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【摘 要】电子通信产品在设计、试验、生产、运行等的过程中,通常会有静电放电（ESD）,而使产品的工作受到干扰,损坏产品的电子元器件,从而引发比较严重的故障,其带来的损失是比较大的.因而,人们对于电子通信产品ESD的防护设计更加重视.本文主要对ESD带来的危害及目前关于ESD防护方案存在的不足进行了分析,并进一步介绍了电子通信产品ESD防护设计所要注意的问题,及防护方法.
【关 键 词】电子通信；ESD；防护设计
电子通信产品ESD的防护设计不佳,不仅对设备在生产过程中企业的产品合格率及企业各部门之间的责任纠纷有严重的影响,而且也使设备经销商、产品的使用者在不同程度上受到了影响,这些问题直接影响产品在市场上的影响和低位.所以电子通信产品ESD防护设计是电子产品设计中不可忽视的重要环节.
一、ESD带来的危害
1.ESD引起元器件失效
在放电的过程中,由于静电会产生电流,从而改变周围的电磁场状况,电子元件所收到的信号出现错误,使得数字逻辑电路也发生了异常,进而在操作电子产品时引发错误、死机等现象.简单来说就是静电放电直接使电子元件出现开路或短路等现象,使其器件的工作能力减弱.若是带点体没有较高的静电位,则没有足够的静电放电,这样会使电子元器件的引发完全失效,产生“内伤”.一般是很难检测有轻度损伤的电子元器件的.如果器件受到类似的静电放电次数比较多,则电子元器件会在这些损伤下完全失效,对于这样的失效,人们无法预料到,因而其损失也非常大.
2.ESD会引发错误的信息及有错误动作的逻辑电路
从试验中可以看出,ESD是一种脉冲干扰[1],当它对某种电子通信设备有过静电放电过程后,在设备内部的多个不确定地方都可以检测到干扰脉冲,而错误的信息、逻辑翻转的电路故障正是这个干扰脉冲所引起的,从而使设备出现问题；ESD也能够产生一种电磁脉冲干扰,如果这个电磁脉冲干扰与其比较敏感的电路相耦合,则也会使有错误的信息出现,造成设备出现故障[2].
3.高压静电可吸附尘埃微粒
空气中的尘埃颗粒易被静电电荷吸附,而PCB板、半导体芯片也会受到污染,从而降低了它们的绝缘电阻率,在很大程度上就使器件的工作效率受到了影响[3].若是比较严重的问题,则会使器件产生故障.
二、现行ESD防护设计方案中存在的不足
基本上在现有的ESD防护设计方案中,都有问题存在,主要体现于两个方面：电气应力（EOS）与ESD的区分和系统类型的识别.
1.EOS与ESD的区分
针对EOS而言,ESD事实上是其比较特殊的一种,然而在对ESD的防护方案进行明确时,常会分不清楚ESD、EOS的性能指标,在对ESD进行装置时,错把EOS防护的性能指标对其进行要求,这样就会使装置ESD的防护受到影响.
2.系统类型的识别
系统的识别对于确定系统ESD的防护方案起着很大的决定性作用[4].系统的类型不同,则其的防护措施也不一样.在当前的某些防护方案中,缺乏对系统的类型识别,这样是不合理的.基于对ESD不同的敏感类型,主要有电压敏感（VS）、能量敏感（ES）两种.若系统对电压比较敏感,则需要认真防护,例如在特定的操作位置上使用一些特殊的材料；若系统对能量比较敏感,相对而言防护条件的要求就不高.所以在具体的实践中,即使VS器件的使用的不多,但如果该系统未识别,则在处理时要视为VS类型,以确保ESD防护的完备性.
三、电子通信产品ESD防护再设计时需注意的问题
ESD是不可避免的,对于ESD的防护要给予足够的重视,在设计元件时就要有所考虑,在器件生产、包装、运输过程中时也要有效防护,因而ESD防护要从器件的设计到用户使用的没个环节中,都要要当作重要的内容去重视.
1.ESD防护方案执行等级的确定
ESD防护的等级是不一样的,整体上有基本防护与全面防护两类.基本防护主要指的是有传导性的工作面需与地接触,人体暴露的皮肤在传导体的作用下可以与地相接,聚依稀保护包装.全面防护指的是基于基本防护,使其防护措施更全面,如更认真地包装电子产品,并贴上防静电的保护[5].所以不同的电子元器件,其防护等级也是不一样的,只有对电子元器件所需的防护等级有明确的规定,则对于ESD的防护,才能采用更有效的措施.
2.ESD具体管理方法
ESD防护方案是否有效,需要有相应的防护管理者进行分析报告此方案的实施状况,方可知道其ESD防护方案是否实用,并与报告的结果有效整合,进行改进此方案,使ESD防护的作用加强.
3.与各类标准的性能指标要求相符
在进行确定ESD防护方案时,还要与工业、生产企业的标准相一致.在进行包装、操作、设计ESD时,这些标准可以为其提供更具体的操作步骤、更有效的防护对策.
4.ESD的防护要有针对性
在初步设计产品时,首先要考虑的问题就是ESD的防护,以防ESD影响到后期的研发,这就不但会使研发的周期延长,而且也使研发的成本增加.另外如果基本确定产品的设计后,再进行对ESD的防护考虑,这样会使产品受到影响,这主要是由于后期的产品已经定型,即使修改也只是一小部分,这会使ESD的防护受到影响,因而在初步设计时,就应该重视ESD的防护.
四、再设计的具体方法
1.系统防护等级的确定
即使在VS的所有装置中,都运用抗ESD的对策,在防护上依然会有很大的不确定性存在,其操作步骤、防护对策是否有效依然需要工程人员进行检测,但一些其他的防护对策可以会使ESD的损伤更大.
2.有效数据的获取
HBM分类数据是很难与工程的设备、装置的ESD防护对策相联系的.其主要原因是这些装置只有在HBM的测试下才能进行分类,而带电装置的模型、其他的破坏源所带来的影响却没有充分考虑.为了使ESD防护措施更有效、装置更可靠,会有越来越多的测试方法、分析数据的方法在工程中相继使用.如此,与ESD装置有关的数据问题就会更明确,其数据也会更优化.
3.监控的装置
监控的装置可以使系统的可靠性提高.监视器对项目的检查主要包括接地线是否完整、工作面的接地情况与人员的腕带是否有效等等[6].其中,在检查腕带时主要是一低电压在腕带的作用下,与人体相连接后对其进行测试.在装置上,所选用的低电压的能量不能诱发EOS.如果空气电离设备在工作间内有所使用,则对其要严格检查,其原因是,首先可能会使设备引发故障,工作不能进行；其次设备所产生的离子不平衡,引发特殊的静电源.
五、结语
电子通信产品的ESD防护涉及的方面比较多,在初步设计时,设计者就要重视ESD的防护,如此ESD防护的效用才可充分发挥出来,防止不必要的损失,在制定电子元器件ESD的防护对策时,不同的情况要有相应的制定方法,在分析问题时要有针对性,万不可以偏概全.