静电放电防护设计规范与指南.doc

第一章概述 2 2静电放电的特点 3 3第二章静电放电模型 4 4场增强模型(人体-金属模型) 4带电器件模型 5第三章静电放电的危害 5ESD造成元器件失效 5ESD引起信息出错,导致设备故障 5高压静电吸附尘埃微粒 6第四章ESD防护设计指南 6设备的ESD防护设计要求 6PCB的ESD防护设计要求 7通讯端口的ESD防护设计要求 10第五章典型案例 14某宽带园区接入产品防静电设计 14某小容量带宽接入产品的防静电设计 15某产品与结构工艺有关的防静电案例 16ESD试验使某单板程序“跑飞” 16试验使单板复位 18第一章概述静电式物体表面的静止电荷。物体在接触、摩擦、分离、感应、电解等过程中,发生电子或离子的转移,整电荷和负电荷在局部范围内失去平衡,就形成了静电。带有静电的物体称为带电体。当带电体表面附近的静电场梯度大到一定的程度,超过周围介质的绝缘击穿场强时,介质将会发生电离,从而导致带电体的点和部分的电荷部分或全部中和。这种现象我们称之为静电放电(ESD)。静电放电可以出现在两个物体之间,也可由物体表面静电荷直接向空气放电。人体由于自身的动作以及与其它物体的接触、分离。摩擦或感应等因素,可以带上几千伏甚至上万伏的静电。在干燥的季节,人们在黑暗中托化纤衣服时,常常会听到“啪啪”的声音,同时还会看到火花,这就是人体的静电放电现象。在工业生产中,人是主要的静电干扰源之一。静电放电的特点1、静电放电时高电位,强电场,瞬时大电流的过程大多数情况下静电放电过程往往会产生瞬时脉冲大电流,尤其是带电导体或手持小金属物体的带电人体对接地体产生火花放电时,产生的瞬时电流的强度可达到几十安培甚至上百安培。2、静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲在静电放电过程中,会产生上升时间极快、持续时间极短的初始大电流脉冲,并产生强烈的电磁辐射,形成静电放电电磁脉冲,它的电磁能量往往会引发起电子系统中敏感部件的损坏、翻转,使某些装置中的电火工品误爆,造成事故。静电放电类型主要有下面三种:1、电晕放电电晕放电是在不均匀电场中以布局击穿形式表现出来的一种气体放电,其特点是放电能量较低,在尖端电极上呈现微弱的发光现象,并随着极间电压的升高,发光区域不断增大,在电压足够高时,呈现连续的拂尘状光体。刷形放电刷形放电是发生于导体和绝缘体之间的一种放电形式。其放电通道的一端具有放电集中点,另一端呈分枝状散开,并伴有放电声光。刷形放电的能量较大,声、光比一般电晕放电显著。火花放电火花放电是当两个电极间的电压足够高,致使气体全路径被击穿的一种放电形式。火花放电时,放电通道成为导电性的,电极上积蓄的电荷瞬时被中和,放电火花随之消失。火花放电产生的放电电流及电磁脉冲具有较大的破坏力,它可对一些敏感的电子器件和设备造成危害。第二章静电放电模型静电放电时一个复杂多变的过程。静电放电有许多不同的形式,能产生静电放电的静电源多种多样。针对静电放电的这种复杂性,为了有效地对静电放电的危害及其效应进行正确的评估,人们对实际中各种可能产生危害的静电源进行了研究,根据各自的特点建立了相应的ESD模型。下面是几种常见的模型。人体是产生静电危害的最主要的静电源之一。人体带电模型是为了模拟带点人体与物体接触时的静电放电效应而建立的。人体带电模型的电路网络是一个电容和一个电阻的串联结构,称为单RC电气结构。其中,电容C和电阻R的取值对不同的行业有所不同。在电子器件的静电敏感度测试中,美军标MIL-STD-1686A规定的参数值是:电容100pF,。对电火工品的静电敏感度测试,美军标MIL-STD-1512采用的参数值是:电容500pF,电阻5kΩ。在汽车制造业中,人体模型通常采用的参数是电容330pF,电阻2kΩ.。场增强模型(人体-金属模型)场增强模型是用来模拟带电人体通过手持的小金属物件,如螺丝刀,钥匙等,对其它物体产生放电时的情形,因此这一模型又被称为人体-金属模型。当带电人体手持小金属物件时,由于金属物件的尖端效应,使得其周围的场强大大增强,再加上金属物件的点击效应,导致放电时等效电阻大大减小。因此在同等条件下,它产生的放电电流峰值比单独人体放电的要大,放电持续时间短。场增强模型的电路结构为双RLC电气结构,其基本原理如下:图2-1双RLC人体静电放电模型图中CB、RB、LB分别为人体电容、电阻及电感。CH、RH、LH分别为手、前臂及手持的小金属物件的电容、等效电阻及电感。IEC801-2及IEC61000-4-2标准在模拟人体静电放电时采用了上述双RLC电气模型,其规定的模型参数为:CB=150pF±10%,RB=330Ω±10%,LB=~,CH=3~10pF,RH=20~200Ω,LH=~。带电器件模型电子器件本身在加工,处理、运输等过程中可能因与工作面及包装材料等接触、摩擦而带