王軼 帥樹(shù)新

摘要：隨著我國(guó)通信產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，電子通信設(shè)備獲得了廣闊的市場(chǎng)，電子通信設(shè)備在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用過(guò)程中發(fā)生的靜電干擾導(dǎo)致產(chǎn)品正常運(yùn)行，對(duì)電子元器件的損壞是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。隨著科技的不斷進(jìn)步，電信產(chǎn)品的防靜電設(shè)計(jì)變得越來(lái)越重要。本文主要分析ESD引起的危害和保護(hù)設(shè)計(jì)缺陷，并提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：ESD電子通訊產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法

一、ESD產(chǎn)生的危害

在一些電子電器設(shè)備的正常使用中，產(chǎn)生的大量靜電對(duì)于電子設(shè)備的正常使用性能有著十分嚴(yán)重的不良影響，主要表現(xiàn)：

1.使得電子設(shè)備中的元件失效

在這些器件的正常使用工作過(guò)程中，如果由一些帶電荷的物體電路通過(guò)，就可能會(huì)直接形成一些放電物體通路或者說(shuō)在電氣電子產(chǎn)品的一些器件中本身就可能帶有一些放電物體通路，在這些器件中就不僅會(huì)直接產(chǎn)生大量靜電而且會(huì)使得整個(gè)器件的正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)效率受到很大影響。在器件造成的物理影響中通常有突發(fā)性的完全快速失效和緩慢快速失效兩種不同的表現(xiàn)狀態(tài)，其中突發(fā)性的完全快速失效一般是在泛指一個(gè)器件在正常使用處理過(guò)程中，芯片電路受到較大損壞或在電電路參數(shù)的值受到較大影響時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，同時(shí)也可能會(huì)直接失去正常規(guī)定的器件使用處理功能，其外在的影響表現(xiàn)是因?yàn)橐粋€(gè)元件的芯片開(kāi)路或器件短路，顯示的損壞電電路參數(shù)也會(huì)產(chǎn)生較大漂移。在我們使用的軟件過(guò)程中這種特殊情況可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤概率大約為百分之十。緩慢系統(tǒng)失效通常為具有潛在性的，主要原因是由于電子器件在正常使用的整個(gè)過(guò)程中都會(huì)受到外部靜電場(chǎng)的影響從而產(chǎn)生輕微的裂化損傷，使用性能漸漸出現(xiàn)劣化，參數(shù)值及指標(biāo)性能出現(xiàn)明顯下降，為影響電子電器設(shè)備的正常使用安全買(mǎi)下重大隱患，隨著人們使用器件時(shí)間的不斷加長(zhǎng)，裂化損壞程度逐漸出現(xiàn)加重，最終可能導(dǎo)致系統(tǒng)緩慢失效，其最終發(fā)生的死亡概率大約為百分之九十。

2.使的信息出現(xiàn)錯(cuò)誤

在邏輯電路中會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作的原因?qū)嶒?yàn)結(jié)果證明：這種靜電干擾能夠?qū)﹄娮釉O(shè)備的正常使用過(guò)程產(chǎn)生放電干擾，在正常使用中對(duì)某一種電子無(wú)線通訊設(shè)備信號(hào)進(jìn)行一種靜電干擾接觸時(shí)的放電干擾設(shè)置，能夠在對(duì)某電子通訊設(shè)備使用中的靜電檢測(cè)中得到一種數(shù)值較大的靜電干擾開(kāi)關(guān)脈沖，干擾開(kāi)關(guān)脈沖的正確存在從而能夠直接使得訊號(hào)信息傳輸出現(xiàn)自動(dòng)錯(cuò)誤，邏輯電路能夠產(chǎn)生自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，從而能夠使得電子產(chǎn)品在正常使用中的過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重故障。靜電電路能夠同時(shí)產(chǎn)生較大的敏感電磁脈沖敏感干擾，如果敏感電磁脈沖和敏感干擾電路不能產(chǎn)生相互連接，也可能會(huì)因此使得電子信息傳輸受到較大影響，產(chǎn)生錯(cuò)誤，電子產(chǎn)品就可能會(huì)因此出現(xiàn)嚴(yán)重故障。

3.高壓靜電容易吸附塵埃顆粒

在一些電子器件通訊設(shè)備的日常使用處理過(guò)程中如果直接產(chǎn)生的空氣靜電主要為空氣高壓下的靜電，容易直接吸附存在空氣環(huán)境中的金屬塵埃和化學(xué)顆粒塵等物質(zhì)，對(duì)應(yīng)的PCB板和其中的電子芯片也會(huì)造成空氣污染，降低其內(nèi)部絕緣層的電阻，使得一個(gè)整體的通訊系統(tǒng)電子器件的正常工作效率受到較大影響，日積月累就可能會(huì)直接造成系統(tǒng)器件性能產(chǎn)生較嚴(yán)重的性能故障。

二、電子通訊產(chǎn)品的ESD防護(hù)設(shè)計(jì)

ESD與電子電路的連接方式主要有兩種：一是直接傳輸，二是電容耦合，即電場(chǎng)耦合，最后是電感耦合，即磁場(chǎng)耦合。在設(shè)備中，我們使用相應(yīng)的保護(hù)方法來(lái)制定，我們需要重點(diǎn)關(guān)注三種不同的耦合方法并概括為：對(duì)產(chǎn)生的靜電的有效屏蔽，對(duì)產(chǎn)生的電磁波和干擾的過(guò)濾和隔離設(shè)置，以及在無(wú)線電的情況下，如何將其中存在的波接地。可用于放電，重疊線路，并有效控制生成的瞬時(shí)狀態(tài)。

首先是PCB 的 ESD防護(hù)設(shè)計(jì)，其中包括：

1. 在PCB中，要有效控制引線長(zhǎng)度，盡量減少長(zhǎng)度，特別是敏感信號(hào)線和電源信號(hào)線要盡量短。

2. 設(shè)計(jì)應(yīng)盡量保持小面積，因?yàn)?PCB 上的電路對(duì)瞬態(tài)靜電電流形成的磁場(chǎng)更敏感。環(huán)路區(qū)域主要包括電源與地之間的環(huán)路和信號(hào)與地之間的環(huán)路。

3. 如果這些元器件在實(shí)際使用的生產(chǎn)過(guò)程中不需要直接安裝在印制板中，其其它的外表所要安裝的只有一個(gè)金屬外殼，一定首先要將其在金屬外殼內(nèi)部進(jìn)行自動(dòng)接地按鈕設(shè)置，如：自動(dòng)復(fù)位接地按鈕、晶振等元器件。

4. 如果外置板是雙層板，在使用中，電源線和地線要盡量靠近地線，以保證使用安全。對(duì)于DIP封裝的集成電路，要保證它們之間均勻分布布線和接地工藝引腳。

5. 必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)撵o電屏蔽設(shè)置。對(duì)干擾源、高頻電路、對(duì)設(shè)備使用過(guò)程中產(chǎn)生的靜電反應(yīng)比較敏感的電路都需要屏蔽，可以采用部分或全屏蔽進(jìn)行屏蔽，在屏蔽過(guò)程中保證屏蔽的完美，同時(shí)也具有良好的接地功能。屏蔽效能應(yīng)使用屏蔽效能來(lái)衡量。

6. 試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果充分驗(yàn)證表明：在各種靜電干擾產(chǎn)生和充放電的工作過(guò)程中對(duì)其形成的靜電干擾信號(hào)脈沖函數(shù)能夠按照靜電產(chǎn)生的干擾指數(shù)濾波規(guī)律實(shí)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)制，其在運(yùn)行的過(guò)程中含有大量的高頻分量。針對(duì)這種復(fù)雜情況，應(yīng)考慮使用高頻濾波器對(duì)由于電源和線路信號(hào)的高頻接收端和線路信號(hào)進(jìn)行高頻濾波消除設(shè)置，同時(shí)也可使用高頻耦合電容器對(duì)由于電源和信號(hào)地面之間振動(dòng)產(chǎn)生的高頻耦合振動(dòng)狀況信號(hào)進(jìn)行濾波消除。

三、防靜電防護(hù)設(shè)計(jì)

總結(jié)以往實(shí)驗(yàn)中接地設(shè)計(jì)的有效措施包括：

1.當(dāng)產(chǎn)生靜電時(shí)，電路中流動(dòng)的電流很大。操作面板在使用時(shí)必須在容易觸及的部位安裝絕緣體或薄膜開(kāi)關(guān)面板。對(duì)于需要使用金屬的零件，必須在金屬的外面加一層絕緣層，起到絕緣的作用，安裝時(shí)必須與內(nèi)部電路保持一定的距離。

2、應(yīng)在靜電電流流動(dòng)的地方設(shè)置放電通道，以確保有效的電流傳輸。 設(shè)置時(shí)，金屬外殼需要外接插件，但金屬外殼與信號(hào)線的距離在部分比較近，金屬外殼產(chǎn)生的靜電極有可能被連接。通過(guò)信號(hào)線的內(nèi)部電路。因此，在控制干擾信號(hào)時(shí)，可以采用對(duì)地放電的方式將內(nèi)部靜電耗散到電容較大的外部設(shè)備上。

結(jié)束語(yǔ)

電子系統(tǒng)具有明顯的復(fù)雜性，因此在保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須充分考慮系統(tǒng)的情況，根據(jù)敏感類(lèi)型和保護(hù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。它可以確保ESD保護(hù)并提高產(chǎn)品的性能有效性。

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