【導(dǎo)讀】某產(chǎn)品采用金屬外殼，對其進行ESD測試時，發(fā)現(xiàn)一螺釘位置對ESD及其敏感，對螺釘進行接觸放電4kV，就會發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品中的某一PCB出現(xiàn)復(fù)位現(xiàn)象。經(jīng)過觀察分析，靠近敏感螺釘位置有一芯片，芯片上有約2.5cm高的散熱器，該散熱器并沒有采取任何接地措施。在測試中，將散熱器臨時去掉后，該落螺釘位置的抗靜電干擾能力達(dá)到了±6kV。
【現(xiàn)象描述】
某產(chǎn)品采用金屬外殼，對其進行ESD測試時，發(fā)現(xiàn)一螺釘位置對ESD及其敏感，對螺釘進行接觸放電4kV，就會發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品中的某一PCB出現(xiàn)復(fù)位現(xiàn)象。經(jīng)過觀察分析，靠近敏感螺釘位置有一芯片，芯片上有約2.5cm高的散熱器，該散熱器并沒有采取任何接地措施。在測試中，將散熱器臨時去掉后，該落螺釘位置的抗靜電干擾能力達(dá)到了±6kV。
【原因分析】
靜電放電時，在很短的時間內(nèi)會產(chǎn)生幾十安的電流，而放電電流脈沖的上升在小于1ns之內(nèi)完成，根據(jù)脈沖波最高諧振頻率計算公式：
(Tr為脈沖上升時間)
可知，靜電放電的過程是一個高頻能量的釋放與傳輸過程，在傳輸?shù)穆窂街幸磺忻舾械木€路或器件都將受到干擾，引起設(shè)備的誤動作。
在此案例中，由于靜電放電信號的高頻譜特性使一些因結(jié)構(gòu)特性形成的寄生電容不能忽略不計。圖1是靜電干擾傳輸路徑及原理圖。
圖1中，C0表示測試點與散熱器之間的寄生電容，C2表示散熱器與芯片之間的寄生電容。靜電干擾將從測試點同桂平C0，再經(jīng)過C2進入芯片內(nèi)部電路，從而從產(chǎn)品系統(tǒng)中表現(xiàn)出干擾現(xiàn)象。散熱器的存在將大大增加測試點與芯片之間的容性耦合度，因為一方面散熱器有著比芯片更大的表面積；另一方面散熱器的存在縮短了與測試點表面積的距離。因此去掉散熱器后，產(chǎn)品抗ESD能力增強。
圖1靜電干擾傳輸路徑與原理圖
【處理措施】
經(jīng)過以上的分析，只要將散熱器接至地平面就可以了改變ESD干擾的傳輸路徑，從而使芯片受到保護。圖2箭頭曲線表示散熱器接地后的ESD傳輸路徑。
圖1改進后的靜電干擾傳輸路徑與原理圖
【思考與啟示】
對于PCB上的金屬體，一定要直接或間接地接到地平面上，不要懸空。另外，對于較敏感的電路或芯片，在PCB布局時盡量遠(yuǎn)離ESD放電點。
以上內(nèi)容轉(zhuǎn)載自賽盛技術(shù)。
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