電子通訊產(chǎn)品的ESD防護設(shè)計及方法淺析李東宇

[摘 要]：本文首先介紹了什么是ESD的防護，在實際的工作當中ESD有哪些種類，ESD對電子通訊產(chǎn)品的各個過程會產(chǎn)生一系列的影響，從而對電子通訊產(chǎn)品的無法進行正常的工作，針對這樣的問題提出了目前電子通訊產(chǎn)品的ESD進行防護有哪些不足，對于改善現(xiàn)狀給出一些建議，以保護電子通訊產(chǎn)品可以進行正常的工作。

[關(guān)鍵詞]：ESD 電子通訊產(chǎn)品 防護

1.什么是ESD及其對電子通訊產(chǎn)品的危害

1.1 什么是ESD

ESD的全稱是ElectroStatics Discharge 我們從英文的字面上即可以看出ESD就是\"靜電放電\"。整個體系所研究的是靜電，這里包括了靜電是如何產(chǎn)生的，用什么樣的方式才能讓靜電衰減、靜電在放電過程中會有哪些效應(yīng)（包括火花、著火甚至是爆炸、電磁干擾等等）、靜電放電模型等等的這樣一門學科。

1.2 ESD對電子通訊產(chǎn)品的危害

首先ESD會使電子通訊產(chǎn)品的元器件失效，這是因為靜電在放電的過程中會有電流產(chǎn)生，其周圍的電磁場就會發(fā)生變化，電子元件信號也就發(fā)生了變化，從而影響到數(shù)字邏輯電路，電子元件就會出現(xiàn)一些例如開路或者短路的異常現(xiàn)象，如果元器件頻繁受到靜電放電那么電子元器件甚至會失效，那么其損失就無法估量了；其次ESD會使電子通訊發(fā)出不正確的信息，通過試驗我們知道ESD實際上是一種脈沖干擾，這樣的干擾在靜電放電過程中都被檢測出來了，當較敏感的電路同電磁脈沖干擾相耦合，那么就會出現(xiàn)錯誤的信息從而出現(xiàn)設(shè)備故障；最后是高壓的靜電會將空氣當中的塵埃、顆粒吸附進來，從而會影響半導、PCB板等芯片，從而會降低絕緣電阻率，器件的工作效率就會被影響，如果這樣的現(xiàn)象比較嚴重那么整個的器件就會產(chǎn)生故障，從而影響電子通訊產(chǎn)品。

2.ESD的損傷模型

ESD的損傷模型分別包括了人體帶電模型、器件帶電模型和場感應(yīng)模型三種。所謂人體帶電模型是指身上帶有靜電的操作者在進行工作的過程中會與其操作的器件進行接觸，這時候在人體當中的靜電荷會通過操作者所操作的器件對大地進行放電，這樣的過程會使其操作的器件損壞，在這樣的一個放電的過程當中，由于人體的能量大概會以1/10微秒這樣瞬間的時間進行釋放，耗散在操作者和元器件上面，由于時間非常短，所以它的平均脈沖功率就可以達到幾千瓦。人體帶電模型包括有過電流的熱效應(yīng)模型和過電壓的場擊穿模型兩種；器件帶電模型指的是已經(jīng)帶有靜電的器件通過引腳同地的一個接觸，就會發(fā)生對的地放電，這樣的過程所引起器件失效所建立起來的；場感應(yīng)模型是當電子通訊產(chǎn)品處于一個靜電場環(huán)境當中的時候，就會在器件的內(nèi)部感應(yīng)出電位差，此電位差引起器件擊穿而建立的。

3.目前的電子通訊產(chǎn)品的ESD防護設(shè)計有哪些不足

從目前普遍使用的ESD防護設(shè)計上來看，普遍存在的問題主要是體現(xiàn)在下面的兩個方面上：分別是電氣應(yīng)力EOS同ESD二者之間的區(qū)別以及不同系統(tǒng)類型如何進行識別。首先來介紹一下EOS與ESD的不同之處，ESD是EOS當中特殊的一種，可是通常在進行ESD防護設(shè)計的時候?qū)烧呋煜谝黄穑黄浯螌τ诓煌愋偷南到y(tǒng)進行識別的時候，不同類型的系統(tǒng)在防護的方式也是不一樣的。目前看來，系統(tǒng)的類型識別方面，還沒有明確的方法，這樣的系統(tǒng)并不合理，要根據(jù)系統(tǒng)對電壓的敏感程度來制定適合防護的系統(tǒng)，而目前的ESD防護設(shè)計在這方面設(shè)計的還不到位。

4.電子通信產(chǎn)品的ESD設(shè)計的改進建議

4.1 設(shè)計的原則

在這里電子通信產(chǎn)品的ESD設(shè)計必須要遵循下面的幾個原則，第一要了解所要做的ESD防護方案的是哪個等級的，第二是要了解各個標準都包含哪些性能指標并且按照指標的要求去做，第三是要有標準的制度對ESD來進行標準化的管理。

4.2 設(shè)計的具體方法

首先要對系統(tǒng)的防護等級進行確定，在電子通信產(chǎn)品當中即使都使用了ESD防護的系統(tǒng)，依然無法杜絕很多的不確定性因素，上面所敘述的操作步驟、防護方法能否按照預(yù)定的計劃對電子通訊產(chǎn)品進行防護要在檢測當中去進行驗證，不得不提到的是一些防護對策有可能會在一定程度上使ESD受損。

其次我們要做的是獲取有效的各種數(shù)據(jù)，整個防護系統(tǒng)中的分類數(shù)據(jù)通常不會同各個工程的各個設(shè)備、不同裝置的ESD防護對策聯(lián)系在一起。這是因為這些設(shè)備和裝置想要實現(xiàn)分類就必須要在HBM的測試狀態(tài)之下，想要ESD防護措施更加有效，更多的數(shù)據(jù)分析、測試方法已經(jīng)在工程中陸續(xù)被使用。這樣，同ESD防護設(shè)計有關(guān)的數(shù)據(jù)相信會越來越清楚同時數(shù)據(jù)也會不斷的優(yōu)化。

最后使用監(jiān)控裝置我們可以提高整個系統(tǒng)的可靠性。監(jiān)視器會對整個防護系統(tǒng)的各個部分做嚴密的檢測，裝置當中選用的是低電壓，它的能量不會使EOS誘發(fā)。在工作間當中想要使用設(shè)備，首先要進行細致的，因為如果不進行必要的檢測容易引起設(shè)備的故障，導致工作無法進行，而且設(shè)備在工作的過程在產(chǎn)生的離子不平衡，會有靜電源產(chǎn)生。

5.結(jié)語

由于電子通訊產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是非常復雜的，所以想要制定出一套通用的ESD防護方案是非常困難的。所以只有針對不同系統(tǒng)狀況進行分析，才能制定出有效的電子通信產(chǎn)品的防護系統(tǒng)，使電子通訊產(chǎn)品的ESD防護更加有效。

參考文獻：

[1]李東奎.電子通訊產(chǎn)品的ESD防護設(shè)計及方法淺析【J】.廣東科技，2008（24）：175—177

[2]徐金華，劉光斌，余志勇.ESD的防護策略.電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2005（5）.