十一靜電放電的防護(hù)1PPT

ESD產(chǎn)生故障的模式絕大多數(shù)靜電放電危害都可以歸納為兩類：元件損壞：無論元件是否安裝在電路中，都有可能發(fā)生元件損壞。由于ESD可以造成半導(dǎo)體結(jié)的擊穿、完全燒毀或溶化。這種損害是永久性的而且很簡潔發(fā)覺，另一種略微的ESD損傷是使元件的功能漸漸丟失。遭遇到ESD影響時(shí)，電路只是部分受損，但照舊可以運(yùn)行。但是，一旦遭遇供電過壓、高溫、非正常操作等狀況，部分受損的元件就可能永久地失效。操作性能損傷：由干脆或間接的能量注入引起。ESD干脆放電發(fā)生在ESD電流干脆經(jīng)過電源、接地、輸入或者輸出端口進(jìn)入電路的情形。當(dāng)ESD電流足夠大時(shí)，電路會(huì)重新動(dòng)作，從而引起操作性能錯(cuò)誤，甚至永久性的損壞。對于邏輯電路，可能發(fā)生狀態(tài)變更，引起程序鎖定和內(nèi)存混亂。干脆放電是指干脆對待EUT進(jìn)行得放電。間接放電是由于電磁輻射發(fā)生的對一個(gè)鄰近的金屬表面的放電，是輻射場耦合到電路中的情形。ESD影響PCB的四種基本方式：ESD電流干脆流過脆弱的電路引起騷擾或損壞PCB。這是由于放電電流干脆進(jìn)入元件管腳引起了元件的永久性破壞。這種狀況在觸摸PCB或數(shù)字元件時(shí)可能會(huì)發(fā)生。圖由ESD引起的故障方式ESD電流流過地回路引起損壞或騷擾。這種狀況常出現(xiàn)在底板和電路地干脆連接的系統(tǒng)中。大多數(shù)電路設(shè)計(jì)者都假設(shè)全部的電路地到機(jī)架地之間具有了低阻抗路徑。一旦ESD進(jìn)入電路地，在PCB上的任何位置都可能會(huì)出現(xiàn)問題。圖由ESD引起的故障方式電磁場耦合引起的擾動(dòng)（間接放電）。此時(shí)，一般不損壞元件，當(dāng)然也可能發(fā)生高阻抗元件的損壞。損毀很少只是因?yàn)镋SD能量干脆耦合進(jìn)入敏感電路而發(fā)生。圖由ESD引起的故障方式放電前的（靜電）電場引起的騷擾。這種危害不像其他方式那樣普遍，一般發(fā)生在特殊敏感的、高阻抗的電路中。放電前（靜電）電場是一個(gè)物體失去電子（結(jié)果產(chǎn)生正電荷），并把電子積累在另一個(gè)物體上（結(jié)果產(chǎn)生負(fù)電荷）。對于導(dǎo)體，電荷重組幾乎立刻完成，然而，在絕緣體上電荷照舊能保持分別的狀態(tài)。在絕緣體上須要比較長的時(shí)間才能出現(xiàn)有效的電荷重組并且因而產(chǎn)生電壓。假如該電壓足夠大，就會(huì)經(jīng)空氣或絕緣物質(zhì)快速擊穿，產(chǎn)生常見的ESD電弧或火花。靜電防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)單層和雙層PCB對于單層和雙層PCB，接地阻抗相當(dāng)高，接地反彈便成為主要因素。此時(shí)，對地接濾波電容器作用不大。假如沒有轉(zhuǎn)移ESD電流的良好的接地平面或者零電位參考平面，那么每一條信號線都不行避開地具有高阻抗串聯(lián)元件。因?yàn)殡娙萜髦皇寝D(zhuǎn)移電流到接地電路，所以此時(shí)加濾波電容也不能解決問題。須要的是使大電流不流入接地系統(tǒng)。圖ESD在單層和雙層PCB上引起的接地反彈減小ESD危害的一種方法是緊鄰著PCB設(shè)置一個(gè)外部的或幫助的接地平面。這樣的地平面可以是一種廉價(jià)的鋁箔背貼聚酯膜的薄片或者類似的材料。當(dāng)?shù)妥杩沟剡B接到幫助平面時(shí)，可以明顯地視察到性能的改善圖ESD在單層和雙層PCB上引起的接地反彈另一個(gè)方面是限制單層和雙層PCB上的環(huán)路面積圖環(huán)路區(qū)域：單層和雙層PCB減小單層和雙層PCB上的環(huán)路面積與電磁干擾特性和抗擾性兩者都有關(guān)圖單層和雙層PCB減小環(huán)路面積的實(shí)現(xiàn)技術(shù)多層印制板靜電防護(hù)設(shè)計(jì)中在PCB上可實(shí)行的高壓脈沖抑制技術(shù)包括三部分：元件級的、電路布線和系統(tǒng)級的元件級：防止ESD耦合到對干擾敏感的電路去。濾波和瞬變抑制元件如下：（1）火花間隙：是在銅微帶線層里尖端相互對準(zhǔn)的三角銅片構(gòu)成。圖火花間隙結(jié)構(gòu)（2）高壓電容器：防護(hù)ESD，須要接受圓碟片形的陶瓷高壓電容器將放電能量分流道機(jī)架地上。這些電容器的額定電壓最小要有1500V。這些電容器必需放置在緊靠I/O連接器的位置并接受感抗盡可能小的引線連接。對于電氣快速瞬變，電容器額定電壓為50～100V通常已經(jīng)足夠，這是由于它們不能響應(yīng)快速輸入變更，而瞬變過程特殊短暫，電壓建立特殊慢，所以電容器不會(huì)被擊穿。（3）雪崩二極管：是特地為抑制瞬間電壓設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體器件。其優(yōu)點(diǎn)是具有穩(wěn)定的快速的雪崩或觸發(fā)時(shí)間常數(shù)，同時(shí)，二極管開啟后具有穩(wěn)定的箝位電壓。這些二極管的響應(yīng)應(yīng)當(dāng)足夠快以便對ESD快速地反應(yīng)并能在短時(shí)間內(nèi)消耗大量能量。（4）LC濾波器：是電感器和電容器的聯(lián)合體。這些元件阻擋高頻ESD能量進(jìn)入系統(tǒng)。這個(gè)電路組合的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以防止輻射電磁干擾放射到外部互連電纜去。（5）對ESD不敏感元件。（6）電源和地之間的高自諧振頻率的旁路電容：這些旁路電容必需具有盡可能低的等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻。對于低頻高脈沖狀況，在電源和地平面間運(yùn)用多個(gè)旁路電容能削減環(huán)路面積。對于高頻ESD,由于電容器的內(nèi)部引線和元件與接地縫綴連接的互連線條的電感，標(biāo)準(zhǔn)電容的電介質(zhì)的作用減弱。另外，可以運(yùn)用串聯(lián)電阻疼惜CMOS電路。（7）鐵氧體材料、磁珠和濾波器：這些器件能極好地衰減ESD電流，此外，還能增加對輻射放射的抑制。電路布放運(yùn)用多層印制板：有穩(wěn)定的接地層。必需濾波的電路和導(dǎo)線。保證多層PCB和互連接器間的低接地阻抗連續(xù)。削減環(huán)路面積。掌控電源和地間的緊耦合。在PCB的頂層和底層填充盡可能多的地電位銅板。在ESD敏感元件和其他功能區(qū)之間加護(hù)溝和隔離。接受多層PCB時(shí)，要確保地平面，PCB內(nèi)部的，包圍了每個(gè)電鍍通孔。的確將瞬態(tài)疼惜器件連接到機(jī)架地而不是連接到電路地或系統(tǒng)地。盡量減小布線長度。使信號線盡可能地靠近接地線、地平面和電路。圖靠近地布放線條系統(tǒng)級防護(hù)對ESD輻射騷擾敏感的元件和電路進(jìn)行完全屏蔽內(nèi)部電纜布線要避開縫隙和開口處接受如下干擾抑制器疼惜全部的I/O電纜入口：電阻器、RC網(wǎng)絡(luò)、LC濾波器、接地電容器、磁珠、二極管、雪崩二極管，或者類似的元件。使全部的機(jī)架地的連接為低阻抗。在設(shè)置了操作者用的觸摸鍵時(shí)，要將膜片的導(dǎo)電層凹進(jìn)去，以避開對數(shù)字電路干脆放電將導(dǎo)電膜片層干脆端接到外殼屏蔽體上并且環(huán)繞全部的周界，甚至在運(yùn)用相對低的導(dǎo)電材料，也要如此處理接受金屬外殼的連接器避開尾線效應(yīng)疼惜邊帶的實(shí)施為了防止ESD經(jīng)輻射或傳導(dǎo)耦合干脆對元件產(chǎn)生的影響，而不是經(jīng)外部I/O電纜和連接器間接產(chǎn)生的影響，可以在整個(gè)PCB的四周，包括元件層（頂層）和電路層（底層），設(shè)置一個(gè)3.2mm疼惜邊帶。疼惜邊帶到元件或線條最小要有0.50cm的距離。這樣的間距確保在疼惜邊帶和電路間電壓擊穿時(shí)，兩者之間不會(huì)發(fā)生ESD電流電弧放電。圖ESD疼惜邊帶的實(shí)施要不要把疼惜邊帶與地平面連接？是否須要地平面？疼惜邊帶到地平面連接。假如PCB是安裝在一個(gè)金屬機(jī)殼里并接受多點(diǎn)接地連接到金屬機(jī)架上，疼惜邊帶就要連接到地平面上。金屬機(jī)架還必需連接到三線地上，它通常被稱為疼惜地。在PCB和機(jī)架之間的地必需以低阻抗的方式牢靠地搭接。疼惜邊帶與地平面不連接。假如疼惜邊帶與地平面連接，地平面產(chǎn)生高能量的地反彈，能量無處釋放而導(dǎo)致