一前言

靜電（ESD），在EMS中不可忽視的一個板塊。不管產(chǎn)品怎么升級迭代，對于如何進(jìn)行靜電防護(hù)都是比較頭疼的。雖然我們有對應(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。

二靜電測試標(biāo)準(zhǔn)與方式

1.測試標(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)語和定義、試驗(yàn)等級、試驗(yàn)發(fā)生器、試驗(yàn)配置試驗(yàn)結(jié)果評價等內(nèi)容，不同的產(chǎn)品可以參考已有標(biāo)準(zhǔn)來制定靜電測試計劃。

2.測試目的與放電方式

【目的】：試驗(yàn)單個設(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)備時的放電

（2）人或物體對鄰近物體放電

【直接放電】：

直接對受試設(shè)備實(shí)施放電，包括接觸放電和空氣放電；

【間接放電】：

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

三案例分享

1.案例簡介

今天端上桌的案例是一個車載香氛，它的測試阻容參數(shù)是：

330pF 2KΩ，測試等級：接觸8KV、空氣15KV

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

圖3 車載香氛產(chǎn)品圖

2.摸底測試

【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

【測試現(xiàn)象】：

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

【分析原因】：

從下圖的簡單架構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)靜電對按鍵板進(jìn)行干擾，它的主要路徑是從控制信號的排線進(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)行一級防護(hù)，同時串磁珠并電容來進(jìn)行濾波。

（2）兩塊PCB板之間只通過排線上三根地線連接，同時為了組裝排線比較長。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±10KV測試，在15KV放電時依舊損壞，不能達(dá)到±15KV的要求。

我們通過調(diào)整靜電管、磁珠與電容的參數(shù)驗(yàn)證都沒有任何改善，到這里其實(shí)我們也沒有太多的思路，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。

后面我們通過不斷驗(yàn)證觀察，發(fā)現(xiàn)我們忽略了一個很小的細(xì)節(jié)。通風(fēng)口的過濾網(wǎng)正面我們用萬用表點(diǎn)過，客戶也反饋說不是金屬，不導(dǎo)電。當(dāng)我們觀察測試的時候發(fā)現(xiàn)這個通風(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±15KV的測試。

四總結(jié)

靜電就像個不聽話的搗蛋鬼，它每次都會把他的小情緒發(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對應(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，同時還會導(dǎo)致干擾強(qiáng)度進(jìn)行一個提升。最后，對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。