中心議題：

• ESD產(chǎn)生的機理
• 電路板設計抗ESD規則

解決方案：

• 電子設備與下列各項之間的路徑長(cháng)度超過(guò)20mm
• 增加接縫處的路徑長(cháng)度
• 用聚脂薄膜帶來(lái)覆蓋接縫以及安裝孔
• 使用帶塑料軸的開(kāi)關(guān)和操縱桿

許多產(chǎn)品設計工程師通常在產(chǎn)品進(jìn)入到生產(chǎn)環(huán)節時(shí)才著(zhù)手考慮抗靜電釋放(ESD)的問(wèn)題。如果電子設備不能通過(guò)抗靜電釋放測試，他們就會(huì )加班加點(diǎn)找尋不破壞原有設計的解決方案。然而，最終的方案通常都要采用昂貴的元器件，還要在制造過(guò)程中采用手工裝配，甚至需要重新設計，因此，產(chǎn)品的進(jìn)度勢必受到影響。即使對經(jīng)驗豐富的工程師和設計工程師，也可能并不知道設計中的哪些部分有利于抗ESD。大多數電子設備在生命期內99%的時(shí)間都處于一個(gè)充滿(mǎn)ESD的環(huán)境之中，ESD可能來(lái)自人體、家具、甚至設備自身內部。電子設備完全遭受ESD損毀比較少見(jiàn)，然而ESD干擾卻很常見(jiàn)，它會(huì )導致設備鎖死、復位、數據丟失和不可靠。其結果可能是：在寒冷干燥的冬季電子設備經(jīng)常出現故障現象，但是維修時(shí)又顯示正常，這樣勢必影響用戶(hù)對電子設備及其制造商的信心。

ESD產(chǎn)生的機理
　　
要防止ESD，首先必須知道ESD是什么以及ESD進(jìn)入電子設備的過(guò)程。一個(gè)充電的導體接近另一個(gè)導體時(shí)，就有可能發(fā)生ESD。首先，兩個(gè)導體之間會(huì )建立一個(gè)很強的電場(chǎng)，產(chǎn)生由電場(chǎng)引起的擊穿。兩個(gè)導體之間的電壓超過(guò)它們之間空氣和絕緣介質(zhì)的擊穿電壓時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生電弧。在0.7ns到10ns的時(shí)間里，電弧電流會(huì )達到幾十安培，有時(shí)甚至會(huì )超過(guò)100安培。電弧將一直維持直到兩個(gè)導體接觸短路或者電流低到不能維持電弧為止,ESD的產(chǎn)生取決于物體的起始電壓、電阻、電感和寄生電容：　　
1.可能產(chǎn)生電弧的實(shí)例有人體、帶電器件和機器?！　?br /> 2.可能產(chǎn)生尖峰電弧的實(shí)例有手或金屬物體?！　?br /> 3.可能產(chǎn)生同極性或者極性變化的多個(gè)電弧的實(shí)例有家具。

ESD可以通過(guò)五種耦合途徑進(jìn)入電子設備：　　
1.初始的電場(chǎng)能容性耦合到表面積較大的網(wǎng)絡(luò )上，并在離ESD電弧100mm處產(chǎn)生高達4000V/m的高壓?！　?br />
2.電弧注入的電荷/電流可以產(chǎn)生以下的損壞和故障：　　
a.穿透元器件內部薄的絕緣層，損毀MOSFET和CMOS元器件的柵極(常見(jiàn))。
b.CMOS器件中的觸發(fā)器鎖死(常見(jiàn))。
c.短路反偏的PN結(常見(jiàn))。
d.短路正向偏置的PN結(少見(jiàn))。
e.熔化有源器件內部的焊接線(xiàn)或鋁線(xiàn)(少見(jiàn))?！　?br />
3.電流會(huì )導致導體上產(chǎn)生電壓脈沖(V=L×dI/dt)，這些導體可能是電源、地或信號線(xiàn)，這些電壓脈沖將進(jìn)入與這些網(wǎng)絡(luò )相連的每一個(gè)元器件(常見(jiàn))?！　?br />
4.電弧會(huì )產(chǎn)生一個(gè)頻率范圍在1MHz到500MHz的強磁場(chǎng)，并感性耦合到臨近的每一個(gè)布線(xiàn)環(huán)路，在離ESD電弧100mm遠的地方產(chǎn)生高達15A/m的電流?！　?br />
5.電弧輻射的電磁場(chǎng)會(huì )耦合到長(cháng)的信號線(xiàn)上，這些信號線(xiàn)起到接收天線(xiàn)的作用(少見(jiàn))。ESD會(huì )通過(guò)各種各樣的耦合途徑找到設備的薄弱點(diǎn)。ESD頻率范圍寬，不僅僅是一些離散的頻點(diǎn)，它甚至可以進(jìn)入窄帶電路中。為了防止ESD干擾和損毀，必須隔離這些路徑或者加強設備的抗ESD能力。描述了對可能出現的ESD的防范措施以及發(fā)揮作用的場(chǎng)合防患于未然　　

塑料機箱、空氣空間和絕緣體可以屏蔽射向電子設備的ESD電弧。除利用距離保護以外，還要建立一個(gè)擊穿電壓為20kV的抗ESD環(huán)境。
　　
A1.確保電子設備與下列各項之間的路徑長(cháng)度超過(guò)20mm。
　　
1.包括接縫、通風(fēng)口和安裝孔在內任何用戶(hù)能夠接觸到的點(diǎn)。在電壓一定的情況下，電弧通過(guò)介質(zhì)的表面比通過(guò)空氣傳播得更遠?！?br /> 　
2.任何用戶(hù)可以接觸到的未接地金屬，如緊固件、開(kāi)關(guān)、操縱桿和指示器?！?br /> 　
A2.將電子設備裝在機箱凹槽或槽口處來(lái)增加接縫處的路徑長(cháng)度?！　?br /> A3.在機箱內用聚脂薄膜帶來(lái)覆蓋接縫以及安裝孔，這樣延伸了接縫/過(guò)孔的邊緣，增加了路徑長(cháng)度?！　?br /> A4.用金屬帽或者屏蔽塑料防塵蓋罩住未使用或者很少使用的連接器?！　?br /> A5.使用帶塑料軸的開(kāi)關(guān)和操縱桿，或將塑料手柄/套子放在上面來(lái)增加路徑長(cháng)度。避免使用帶金屬固定螺絲的手柄?！　?br /> A6.將LED和其它指示器裝在設備內孔里，并用帶子或者蓋子將它們蓋起來(lái)，從而延伸孔的邊沿或者使用導管來(lái)增加路徑長(cháng)度?！　?br /> A7.延伸薄膜鍵盤(pán)邊界使之超出金屬線(xiàn)12mm，或者用塑料企口來(lái)增加路徑長(cháng)度?！　?br /> A8.將散熱器靠近機箱接縫，通風(fēng)口或者安裝孔的金屬部件上的邊和拐角要做成圓弧形狀?！　?br /> A9.塑料機箱中，靠近電子設備或者不接地的金屬緊固件不能突出在機箱中?！　?br /> A10.如果產(chǎn)品不能通過(guò)桌面/地面或者水平耦合面的間接ESD測試，可以安裝一個(gè)高支撐腳使之遠離桌面或地面?！　?br /> A11.在觸摸橡膠鍵盤(pán)上，確保布線(xiàn)緊湊并且延伸橡膠片以增加路徑長(cháng)度?！　?br /> A12.在薄膜鍵盤(pán)電路層周?chē)可险澈蟿┗蛎芊鈩??！　?br /> A13.在機箱箱體接合處，要使用耐高壓硅樹(shù)脂或者墊圈實(shí)現密閉、防ESD、防水和防塵。