1、ESD原理、測試方法及設計對策內部使用簡要提綱簡要提綱 1.ESD原理 2.ESD測試 2.1ESD測試方法 2.2ESD調試步驟 3.ESD設計應對策略 3.1結構設計對策整機 3.2硬件設計對策主板 4.鳴謝內部使用1.ESD原理原理 ESD是英文ElectroStatic Discharge即“靜電放電”意思。 靜電是由于物體之間相互摩擦起電所形成的高壓電場 ，這樣的高壓會對電子設備例如手機瞬時放電，從而導致設備暫時性功能失效甚至永久性的損傷。 我們要做的課題就是分析ESD產生的機理、建立合理的測試方法和標準、從設計上采取合理的方式來防止靜電對手機的損害；保證我們設計出來的手機可以抵抗一

2、定等級靜電損害，提高產品的可靠性。 ESD對電子設備的影響按程度分為破壞和干擾。破壞導致暫時隱性或者永久性損傷；干擾導致電子設備暫時功能失效。從作用機理上可分為傳導和耦合。 內部使用 ESD兩種主要的破壞機制：由ESD電流產生熱量導致設備的熱失效；由ESD感應出過高電壓導致絕緣擊穿。兩種破壞可能在一個設備中同時發生，例如，絕緣擊穿可能激發大的電流，這又進一步導致熱失效。 具體從手機的產品特性來講，靜電損壞的機理可以簡單降為傳導干擾/擊穿和耦合干擾/擊穿。特別是耦合干擾/擊穿易發生在手機外殼有大面積金屬的產品中。也就是說靜電不僅僅是所謂的“打”到手機外殼的狹縫或者接口中，也會通過感應電場，在電子

3、器件內部產生瞬時高壓，導致手機內部信號波形畸變導致功能失效；或者直接擊穿器件，導致永久性損傷。 ESD屬于EMC中EMS的一部分，適用標準GB/T 17626.2 /IEC61000-4-2/EN61000-4-2 ，之間關系是等同的。內部使用 建立合理有效的靜電測試模型，對于有效控制產品防ESD的能力，非常重要。目前業界提出的通用靜電模型有3種：人體模型人體模型(HBM)(HBM)、機器靜電放電模機器靜電放電模型型(MM)(MM)、充電器件模型（充電器件模型（CDMCDM）。這3種模型適用不同的靜電放電場合。其中最常用的是HBM模型。同樣靜電電壓等級下，對器件的損MMCDMHBM。 目前產品

4、規格書最常見的是HBM、MM模型，CDM提到的不多。下面是同一個器件，三種模型下的靜電等級。電子器件標準一般是HBM 接觸2kv。 具體手機靜電測試標準是按照具體手機靜電測試標準是按照HBM制定的，細分制定的，細分為空氣放電和接觸放電，參考國標為空氣放電和接觸放電，參考國標GB/T 17626.2。2.ESD測試測試內部使用HBM放電波形放電波形I E C 等級指示電壓(kV)放電的第一個峰值電流(10%)A放電開關操作時的上升時間tr (ns)30ns時的電流(30%) A60ns時的電流(30%) A123424687.51522.5300.7-10.7-10.7-10.7-1481216

5、2468內部使用2.1 ESD測試方法 濕度要求在35%-60%(建議取40%)，溫度要求在1530 （建議25） ；大氣壓力要求在86 kpa106 kpa。其他的實驗室要求請參考GB/T 17626.2-1998 環境狀況特別是濕度一定要在測試報告中記錄，和靜電測試關系最大。具體要求參考公司靜電規范文件： ESD測試規范、 ESD作業辦法、 ESD測試報告。內部使用l ESD測試規范詳細制定了手機靜電測試環境和判定的標準l ESD作業辦法具體規定了如何使用靜電槍進行合理有效的測試，lESD測試報告用于記錄手機每個放電點的通過靜電等級放電模式放電電壓與極性空氣式放電15KV、12KV、10K

6、V、8KV、接觸式放電8KV、7KV、5KV、4KV、內部使用 國標的手機靜電測試只定義了整機的靜電測試標準；銳嘉科送CTA整機的靜電測試標準是手機連充電器空氣放電+-12kv；量產標準是通話不連充電器空氣放電+-8kv。鋅合金整機+-6kv可以放行。 公司內部為了保證硬件主板的抗靜電性能，要求所有主板所有地裸露部分接觸放電要過+-6kv。 在做靜電測試時，要用原裝電池供電，不要用電源供電；整機靜電和電池的質量有很大關系； 保證整機裝配良好，所有螺絲打上。金屬金屬外殼和主板的接地電阻保證在外殼和主板的接地電阻保證在1ohm以內。以內。內部使用2.2ESD調試步驟 首先，我們必須要消除對靜電的恐

7、懼心理，要堅定地相信靜電是有跡可循的，是可以量化可以定位解決的。 在實際解決靜電問題過程中，工程師往往花幾天甚至數個星期的時間去定位到底是那個點被打死了，并且反復時有發生，陷入一籌莫展的境地。之所以會這樣，一是因為ESD存在傳導和耦合兩條干擾途徑，耦合本身就存在隨機干擾；二是ESD性能受結構整機和主板本身兩方面的影響。多個問題繞著一起，容易導致結論的反復。 因此，我們解決靜電問題要有清晰的思路。內部使用2.2.1ESD調試的基礎步驟 1.要做好記錄工作，建立一個excel表格，把每一個點的通過的靜電電壓都記錄下來；把實驗步驟也記錄下來。分析時，先從低電壓打，逐級提高，例如2kv，3kv 2.首

8、先要保證主板地露銅擊穿放電的穩定性和一致性，規定是穩定通過+-6kv接觸放電；最少不低于4kv；這個是非常關鍵的步驟。 3.在保證主板靜電性能的前提下，保證主板和配套小板的良好接地，必須大面積接地；例如滑蓋機通過滑軌接地；翻蓋機FPC接地；鍵盤板露銅接地；鋅合金和主板良好接地；屏通過金屬框接地等等。接地電阻要求1ohm以下。這是阻斷ESD形成耦合電場，防止隨機干擾產生的必要手段。內部使用2.2.2主板 ESD調試方法 1.主板只保留喇叭或者屏，把Powekey直接短接到地，這樣死機后會自動重啟；同時用夾子電池，直接扣在電池座上。這樣可以明顯提高實驗效率。 2.檢查PCB走線，標出可能被靜電打死

9、的信號：Power ON/OFF、SYSRST、VBATsense同時結合手機布局，按照從低到高的順序逐個對懷疑的點進行排查，接觸放電/空氣放電；定位容易打死的點后，在信號上加TVS，確認是否有效； 3.排查一遍后，對整個主板靜電就有了全面的把握，待主板穩定后，就可以進行整機驗證了。內部使用主板主板ESD測試示例測試示例內部使用2.2.3整機ESD調試方法 在保證2.2.2主板調試通過的基礎上，就可以 進行整機調試了。注意整機電池、充電器要用質量可靠的。 在整機調試的過程中，首先保證主板裸露的焊盤堵上，不會和金屬外殼短路，或者形成電弧放電。 保證屏的金屬框（無金屬框，要做FPC露銅）、各個小板

10、之間的地直接接地，消除結構的尖端。鋅合金外殼，通過導電泡棉46個點把主板地均勻接起來。確認整機裝配良好開始測試。 整機靜電的一個重要原則以接地為主。整機靜電的一個重要原則以接地為主。內部使用3.ESD應對策略 ESD應對策略分為前期設計預防和后期補救兩部分。前期預防和后期補救要遵循以下原則： 1.設計時要充分考慮結構堵和導的可行性，配合主板留好接地位置，改用非導電材料；在PCB布局布線評審階段，結構和硬件要一起核對；同時保證主板地的完整性； 2.ESD電路設計預防和后期補救都要從靜電入口進行，這樣代價最??；同時注意成本最小，量產可行，避免手工裝配操作； 3.整機靜電防護要保證先堵后導，堵要充分

11、堵；導也要保證充分導。內部使用3.1結構設計對策整機1. 考慮好鋅合金外殼、金屬電池蓋、按鍵、電鍍裝飾件能否和主板的露銅、屏蔽罩良好接地；對必須留孔的喇叭、聽筒、MIC、側鍵等，留一定的絕緣距離；電鍍件裝配時盡量遠離主板裸露的器件、板邊等。2. 翻蓋機/旋轉機考慮好上下板FPC留出專用的地焊腳，或者利用金屬轉軸實現上下板接地；滑蓋機通過滑軌充分接地。3. 選用合理的工藝和裝配件：例如內層電鍍、屏加鐵框、接插件要加金屬外殼接地、選用非金屬或者加絕緣層的喇叭、聽筒等等。4. 后期加導電布、Mylar、刷絕緣漆、導電漆等材料做為補救措施。內部使用 3.2硬件設計對策主板 1.原理圖設計階段：在聽筒、喇叭、MIC、尾插、鍵盤電路預留靜電防護措施，如串電阻、加TVS、壓敏電阻、齊納管、大的濾波電容等等； 2.PCB布局階段：要把靜電防護