一前言 

不論是過(guò)去的3C認(rèn)證，還是近兩年的新3C認(rèn)證，亦或者其它類型的認(rèn)證，ESD這個(gè)項(xiàng)目一直都是眾多硬件工程師難以克服的難題。它為什么會(huì)這么“難”呢？

理論上來(lái)說(shuō)，靜電是單次出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象，沒(méi)有頻率這樣的一個(gè)固定說(shuō)法，但是按照靜電放電時(shí)間納秒（nS）來(lái)算(F=1/T)，靜電是一個(gè)頻率較高的干擾信號(hào)。

二干擾路徑

在ESD測(cè)試中，一般測(cè)試點(diǎn)為外殼的金屬部分和縫隙周圍，前者（金屬部分）是可能存在外殼與PCB的GND存在連接的地方，防止人或者其他帶電物體與其接觸的時(shí)候，發(fā)生靜電放電對(duì)產(chǎn)品形成損壞，后者（縫隙）是因?yàn)椴糠滞饨绺蓴_可以通過(guò)這些縫隙對(duì)內(nèi)部的PCB或者金屬部件進(jìn)行一個(gè)靜電放電現(xiàn)象。

不論是接觸放電還是空氣放電，對(duì)于PCB板來(lái)說(shuō)都可以歸于一個(gè)“強(qiáng)電場(chǎng)”干擾。只是接觸放電的干擾電場(chǎng)會(huì)因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)或者PCB走線較長(zhǎng)，對(duì)PCB內(nèi)部芯片的干擾能量減弱，而空氣放電除了像接觸放電一樣的原理外，還會(huì)因?yàn)椴糠挚p隙的原因直接在芯片的上方進(jìn)行放電，對(duì)PCB上的芯片形成“強(qiáng)電場(chǎng)”干擾。

三不重復(fù)性

靜電問(wèn)題中比較費(fèi)解的問(wèn)題有很多，其中一類就是同一塊PCB板在不同的封裝外殼下，體現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題各不相同，或者同一批樣機(jī)在同樣的測(cè)試條件下，測(cè)試結(jié)果各不相同，甚至同一臺(tái)機(jī)器在同樣的測(cè)試條件下，每次測(cè)試出來(lái)的結(jié)果也各不一樣！例如下圖所示，分別為同一批生產(chǎn)的顯示屏分別在8KV接觸放電靜電測(cè)試時(shí)測(cè)試出來(lái)的不同故障狀態(tài)。

四提前預(yù)防

對(duì)于靜電來(lái)說(shuō)，在研發(fā)的階段是沒(méi)有辦法預(yù)測(cè)耦合路徑和問(wèn)題點(diǎn)的，所以只能在設(shè)計(jì)的時(shí)候在端口和結(jié)構(gòu)上去做一些預(yù)防措施。

1、端口ESD防護(hù)

端口是PCB板必不可少的一個(gè)部件，但是它也很容易成為外界干擾進(jìn)入PCB的一扇“門”，為此很多外接設(shè)備的端口都會(huì)做成金屬的外殼，例如“USB、HDMI、Type-C……”來(lái)為靜電或者其它干擾做一個(gè)引流，將大部分干擾直接引向GND，避免干擾通過(guò)信號(hào)線束干擾到內(nèi)部敏感器件。

但是，大多數(shù)的情況是金屬端口接觸放電或者空氣放電時(shí)，內(nèi)部金屬端子都會(huì)受到電場(chǎng)的干擾，從而影響到機(jī)器的正常工作。

2、多層接地要粗

像電腦的內(nèi)存條和硬盤這類對(duì)信號(hào)比較敏感的核心板，很容易被外界的干擾所影響。硬件工程師在設(shè)計(jì)這類端口的時(shí)候，考慮“接地”的問(wèn)題時(shí)，只是從“理想的直流”去看待接地，也就是上下兩塊PCB板之間有“一根”或者“數(shù)根”纖細(xì)的pin針連接，在高頻的角度來(lái)說(shuō)，這樣的接地是“虛假的接地”并不能起到疏導(dǎo)干擾的作用。

高頻接地，需要一個(gè)比較“粗”的“低阻值”的線路去進(jìn)行接地，這種的接地方式才會(huì)在靜電干擾產(chǎn)生的時(shí)候，起到一個(gè)低阻抗的泄放路徑。

3、敏感信號(hào)預(yù)防

除開上面說(shuō)的，還需要對(duì)一些敏感的信號(hào)走線，單獨(dú)再做二次防護(hù)或者多次防護(hù)，以確保機(jī)器正常工作的時(shí)候，不會(huì)因?yàn)橥饨绲碾娫床▌?dòng)，信號(hào)干擾等因素而導(dǎo)致機(jī)器工作異常。

五總結(jié)

對(duì)于靜電問(wèn)題，需要諸位硬件工程師在前期設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)CB板上的敏感信號(hào)防護(hù)、接地路徑選擇、接地方式選擇、端口防護(hù)電路的關(guān)注不要輕視，因?yàn)檫@些地方都是直接影響機(jī)器能否通過(guò)靜電測(cè)試的關(guān)鍵因素。