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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
