一前言

靜電（ESD），在EMS中不可忽視的一個(gè)板塊。不管產(chǎn)品怎么升級(jí)迭代，對(duì)于如何進(jìn)行靜電防護(hù)都是比較頭疼的。雖然我們有對(duì)應(yīng)的靜電防護(hù)器件靜電管，但靜電防護(hù)本身不是單個(gè)器件就能解決的，它受多種因素影響，例如PCB畫板與走線、芯片方案、地阻抗平衡與接地等。

二靜電測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與方式

1.測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

圖2 靜電標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)中包含有標(biāo)準(zhǔn)適用的范圍、術(shù)語(yǔ)和定義、試驗(yàn)等級(jí)、試驗(yàn)發(fā)生器、試驗(yàn)配置試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)等內(nèi)容，不同的產(chǎn)品可以參考已有標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定靜電測(cè)試計(jì)劃。

2.測(cè)試目的與放電方式

【目的】：試驗(yàn)單個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的抗靜電干擾的能力。

它模擬：

（1）操作人員或物體在接觸設(shè)備時(shí)的放電

（2）人或物體對(duì)鄰近物體放電

【直接放電】：

直接對(duì)受試設(shè)備實(shí)施放電，包括接觸放電和空氣放電；

【間接放電】：

對(duì)受試設(shè)備附近的耦合板實(shí)施放電，以模擬人員對(duì)受試設(shè)備附近的物體的放電。

三案例分享

1.案例簡(jiǎn)介

今天端上桌的案例是一個(gè)車載香氛，它的測(cè)試阻容參數(shù)是：

330pF 2KΩ，測(cè)試等級(jí)：接觸8KV、空氣15KV

（注：由于沒(méi)有手能直接接觸到的金屬與座子，主針對(duì)空氣放電進(jìn)行整改；進(jìn)行產(chǎn)品使用過(guò)程的靜電模擬）

圖3 車載香氛產(chǎn)品圖

2.摸底測(cè)試

【放電模式】：空氣放電

【放電位置】：出風(fēng)口、按鍵縫隙

圖4 放電位置

【測(cè)試現(xiàn)象】：

±10KV芯片內(nèi)部邏輯損壞，信號(hào)指示燈常亮，重啟不能恢復(fù)。

【分析原因】：

從下圖的簡(jiǎn)單架構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)靜電對(duì)按鍵板進(jìn)行干擾，它的主要路徑是從控制信號(hào)的排線進(jìn)入主板，然后從主板的地線回到靜電槍；次要路徑就是耦合板回到靜電槍。

圖5 簡(jiǎn)單架構(gòu)與回路

【整改思路】：

（1）在每根控制線上加靜電管進(jìn)行一級(jí)防護(hù)，同時(shí)串磁珠并電容來(lái)進(jìn)行濾波。

（2）兩塊PCB板之間只通過(guò)排線上三根地線連接，同時(shí)為了組裝排線比較長(zhǎng)。更換為FPC排線，加強(qiáng)兩塊板直接的地連接，避免地阻抗不平衡。

圖6 措施

3.整改后驗(yàn)證

產(chǎn)品能通過(guò)±10KV測(cè)試，在15KV放電時(shí)依舊損壞，不能達(dá)到±15KV的要求。

我們通過(guò)調(diào)整靜電管、磁珠與電容的參數(shù)驗(yàn)證都沒(méi)有任何改善，到這里其實(shí)我們也沒(méi)有太多的思路，因?yàn)閺奈覀兎治龅闹饕窂匠霭l(fā)，我們已經(jīng)在路徑上進(jìn)行防護(hù)與濾波，但不能完全把干擾堵住。

后面我們通過(guò)不斷驗(yàn)證觀察，發(fā)現(xiàn)我們忽略了一個(gè)很小的細(xì)節(jié)。通風(fēng)口的過(guò)濾網(wǎng)正面我們用萬(wàn)用表點(diǎn)過(guò)，客戶也反饋說(shuō)不是金屬，不導(dǎo)電。當(dāng)我們觀察測(cè)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)這個(gè)通風(fēng)網(wǎng)明顯跟按鍵板產(chǎn)生了拉弧放電。

圖7 二次放電

當(dāng)我們更換了塑料的外殼后驗(yàn)證，產(chǎn)品成功通過(guò)±15KV的測(cè)試。

四總結(jié)

靜電就像個(gè)不聽話的搗蛋鬼，它每次都會(huì)把他的小情緒發(fā)泄在我們的電子產(chǎn)品上跟我們身上。從這個(gè)案例我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)二次放電的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們靜電槍直接對(duì)對(duì)應(yīng)點(diǎn)位的干擾，他讓干擾路徑變得飄忽不定，讓濾波措施失效，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致干擾強(qiáng)度進(jìn)行一個(gè)提升。最后，對(duì)于靜電我們不希望有太多的“浮地”，我們需要的是一塊完整充分相連的地平面去防護(hù)PCB板上的器件。