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EMC/EMI/ESD设计

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手机开发过程中 预防ESD失效的方法

导读: 现代半导体器件的规模越来越大,工作电压越来越低,导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。

现代半导体器件的规模越来越大,工作电压越来越低,导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。目前手机的功能越来越强大,而电路板却越来越小,集成度越来远高,使得其ESD敏感越来越容易受到静电的损害。北方的天气比较干燥,容易产生静电击穿手机的电路,某些设计不好的手机就是这样突然坏的。在手机开发过程中,也经常碰到ESD引起的失效问题,比如ESD喇叭无声,LCD白屏,黑屏,屏闪,死机重启等,本文就简单介绍下手机常用的预防ESD失效的方法;

一、ESD静电放电有两种主要的破坏机制:

1)由ESD电流产生的热量导致设备的热失效;

2)由ESD感应出过高电压导致绝缘击穿。 两种破坏可能在一格设备中同时发生,例如,绝缘击穿可能激发大的电流,这又进一步导致热失效。

除容易造成电路损害外,静电放电也是极易对电子电路造成干扰。静电放电对于电路的干扰有二种方式。 一种是传导干扰,另一种是辐射干扰。

二、ESD可能引起的不良现象:

1.白屏;

2.关机

3.TW失灵

4.听筒无声

5.机器重启

6.屏闪,黑屏

7.喇叭无声

8.MIC无声

三、容易出现ESD失效的位置

1.听筒装饰件位置

2.喇叭

3.按键缝隙位置

4.闪光灯装饰件位置

5.后摄装饰件位置

6.耳机孔,USB孔位置

7.TW四周

8.马达开孔位置

9.卡托与壳体缝隙处

10.其他有金属或缝隙位置处

四、ESD失效的原因

1.外观有开孔,内部有敏感ESD器件

2.电子件,电子结构件,结构内置和外观五金件未接地

3.硬件电路未加ESD保护

4.导电接地材质导电性能差,接地不稳定

5.产品外观面经过表面处理后导电性下降,使得接的无效或不稳定

6.ESD到内部器件放电距离小,间隙大,同时内部有ESD敏感器件

7.器件本身抗ESD能力差

8.测试标准问题

五、防止ESD失效的方法

一个理想的壳体是密不透风的,静电也就无从而入,当然不会有静电问题了。但实际的壳体在配合处一定会有缝隙,而且许多还有金属的装饰片,所以一定存在ESD隐患。

如果将释放的静电看成是洪水的话,那么主要的解决方法与治水类似。可能很多项目处理ESD的方法不尽相同,但最终都可以归结为三条方案,“堵”--“疏”--“绝”

堵:用“堵”的方法,实际作用就是将静电隔离到整机之外,让静电进不来,这样ESD也影响不到壳体内部器件,尽量增加壳体的厚离,即增加外壳到电路板之间的距离,或者通过一些等效方法增加壳体气隙的距离,这样可以避免或者大大减少ESD的能量强度。通过结构的改进,可以增大外壳到内部电路之间气隙的距离,从而使ESD的能量大大减弱。根据经验,10kV的ESD在经过4.00mm至5.00mm的距离后能量一般衰减为零。

疏:用“疏”的方法,就是接地处理,实际就是将外部的静电引进来后,通过导电材料将静电直接导入主板的地线上,从而不会引起器件失效。具体可以用EMI油漆喷涂在壳体的内侧或者其它导电措施。EMI油漆是导电的,可以看成是一个金属的屏蔽层,这样可以将静电导在壳体上;再将壳体与PCB的地或者与PCB的地相连接的地有效果导通,将静电从地导走。其他金属装饰件的接地就是利用导电材料(如导电泡棉,导电布等)将装饰件直接与主板地层相通,静电不通过主板器件,从而解决ESD问题;

绝:“绝”的方法,是在前面两种“堵”和“疏”都无法实施或效果不明显的情况下才进行的,就是直接将绝缘膜贴到ESD静电能打到的器件表面,在器件表面绝缘,这样就不会打坏器件了;这种方案的问题就在于主板上器件都比较小,前期都没有预留贴绝缘膜的位置,还要能找出ESD打坏的器件;

总之,不管哪种方案,都要具体问题具体分析,几种方案同时考虑研究,找到最合适的方案才是最好的方案;通过不断的总结学习,ESD问题将不再是一个难题。

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