電子產品在生產時應注意那些ESD防護？

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  電子產品在生產時應注意那些ESD防護？

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1、减小静电放电影响的设计导则为:
① 在产品的敏感点，譬如输入端与地之间，加瞬态骚扰抑制器；
② 设置保护电路，使产品上存储的电荷，可以由这些通道安全入地；
③ 采用分流滤波器；
④ 做好PCB设计和屏蔽机箱设计；
⑤ 屏蔽电缆与机箱作360°搭接或哑铃型搭接；
⑥ 利用软件减小静电放电的影响。
2、防静电的一般工艺规程要求
（1）防静电的常规工艺规程要求：
① 操作者必须戴有线防静电手腕；
② 涉及到操作静电敏感器件的桌台面，须采用防静电台垫；
③ 静电敏感型器件，必须用静电屏蔽与防静电器具转运；
④ 准备开封、测试静电敏感器件时，必须在防静电工作台上进行，有条件的可配用离子空气发生器，清除空气中的电荷；
⑤ 组装所用的焊接设备及成形工装设备时，都必须接地。使用内热式烙铁等焊接工具时，接地要良好，接地电阻要小；
⑥ 电源供电系统要改装用变压器进行隔离，地线要可靠，防止悬浮地线，接地电阻小于10Ω；
⑦ 产品测试时，在电源接通的情况下，不能随意插拔器件，必须在关掉电源的情况下插拔；
⑧ 凡静电敏感型器件，不应过早地拿出原封装，要正确按操作规范操作，尽量不能摸静电敏感型器件的管腿；
⑨ 用波峰焊接时，焊料和传递系统必须接地。
（2）在防静电要求严格的场合，防静电工艺要求：
① 凡静电敏感型整机进行高低温试验或老化试验时，必须先对工作场地及高低温箱进行静电位测试，其电位不能超过安全值，否则，要进行静电消除处理；
   ② 焊接好的PCB板，要作三防处理时，也要采用防静电措施；
   ③ 调试、测量、检验时所用的低阻仪器、设备（如讯号、电桥等）应在静电敏感型器件接上电源后，方可接到静电敏感型器件的输入端；
   ④ 在静电敏感型测试仪器生产线上，应严格使用静电电位测试，监视静电电位的变化情况，以便及时采取静电消除措施。
（3）静电防护措施：
   ① 接地：直接将静电泄放到大地；
   ② 静电屏蔽: 静电敏感元器件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中，用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元器件的影响；
③ 离子中和: 绝缘体往往容易产生静电，对绝缘体静电的消除，用接地方法是无效的。通常采用的方法是离子中和（部分采用屏蔽），即在工作环境中，使用离子风机等，提供一个等电位的工作区域。例如，普通塑料绝缘体上的静电荷，不能用接地的方法来消除，但是可以利用极性相反的电荷来中和。目前，常采用的感应式离子发生器，当其尖端接近带电体时，在尖端上就能感应出与带电体上静电极性相反的电荷，并在尖端附近形成很强的电场。当场强超过25～30KV/cm时，空气开始电晕放电，产生正、负离子。异性离子在电场作用下，向带电体运动，因而可以连续地中和可能发生在绝缘体表面的任何电荷积累。
3、减小静电放电影响的附加保护措施
电路的设计中应考虑到，不允许出现无限制的等待或截止状态；设备中不用的输入端，不允许处于不连接或悬浮状态。
滤波器（分流电容或一系列电感或两者的结合）可以用来阻止静电耦合到设备。如果输入为高阻抗，分流电容滤波器（使用杂散电感非常小的电容）最有效，因为它的低阻抗将有效地旁路高的输入阻抗。分流电容越接近输入端（在保护设备的管脚的3～4cm以内）越好。如果输入低阻抗，使用一系列铁氧体元件，可以提供很好的滤波，这些铁氧体元件也尽可能地接近输入端。
在1ns时间内可以打开的瞬态抑制器，可用于代替分流电容。这些抑制器在打开开始导通之前，必须有高达几百微法的电容。
PCB设计在提高系统的静电放电抗骚扰特性中起着重要的作用，PCB上的走线是静电产生EMI的发射天线。为了把这些天线的耦合降低，走线要求尽可能地短，所包围的面积尽可能地小。同时，当元件没有均匀地遍布一块大板的整个区域时，共模耦合会得到增强，使用多层板或地线网络来减小耦合，也能抑制共模辐射噪声。
外壳设计是另一个阻止静电放电辐射和传导耦合的关键技术，一个完整的封闭金属壳，能在辐射噪声中起屏蔽作用。但是，由于从电路到屏蔽壳体可能产生传导耦合，因而一些外壳将使用绝缘体来进行设计，而在绝缘壳中，放置一个金属的屏蔽体。大多数外壳在保持完整性的基础上，还有孔洞、排气孔、螺杆等等，如果用几个小空代替一个大孔，从EMI抑制的角度来说，效果最佳。为了减小EMI噪声，缝隙边沿每隔一定距离应使用电连接。
一个正确设计的电缆保护系统，可能是提高系统非敏感性的关键。作为大多数系统中的最大的天线，电缆易于被EMI感应出大的电压和/或电流。从另一方面来讲，电缆可以提供低阻抗通道，如果电缆屏蔽层同机壳地连接，可以间接地避免传导耦合。为减小辐射EMI耦合到电缆，其线长和回路面积要减小以抑制共模耦合，并且使用金属屏蔽。在电缆的两端，电缆屏蔽层必须与壳体屏蔽层连接。
除了硬件措施外，软件EMI方案也是减小系统锁定等严重失常的有效方法。软件静电放电抑制措施分为两种常用的类型：刷新、检查并恢复。
刷新涉及到周期性地复位到休止状态，并且刷新显示器和指示器状态。只需进行一次刷新，然后假设状态是正确的，其他的事就不用做了。
检查过程用于决定程序是否被正确执行。它们在一定间隔时间被激活，以确认程序是否在完成某个功能。如果这些功能没有实现，就激活一个恢复程序。
静电放电产生的电磁场能量会导致设备运行失常甚至损坏。电磁噪声（EMI）通过传导或辐射方式影响电子设备，其耦合到一个设备中集成电路上的能量，与峰值电场以及电场的转化产物成比例。
4、设计和制造中的防静电措施
（1）芯片的防静电设计
随着芯片速度的提高，为了缩短引脚长度，减少信号串扰，CPU等超大规模芯片的封装越来越多地采用倒装芯片。倒装芯片通常面积较大，而厚度很薄，成了一个巨大的电容器，可能携带着大量静电电荷Q(=C×V)。另外，CPU、GPU及南、北桥芯片上的金属盖以及散热片是个接收天线，极易吸附芯片周围的电场以及芯片附近导线上的电荷。因此，芯片的防静电设计一般采取下列方法：
   ① 采用紧密型设计技术，尽可能缩小IC核心和I/O的尺寸，以降低寄生电容；
② 采用分割器件设计的后端镇流(BEB)、整合的镇流电路(MBC)版图设计以及多触点电路设计(MFT)等等，各放电通道形成相互并联的网络，使得芯片总体等效电阻值很小，放电能力很强。
   （2）整机的屏蔽与接地设计
   金属机箱是屏蔽静电的重要部件，良好的接地措施可使受静电危害的几率大大降低。机箱中的主板、接口卡、软驱、硬盘、 光驱等设备，以及包裹在信号线外面的金属屏蔽网，均通过机箱连接成一个整体，然后再通过电源地线接入大地，这样不仅可以消除外来的感应静电，也可以消除设备自身所产生的摩擦静电。当然，前提是各部件之间应该搭接良好。
（3）接口电路中植入静电放电保护器
   芯片是最容易被静电放电损坏的器件，接口电路位于板卡电路的外围，在各个接口处接入静电放电防护器件，使静电在防护器件上释放掉，可避免静电向PCB板的纵深区域侵入。
   近几年生产的主板中，在键盘、鼠标的PS/2接口以及RS－232C串口和IEEE 1284A并口等低速端口中，多采用内嵌防静电功能的数据收发芯片。当静电放电作用时，电路被触发，泄放静电放电电流或箝位静电放电电压，以达到保护目的。
   对于高速USB和IEEE 1394热插拔接口，因为引脚较少，通常接入TVS和 MLV等新型静电放电保护器。TVS能够迅速地将静电放电故障电流泄放到接地端，而且其漏电流和结电容都很低，响应时间也很短，是高速数据通路中理想的选择，在电脑主板及各种USB设备中获得了广泛的应用。
静电放电保护器虽然有多种类型，但每一种都具有“自恢复”特性，都能经得住多次放电的考验。
（4）MOS工艺是集成电路制造的主导技术, 以金属－氧化物－半导体场效应管为基本构造元件。由于MOS器件中场效应管的栅、源极之间是一层亚微米级的绝缘栅氧化层，故而其输入阻抗通常大于1000MW，并且具有5pF左右的输入电容，极易受到静电的损害。目前，许多厂家已经研制出具有内部保护电路的器件，一系列相应的测试标准也已颁布执行。如MAXIM公司研制的模拟开关MAX4551，就具有15kV的静电放电保护功能。