手機ESD控制及其補救措施

  手機在整個(gè)生命周期內都處在一個(gè)充滿(mǎn)靜電的環(huán)境之中，如果抗靜電釋放(ESD)設計不好，則可能導致手機在使用過(guò)程中發(fā)生鎖死、復位、數據丟失和不可靠等現象。ESD破壞大多數明顯的影響是器件失效，處于靜電釋放危險中的電子器件可能完全不受影響，或產(chǎn)生了損傷但并不能立即被察覺(jué)，但是由于中間階層品質(zhì)降低，其預期壽命可能降低，這就是一個(gè)潛在的設備操作故障。

ESD控制技術(shù)

  防止ESD損壞的一個(gè)辦法是在器件、電路包裝和系統里設計抗ESD的專(zhuān)門(mén)保護結構，另一個(gè)方法是防止靜電電荷積累，從而避免ESD的發(fā)生。

1. ESD控制的基本原則： 
       a 認識到所有的電子組件和裝配件都對于ESD破壞敏感； 
       b 在沒(méi)有適當接地情況下避免觸摸敏感組件和裝配件； 
       c 除非在一個(gè)靜電**環(huán)境中，應該避免運輸、儲藏和搬運靜電敏感組件和裝配件。

2. 設計保護 
   保護微電子電路組件的主要有效手段是在器件制造時(shí)建立保護回路。設計保護回路要在三個(gè)要素之間綜合考慮─器件的主要功能、器件制造制約(例如屏蔽水平和材料特性)和器件的位置(ESD控制)。保護電路對于ESD瞬間的反應必須比被保護的器件迅速。雖然典型的器件保護可以通過(guò)設計回路獲得，然而沒(méi)有器件制造商能夠完全消除ESD破壞問(wèn)題，因此，還需要附加的保護措施。

3. PCB抗靜電設計原則： 
a PCB接地面積越大越好。

b 走線(xiàn)越短越好。
c 減少回路面積(面積越大，所包含的場(chǎng)流量越大，其感應電流越大)。 

d 電源與地之間接電容。 
e 器件與靜電源隔離。 
f 電源、地布局在板中間比在四周好。 
g 存在多組電源和地時(shí)，以格子方式連接。 
h 信號線(xiàn)越靠近地線(xiàn)越好。 
i 太長(cháng)的信號線(xiàn)或電源線(xiàn)必須與地線(xiàn)交錯布置。 
j 在電源和地之間放置高頻旁路電容。
k PCB的接地線(xiàn)需要低阻抗且要有良好的隔離。 
l 所有的組件越近越好。 
m 同一特性器件越近越好。 
n 電源與地越接近越好。 
 

4. PCB上外露金屬的設計： 
a 外露金屬容易被ESD擊中，因此金屬本體及延伸至PC板內部線(xiàn)路周?chē)仨毟綦x2mm以上間隙。 
b 加上**放電，吸收靜電(GND銅箔越寬越好，并直接回主地)。 
c 多層板的內層同樣需要隔離。 
d 整面的防護：加上金屬接地面。

5. 減少場(chǎng)耦合的方法 
a 在源端使用濾波器衰減信號 
b 在接收端使用濾波器衰減信號 
c 增加距離以減少耦合 
d 降低源端和接收端的天線(xiàn)效應 
e 在傳輸與接收端之間使用隔離方式 
f 增加傳輸與接收天線(xiàn)的阻抗以降低磁場(chǎng)耦合 
g 使用均勻、低阻抗參考板使信號一直保持在共模狀態(tài)

6. PCB板邊緣和螺絲孔的設計： 
a A處為機構設計加長(cháng)靜電路徑，防止靜電進(jìn)入。 
b B處在板邊緣設計一條銅箔，直接連回主地，不可連接其它回路，并適度露銅或取消阻焊，以吸收靜電。 
c C處螺孔設計原理同B。 
d D機構加上防護片，防止靜電進(jìn)入。

7. 外殼設計準則 
a 外殼的金屬部份需接機殼地 (若無(wú)法接機殼地時(shí)須距離2cm以上) 

b 至少需要與電子器件或電路走線(xiàn)距離2.2mm以上  
c 要有足夠空間，以避免阻礙PCB設計 
d 所有相連接之金屬材料其EMF差要小于0.75V 
e 所有設計須有另加隔離片的空間 
f 所有孔洞或縫隙不能大于2cm 
g 使用多個(gè)小孔取代一個(gè)大孔 
h 不可在接機殼地或靜電敏感組件附近挖孔 
i 連接帶需短而寬

ESD糾錯方法及補救措施

由于ESD控制的復雜性，即使經(jīng)驗非常豐富的工程師也難做到萬(wàn)無(wú)一失，對進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節才發(fā)現ESD問(wèn)題的產(chǎn)品能夠準確及時(shí)補救十分重要。

1、 糾錯的原則及步驟

樣機ESD通不過(guò)是個(gè)讓工程師頭疼的問(wèn)題，可以根據下面的步驟來(lái)發(fā)現并分析產(chǎn)生的問(wèn)題及原因。 
    a. 仔細觀(guān)察實(shí)驗現象。注意電弧的放電強度及放電方向，讓ESD放電槍(GUN)從不同方向靠近放電點(diǎn)，觀(guān)察現象有何不同，分析靜電是如何進(jìn)入機身。 
    b. 逐漸增加或減少放電電壓，觀(guān)察手機是在哪個(gè)電壓區間發(fā)生失效。例如，在做空氣放電測試時(shí)，如果8KV不能通過(guò)，向下打6KV、4KV；如果8KV通過(guò)，則向上打10KV、12KV、15KV觀(guān)察實(shí)驗現象。 
    c. 畫(huà)圖及列表，詳細記錄實(shí)驗現象。畫(huà)出手機正面，反面及側面示意圖，準確標注放電點(diǎn)，必要處以彩色筆標出電弧方向。列表詳細記錄每一放電點(diǎn)的實(shí)驗現象。如某點(diǎn)在某一正負電壓值放電次數、失效次數及每次失效現象，是關(guān)機、復位還是LCD顯示不正常，都詳細記錄以便參考。 
    d. 一臺樣機的現象總是帶有隨機性，需要對幾臺樣機進(jìn)行同樣的測試，找出失效的共性現象，以便準確判斷失效原因。 
    e. 根據實(shí)驗現象進(jìn)行分析，判斷失效原因。由于ESD 的失效原因是多種多樣的，所以由一個(gè)現象可能分析出幾種不同的原因，其中的某一個(gè)或幾個(gè)引起手機ESD失效。這需要工程師進(jìn)行更深一步的分析，針對每一種可能進(jìn)行具體實(shí)驗，*終找出失效的真正原因。

2、 補救措施

如果不是萬(wàn)不得已，盡量找到較好的補救措施，使產(chǎn)品不至于從新設計。分析失效原因之后，必須認真尋找*恰當的補救措施。 
    a. 必須做大量的試驗來(lái)尋找解決方案，這是一個(gè)反復而枯燥的過(guò)程，針對不同的原因采用不同的方法，如露銅吸收靜電、加導電材料釋放靜電、添加防護墊及防靜電器件等方法，將靜電合理阻擋、疏通或吸收。 
    b. 找到解決方案后，必須對此方案進(jìn)行進(jìn)一步的分析，盡量做到經(jīng)濟并適于量產(chǎn)，避免采用昂貴的元器件及在制造過(guò)程中采用手工操作。