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关于静电改善方案分析

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发表于 2024-1-11 13:48:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
在支持客户过程中,偶尔会碰到客户过不了ESD,无从下手的现象。
以下为理论分析改善之处:
不管是尖端放电或是接触放电,虽然不容易看得见,也可以想办法变为可见,或对比验证,无外乎三个地方:干扰源(产生静电);干扰途径(外壳或某条导电线);受控被干扰的引脚或元件。
干扰源:因为是由静电枪产生,需要达到标准规定,先不分析;
干扰路径:静电和有些人的想法是一样的,捡最近最短的小路走,可以用更容易受到干扰的地或干扰不会受到影响的物料屏蔽或转移,也可以参考第二项的第1条的方案;
被干扰元件或引脚:静电是会找软弱的地方下手,可以引入地,使静电泄放到影响小的大地上;

一、尖端金属放电:所有金属的外壳打尖端放电 4KV,或更高 USB 和 SD 卡的外壳处接口,需要处理,处理方面有 4 个方案参考:
1、所有金属部分附近的电源线,通过 600RH 的 0805 或 0603 的磁珠,对地并接 101 左右的容量的电容,在USB 或 SD 卡对电源的放电的地的最小空间距离处摆放,小环路,或在不同信号地之间多摆放几个磁珠,实际测试选用贴哪个磁珠;
2、在USB /SD /SIM卡 的信号引脚,接 SOT23_6 或QFN等封装的 TVS 抗静电管;
3、USB 或 SD 的高速信号口,可以串 10RH 以下的磁珠或电阻,在高强度脉冲干扰时,在电阻上产生分压或高频的高阻抗, 达成对 MCU 的保护;
4、在外壳内壁作处理,在静电会进来的地方,加一块金属或导电漆在外壳上,使从此处进来的静电优先跑到这个大块的金属导电处;
5、螺丝外面也可以加塑料帽或硅胶帽,紧配合固定,防止静电又美观;

二、圆头空气放电,一般是做 8KV,要求特别严格的是做 (+/-20KV):
一般是在塑料外壳的有间隙的位置,扫描或点击测试,每个地方打10或20次。
这个有 9个 向来分析
1、 外壳的缝隙做小,或做凹槽和凸槽紧配合,或做 L 形出模具,使内部紧配合,外部的静电进入不了;

图片1.png 图片2.png

2、TFT 显示屏一般是需要加一层 PET 或压克力(注意硬度值,需要有一定厚度,耐磨擦),同时这层 PET 厚度在 0.5mm 以上,对静电是一个很好的抗干扰能力;
3、如果模具做的不够好,外壳间是有缝隙,能让静电进到内部,可以做一个初步的防范,比如在缝隙处放置 EVA 海棉,厚度在 2mm 以上就能够抗静电,不会到内部来;
4、如果静电还是有到产品内部,需要保证在静电点击时,可以在内部泄放掉或阻挡,泄放的方式是用导电铜皮之类的导电线或铜皮,网布,接到电源的地,让静电泄放到地平面,不影响 MCU 等后级产品;
5、软件上来补偿:比如在产品受到干扰时,能验证或检测到,则对产品进行复位或重新配置,使产品能继续运行,不至于停止不工作;
6、元器件或引脚受到干扰,可以在保证 MCU 工作的必要的条件上,比如电源,复位,这些位置加上合适的 TVS 双向管,来阻档外部的静电;
7、变无从下手为可见:用示波器隔离探头监控打击静电后的某个引脚,可以明显看到受到静电干扰后抬高的阶段升高下降的电压,检测MCU 受到的干扰电压和波形,来分析需要在何处加强抗干扰;
8、造成产品复位,可以着重查看复位引脚的位置,不要放在PCB的边缘处,做一定的抗干扰处理,或串 100R 电阻到 MCU,减小上拉电阻的阻值;
9、在产品的PCB上,故意引入容易受到静电喜欢的大片地,在PCB的外围一圈的正反面,大于3mm宽度,全部作为接收静电的天线,此天线再经过至少3组 RC接入到内部的系统地,见下图:

图片3.png 图片4.png


PCB的下正反面周围一圈接收到静电后,会再泄放到系统的地,减小对元件的影响;

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