電子通信產(chǎn)品的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)研究

引言

ESD(Eleetro-Staticdischarge)實(shí)質(zhì)是靜電釋放的意思，靜電釋放是將電子通信產(chǎn)品中的電荷進(jìn)行快速綜合的一種現(xiàn)象，靜電釋放的電能是由靜電源提供的，當(dāng)靜電源提供的電能流入電子元件得到感應(yīng)后進(jìn)行快速放電的一種現(xiàn)象。而造電子通信產(chǎn)品中設(shè)計(jì)ESD防護(hù)是為了防止靜電電能在電子組件中積累而引起電擊、爆炸、火災(zāi)等事故發(fā)生。在電子通信產(chǎn)品中進(jìn)行ESD防護(hù)主要是抑制電子產(chǎn)品中靜電的產(chǎn)生、對(duì)產(chǎn)生的靜電進(jìn)行綜合或者是加快電子產(chǎn)品中靜電的泄漏。電子通信產(chǎn)品在與人體接觸的過程中很容易產(chǎn)生靜電。而電子通訊產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)良和低劣會(huì)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的合格率產(chǎn)生很大的影響，還會(huì)影響到經(jīng)銷商和產(chǎn)品使用者、這些問題的出現(xiàn)將會(huì)直接影響到電子通信產(chǎn)品的市場發(fā)展。據(jù)相關(guān)報(bào)道指出在電子通信產(chǎn)品中由于靜電釋放而造成電子通信產(chǎn)品組件損壞展電子器件損害總量的60%，因此，在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品時(shí)一定要加強(qiáng)ESD的防護(hù)設(shè)計(jì)。

1ESD對(duì)電子通信的危害

ESD造成電子元件的損壞。在靜電釋放的過程中由于電流的產(chǎn)生，使其周圍的電磁場發(fā)生改變，這種磁場變動(dòng)會(huì)改變電子元件接收的信號(hào)，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤，同時(shí)還會(huì)影響到電子元件內(nèi)部的數(shù)字邏輯電路，最終在操作電子產(chǎn)品時(shí)會(huì)使產(chǎn)品出現(xiàn)錯(cuò)誤和死機(jī)等現(xiàn)象。換句話說就是由于靜電放電而造成了電子元件出現(xiàn)短路或是開路現(xiàn)象，從而阻礙電子元件的正常運(yùn)行，降低電子元件的工作能力。若是電子通信產(chǎn)品中的帶點(diǎn)體沒有較高的靜電位，則電子產(chǎn)品中不能夠充分的進(jìn)行靜電放電，由此造成靜電的積累而損傷電子元件，造成電子元件功能失效。通常情況下，當(dāng)電子通信產(chǎn)品的電子器件受到輕度損傷時(shí)，在對(duì)其檢測(cè)時(shí)很難檢測(cè)出輕度的損傷。若是電子元件受到靜電放電的次數(shù)較多時(shí)，累積的損傷也會(huì)導(dǎo)致電子元件的失效，而這種失效原因，很難預(yù)測(cè)到，因此造成的損失業(yè)比較大。

ESD會(huì)引發(fā)邏輯電路發(fā)送錯(cuò)誤信息和動(dòng)作。從相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中可以得出，靜電釋放是一種脈沖干擾，當(dāng)靜電釋放現(xiàn)象在電子通訊設(shè)備中發(fā)生時(shí)，我們?cè)趯?duì)電子設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)能夠在電子通信設(shè)備內(nèi)部不同的位置測(cè)量出達(dá)幾十幅的干擾脈沖，由于這些靜電釋放產(chǎn)生的干擾冒充引起電子通信設(shè)備內(nèi)部信息的錯(cuò)誤和邏輯電路的翻轉(zhuǎn)。此外，在靜電釋放時(shí)還可能產(chǎn)生不同數(shù)值的電磁脈沖干擾，這些干擾脈沖若是與電子通信產(chǎn)品中的敏感電路進(jìn)行藕合時(shí)，就會(huì)引發(fā)電子設(shè)備內(nèi)部發(fā)送出錯(cuò)誤的信息，導(dǎo)致電子產(chǎn)品出現(xiàn)故障。

高壓靜電對(duì)空氣中的塵埃顆粒有吸附作用。當(dāng)電子通信產(chǎn)品中發(fā)生井下現(xiàn)象時(shí)，這種靜電會(huì)吸附空氣中的塵埃顆粒,而這些塵埃顆粒顆粒會(huì)對(duì)電子通訊設(shè)備中的電子元件造成一定的污染，電子元件由于這些塵埃顆粒的吸附而使其絕緣電阻能力減弱，進(jìn)而嚴(yán)重影響到設(shè)備元件的工作效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備元件的損壞使其失去去工作能力，造成電子元件的失效。

2電子通信產(chǎn)品ESD防護(hù)設(shè)計(jì)中的缺陷

目前的電子通信產(chǎn)品ESD防護(hù)設(shè)計(jì)中都存在有一定的缺陷，總體來看ESD防護(hù)設(shè)計(jì)中的缺陷主要提現(xiàn)費(fèi)在兩個(gè)方面,其一是不能夠正確的區(qū)分電器應(yīng)力(EOS)和ESD；其二是對(duì)系統(tǒng)類型的識(shí)別。

2.1EOS和ESD的區(qū)別

實(shí)際上，ESD屬于EOS的一種特殊情況，在對(duì)電子通信產(chǎn)品的ESD防護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，通常不能夠正確的區(qū)分EOS和ESD的性能指標(biāo)，因此在對(duì)ESD進(jìn)行裝置時(shí)常常會(huì)錯(cuò)用EOS

的防護(hù)要求，這樣的靜電防護(hù)裝置會(huì)影響到ESD的防護(hù)效果。

2.2系統(tǒng)類型識(shí)別

在確定電子通信產(chǎn)品的系統(tǒng)ESD防護(hù)方案時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備起著決定性作用。在電子通訊設(shè)備中由不同的系統(tǒng)類型，不同類型的通訊設(shè)備采用的靜電防護(hù)措施也就不同。而目前的電子通信設(shè)備中關(guān)于ESD防護(hù)方案的設(shè)計(jì)忽略了系統(tǒng)類型的識(shí)別和選用，這樣的操作是不合理的。ESD根據(jù)其敏感類型可分為能量敏感和電壓敏感兩種類型。若是電子通信產(chǎn)品的系統(tǒng)對(duì)于電壓比較敏感，此時(shí)需要認(rèn)真的對(duì)ESD進(jìn)行防護(hù)，可以通過在系統(tǒng)特定操作位置上增設(shè)一些特殊材料來加強(qiáng)系統(tǒng)的防護(hù)能力。當(dāng)電子通信產(chǎn)品的系統(tǒng)對(duì)能量比較敏感時(shí)，相對(duì)于電壓銘感其防護(hù)要求不高。在實(shí)際的應(yīng)用中，雖然電壓器件的使用率較低，在未進(jìn)行系統(tǒng)類型識(shí)別的情況下，竟可能采用電壓敏感防護(hù)措施，以保證ESD防護(hù)的完備性。

3電子通信產(chǎn)品ESD防護(hù)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)和設(shè)計(jì)方法

在電子通信產(chǎn)品ESD的產(chǎn)生是不可避免的，且ESD的產(chǎn)生會(huì)給電子通信產(chǎn)品和人們帶來一定的影響，因此在設(shè)計(jì)生產(chǎn)電子通信產(chǎn)品是需要加強(qiáng)對(duì)ESD的防護(hù)設(shè)計(jì)。根據(jù)上文中講到的ESD危害和設(shè)計(jì)中的缺陷，在設(shè)計(jì)時(shí)需要采用以下設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng)。

3.1設(shè)計(jì)方法

首先是確定系統(tǒng)的防護(hù)等級(jí)。在電壓敏感系統(tǒng)的裝置中，如果其裝置都采用ESD防護(hù)，仍會(huì)存在一定的不確定性，則其防護(hù)措施的有效性還需要工程人員對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，但是采用其他的防護(hù)措施會(huì)地ESD產(chǎn)生的損害更大；其次是有效數(shù)據(jù)的獲取。在實(shí)際的操作中，若將通訊設(shè)備的ESD防護(hù)措施與系統(tǒng)的HMB分類聯(lián)系到一起是一件十分困難的事，因?yàn)檫@些裝置的分類是在HMB測(cè)試的情況下進(jìn)行的，而欠缺對(duì)工程設(shè)備中其他破壞源影響的考慮。為了增加ESD的有效防護(hù),將會(huì)有更多的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析方法被應(yīng)用，因此，關(guān)于ESD裝置的數(shù)據(jù)將會(huì)更加明確。第三是監(jiān)控裝置的設(shè)計(jì)。在電子通信產(chǎn)品中設(shè)置監(jiān)控裝置是為了增加設(shè)備系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)控裝置主要用來監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中接地線的完整情況和工作面的接地情況等。

3.2注意事項(xiàng)

對(duì)電子通信產(chǎn)品中ESD防護(hù)方案的等級(jí)進(jìn)行確定

通常在ESD防護(hù)中包含有兩個(gè)等級(jí)，分別是基本防護(hù)和全面防護(hù)。基本防護(hù)的內(nèi)容主要是確定傳導(dǎo)性工作面和工作人員的腕帶是否接地；全面防護(hù)需要在基本防護(hù)的基礎(chǔ)上在額外添加防護(hù)措施。在電子通信產(chǎn)品中在設(shè)計(jì)ESD防護(hù)方案時(shí),首先要做得基礎(chǔ)性工作就是系統(tǒng)等級(jí)的確定。只有對(duì)系統(tǒng)的ESD防護(hù)等級(jí)確定后才能針對(duì)其等級(jí)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的防護(hù)方案。

ESD的管理方法

針對(duì)ESD方案的有效性需要相關(guān)管理人員對(duì)ESD裝置的實(shí)施狀況和相應(yīng)的報(bào)告進(jìn)行分析，并有效的整合分析報(bào)告,之后對(duì)ESD防護(hù)方案進(jìn)行修改，以加強(qiáng)ESD的防護(hù)效果。

設(shè)計(jì)ESD防護(hù)方案

設(shè)計(jì)ESD防護(hù)方案要按照相關(guān)企業(yè)的性能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定。

要有針對(duì)性地進(jìn)行ESD防護(hù)

在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮到ESD的防護(hù)問題，避免由于ESD防護(hù)對(duì)后期的研發(fā)工作產(chǎn)生影響，而延長后期的研發(fā)工作，增加研發(fā)成本。另外，若是先確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì),再考慮產(chǎn)品的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)，此時(shí)由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及定性,在進(jìn)行修改時(shí)也只是某些部位的改動(dòng)，這樣會(huì)對(duì)ESD的防護(hù)功能產(chǎn)生影響，所以在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮ESD防護(hù)問題。

4結(jié)語

針對(duì)電子產(chǎn)品系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性，因此在進(jìn)行ESD防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)不可能采用統(tǒng)一的防護(hù)方案。在制定ESD防護(hù)設(shè)計(jì)方案時(shí)一定也結(jié)合產(chǎn)品系統(tǒng)的實(shí)際情況，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行全方位的ESD防護(hù)措施，以保證產(chǎn)品ESD防護(hù)的有效性。

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