VCC(即 SUBSTRATE)相连 ,且该联机在 IC 外的部分要加粗 . 阻隔部分1.SOLAR 部分: ESD 主要是由 “ ” ,“ ” 端经由线路渗入LSI,若是在此线路上提高其阻抗,可使ESD
7、受阻,降低对LSI 之影响,一般是以加电阻或是走一段CARBON 线作为此类问题的改善对策2.线路方面:一般在LAYOUT 时,要注意检查基板上是否有线路过近的地方。如:安全距离是否做到、是否遵循了LAYOUT 准则,在铜箔面,静电侵入路径不多的情况下,我们可以用加电阻方式来改善,如726TDR 找到三条 KEY IN 信号线为 ESD 侵入途径时 ,分别在铜箔面于此三根在线串一段CARBON 线,以削弱 ESD 的影响 . 3.金属螺丝是 ESD 侵入内部的最好路径故线路与螺丝孔间亦须保持适当距离(一般螺丝孔 5mm 范围内不走线),以防止ESD 由螺丝孔跳入线路中,影响LSI 工作4.而在
8、 CARBON 面, CARBON 线宽在符合最小Key in 阻抗前提下可将其适量削细,来提高 CARBON 阻抗,以抑制ESD 的侵入5.其它如一般 SOLAR ONLY 及 DUAL POWER 机型,电源线路中包含二极管, LED等组件,尽可能置于LSI 之前,且距离越近越好6.线路尽可能远离板边和孔,尤其是露铜露CARBON 的线路 . PE 部分疏导部分 : 1 并接一个 0.1F CHIP CAP 于受干扰线路部份. 2 串接一个 COIL 于电源两端 ,防止电流扰动 ,电磁场产生的辐射 ,抑制突波 NOISE,但此价格较贵 ,一般情况下尽量避免. 3 电源回路部分尽量将电源与V
9、GG PAD 相连 ,中间不要加D1. 因为考虑到机械弹片的问题 ,有时不得不将D1 串接于电源PAD 与 VGG PIN 之间,此时有 ESD NG,则可在 D1 两端并接一个0.1UF CHIP 电容,让高频信号直接通过BATT 消耗掉.阻隔部分 : 1.当 SOLAR 处 ESD NG 时,可以串接一个100左右的电阻于电源PAD 与 VGG PIN 之间,此 100左右的电阻可以用CARBON 线取代, 或者封胶于 SOLAR 框处,或加 PC SHEET 来防护 .后两者可行性不强 . 2.当静电在 HMF 连接处有 NG 时,可于 HMF 背面贴上一层MYLAR TAPE , 如果
10、还不行时 ,则两面都加 . 3.当 DICE 静电防护能力不强时,首先可归结在回路改善方面,其次还可通过直接加锡箔纸而改善 ,其导通弹簧要置于ESD 侵入处与 BATT 之间,而非 ESD 侵入处与LSI 之间. 通常有金属铭板之MODEL, 其 ESD 更偏重于以电场方式对铭板涵盖下的所有线路产生影响(不是从某点入侵 ),故较佳方式是铺大片铜箔吸收.若空间不允许铺铜箔 ,则加锡箔通过弹簧与上铭板导通,使上下壳间等电位,从而消除电场 . 4.当螺丝处 ESD NG 时, 可以请机械将机器之下壳螺丝孔加园环以套住上壳之螺丝柱. 这样在打好螺丝后,螺丝之金属部分就不会露出来,以达到避开ESD之效果
11、 .参.工作中ESD预防实例收集: 客户金宝机型名ESD 不良现象ESD 不良原因分析对策实施CASIO D122 1 于铭板2.在打铭板时因静电枪接触铭板瞬间铭板 与水平耦合板间形成瞬时强电场,致使机器 ESD后功能失效 . 1.针对 CONNECTER 处加 C5 CHIP CAP BY PASS ESD;(疏导法) 2.针对打铭板处于 L/C 加锡箔纸与接地弹簧 , 使铭板与锡箔纸形成等位体,屏蔽铭板与锡 箔纸间电场 .(阻隔法 ) TI SR16E 1.L/C SCREW AIR DISCHARGE 10KV MEMORY LOSS 1.因 SCREW 离 PCB 铜箔与CARBON
12、太近, ESD 易侵入 ; 1.加 0.6T SPONGE 垫于 SCREW 处.(阻隔 法) 726TDR 1. 8KV(AIR DISCHARGE) 在 LCD 处 MEMORY 消失; 2. 15KV(AIR DISCHARGE)在螺丝处 机器死机 , 功能键 MRC,M+,M-,+,-,0,= 失效.1.由于 LCD 是外露的 ,机器上壳 LCD 处 GAP 较大,静电易通过 H.M.F 大量流入PCB 上 各线路 ,从 DICE 预防能较差的 PIN PORT流 入 DICE 内部,使 MEMORY LOSS; 2.KEY 面的“0“和“-“键的 CARBON 线与 SCREW孔很近
13、,且 KEY 键两端联机与 IC 出 PIN 间的阻抗较低 ,当 ESD从螺丝处侵入 后,容易从 KEY 面“0“,“=“ 键旁的 CARBON 走线直接传入 IC 内部,从而破坏 IC,使功能 KEY 失效. 1.LCD 的 H.M.F 面改贴对静电吸附性较好的 3M TAPE,并增加 PCB 与 MYLAR TAPE 间 距; (阻隔法) 2.将“0“,“-“ 等 PORT上之 KEY 面 CARBON 线改细以增加 KEY IN 阻抗. (阻隔法 ) 3.把 SCREW附近的 GROUND 走线绿漆刮 开,使电源线可以吸收一部分ESD 到 BATTERY 中(疏导法 ) . 4.将 SC
14、REW附近之 CARBON 走线改细 ,使 CARBON 线尽量远离螺丝 . (阻隔法) HJWY PA18 1. 4KV AIR DISCHARGE 打伸缩 笔 2. 2KV CONTACT DISCHARGE 打 SCREW 2. 于 L/C 加锡箔纸并通过SPONGE(外有金 属漆)于 FG 相接. PA18I 1. 4KV CONTACT DISCHARGE 打烫金 条 ON 状态下自动 RESET.1.SPONGE厚度不足 ,致使锡箔纸与 JOG-DIAL 未充分接触 ; 1.将原 SPONGE规格由 8X4X3 改为 8X4X3.3 对应;PA29I 1. 6KV AIR DISC
15、HARGE 于非金 属部份 RESET; 2. 2KV CONTACT DISCHARGE 于金属 部份 RESET. 1.RESET回路 BY PASS CHIP CAP C25距 DICE 本体距离过远 ,对噪声泸波效果不理 想. 1. 将 RESET回路 BY PASS CAP C25移至 PCB 上离 DICE 较近之预留 PAD C58 处. 对应 OK! (疏导法 ) PA68 1. Air DISCHARGE 部 分只能达到7KV;( 标 准: 8KV) 2.Contact DISCHARGE部分 只 能 达到 3KV. (标 准: 4KV)1.RESET 回路于 ESD 时,受
16、外界噪声干挠 , 引起机器 RESET动作; 2.电源部份回路在ESD 时,受外界噪声干扰 ; 3.K/B 部份抗静电能力较弱 ;1.于 Reset回路部分加一颗 220P的电容,保 护 Reset回路尽量不受外界噪声干扰. 2.于电源端部分 (在 C50(钽质电容 )的负端 )与 GND 之间并入一个 0.1UF 的 Chip 电容以减 少或保护电源端回路不受外界噪声干扰; 3.将 K/B 板由双层板改为四层板 .CANON DC06 1.+/-13KV 于 LCD,L/C 2.+/-13KV 于VR 处 AIR DISCHAEGE时 LCD 显 示全 黑,调节 VR 无作用 2/5 PCS. 1. 根据 CANON ESD 规范+/-13KV 机器自 动 RESET可判 GO; 2. LCD 显示全黑 ,调节 VR 无作用为 DISPLAY BOARD 上靠板边 IC1(RN5RY202)之 GND 与Vout端